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摘 要

聚丙烯酰胺是一种功能高分子产品,是水溶性高分子的重要组成部分。全文从聚丙烯酰胺的定义出发,简要介绍了聚丙烯酰胺的应用方向及其应用前景。对国内外近年来聚丙烯酰胺合成技术做了一个较为全面的介绍:水溶液聚合、乳液及反向乳液聚合、反相微乳液聚合、分散聚合、辐射聚合、胶束聚合、反相悬浮聚合、双水相聚合、模板聚合、超临界CO2中聚合、离子液体中聚合等作了归纳总结,最后较为细致的介绍了微流体及其应用。

关键词：聚丙烯酰胺 水溶性高分子 微流体

Research of acrylamide polymerization induced phase

Abstract

Polyacrylamide is a kind of functional polymer product, it is an important part of water soluble polymer. Starting from the definition of polyacrylamide in full, this paper briefly introduces the application direction of polyacrylamide and its application prospect. Of polyacrylamide synthesis technology in recent years at home and abroad made a more comprehensive introduction: aqueous solution polymerization, emulsion and inverse emulsion polymerization, inverse microemulsion polymerization, dispersion polymerization, radiation polymerization, micellar polymerization, inverse suspension polymerization, aqueous two-phase polymerization, template polymerization, polymerization in supercritical CO2, the ionic liquids in polymerization to sum up, finally a detailed introduction of microfluidics application.

Keyword:polyacrylamide;Water soluble polymer;microfluidics

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 综述 1

1.1 概述 1

1.2聚丙烯酰胺 1

1.2.1 聚丙烯酰胺的介绍 1

1.2.2聚丙烯酰胺的制备方法 1

1.2.3聚丙烯酰胺的应用 11

1.3 微流体 12

第二章 实验部分 14

2.1 丙烯酰胺的聚合机理 14

2.1.1 丙烯酰胺的聚合反应式 14

2.2 自由基链式反应聚合机理 14

2.2.1 链引发 14

2.2.2. 链增长反应 15

2.2.3 链终止反应 16

2.2.4 链转移 16

2.3实验试剂及仪器 16

2.3.1 主要实验试剂 16

2.3.2 主要实验仪器 17

2.4 实验步骤 17

2.4.1 微流体装置 17

2.4.2 溶液制备 18

2.4.3 液滴制备 18

2.4.4 样品洗涤 18

2.4.5 实验流程图 18

2.4.6 样品表征 19

第三章 结果与讨论 20

3.1交联剂MBAM含量的影响 20

3.2不同单体对分相的影响 21

3.3实验结论 22

第四章 结语 23

参考文献 24

致 谢 27

第一章 综述

1.1 概述

聚丙烯酰胺（PAM）具有较好的机械强度、高的抗污染能力和良好的化学稳定性，是一种运用广泛的水性聚合物。球形的PAM颗粒，由于其较高的堆积比和规整的形貌，还可以用作填料柱填料、可以作为载体或者模板来合成复合微球等，因而在最近几十年成为研究热点^{[ 1]}。

传统制备PAM微球一般是在反应釜中进行，制备的方法有分散聚合、乳液聚合、悬浮聚合和反相悬浮聚合等。这些方法存在着很多问题，如：（1）需要细心选择分散剂、表面活性剂、稳定剂等；（2）制备得到的PAM 呈现出分散性。一般是在这些制备方法的基础上结合后处理过程制备得到的多孔PAM微球，如：冷冻干燥、超临界干燥^{[ 2]}。因此，也有一些学者研究通过降低丙烯酰胺单体和交联剂的浓度来制备多孔PAM微球。此外，制备多孔PAM水凝胶的方法有：相分离技术、多步多相聚合技术和冰晶技术等。

1.2聚丙烯酰胺

1.2.1 聚丙烯酰胺的介绍

聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺均聚物和其各种共聚物的统称,是一种高技术含量、高附加值的重要精细化工产品。国外早在1893年就由Moureu合成成功,但由于其原料丙烯晴价格昂贵而未能获得广泛推广。1952年美国道化学公司获得了聚丙烯酰胺的专利权,并于1954年开始工业化生产。在国内,1966年在兰州白银有色金属公司筹建了国内第一条聚丙烯酰胺的生产线^{[ 3]}。

丙烯酰胺类聚合物是丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物的统称。丙烯酰胺类聚合物是一类具有特殊功能的线形水溶性聚合物,已广泛应用于钻井驱油、水处理、造纸、纺织印染、冶金、土壤改良等诸多领域。分子量大小在很大程度上决定着产品的用途及功能,高分子量的聚丙烯酰胺(105～107)对许多固体表面和溶解物质有着良好的粘附力,因而应用于增稠、絮凝、阻垢、采油及生物医学材料等领域;中等分子量的可用作造纸行业的纸张干燥剂;低分子量的则用作油墨分散剂^{[ 4]}。在国外,PAM作为一种环保产品,已被广泛用于各种水处理、造纸、矿山冶金等领域。在国内，PAM目前主要用于采油领域^{[ 5]}。

1.2.2聚丙烯酰胺的制备方法

（1） 水溶液聚合

水溶液聚合是丙烯酰胺聚合反应的传统方法。在目前存在的各种聚合反应方法中,该方法的应用最广泛,它是聚丙烯酰胺生产的主要技术。其常规方法为在反应釜中加入丙烯酰胺和水,搅拌下使其溶解,通氮气5min,以除去溶解氧,温度在30℃～60℃时加入引发剂,数小时后聚合得到胶状产品,分子量一般在7万～700万。若要得到干粉产品,则其单体含量要在30 %左右,产物经脱水干燥得到^{[ 6]}。

水溶液聚合是聚丙烯酰胺(PAM)生产历史最久的方法, 该方法既安全又经济合理, 是聚丙烯酰胺的主要生产技术。但水溶液聚合容易发生酰亚胺化反应,生成凝胶,产物的相对分子质量较小,在制成干粉过程中,高温烘干和剪切作用又易使高分子链降解和交联, 使粉剂产品的溶解性、絮凝性等变差。为解决这些问题,研究人员对水溶液聚合进行了不断深入地研究,开发出了过渡金属化合物引发体系的水溶液聚合、双官能度引发体系的水溶液聚合、辐射聚合、沉淀聚合、等离子体引发的水溶液聚合等。

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