聚丙稀酰胺（Polyacrylamide,簡稱PAM )，是丙稀酰胺（Acryl¬amide ， 簡稱 AM ) 及其衍生物的均聚物與共聚物的統稱，是一種線 形水溶性高分子聚合物[1]。源于其分子結構上的特性，PAM具有 特殊的物理性質和化學性質，表現在其不但具有良好的絮凝性、

表面活性以及增稠性等性能，而且聚合方法易通過接枝或者交聯得到支鏈 或者網狀結構的多種改性物，從而被廣泛地應用于石油開采、污 水處理、造紙、采礦等等行業，具有“百業助劑”之稱[2-4 ]。近年來，

隨著國家環保戰略的加強，PAM在水處理領域的需求不斷增長，

應用前景廣闊。目前，國內生產PAM的方法主要有水溶液聚合、

反相乳液聚合和分散聚合，以及新涌現的光引發聚合、微波引發 聚合等。文章對以上幾種聚合方法進行了綜述。

2 PAM聚合方法簡述 2.1水溶液聚合

水溶液聚合是聚丙烯酰胺生產歷史最久的方法。該方法是 使引發劑和單體在水溶劑中溶解聚合，具有工藝安全成熟、設備 簡單、操作簡易、污染小等優點，至今仍是我國工業生產聚丙烯酰 胺的主要方法[5 ]。利用該方法制備的產品相對分子質量較小，固反相乳液聚合是合成聚丙烯酰胺的另外一種方法。目前國 外工業生產中，主要采用該聚合方法生產PAM。反相乳液聚合是 用非極性液體，如烴類溶劑等為連續相，聚合單體溶于水，然后借 助油包水型乳化劑分散在油介質中，形成“油包水” W/O )型乳 液而進行聚合[16-18 ]。反相乳液聚合具有反應快、產物分子量高、 副反應較少、產物固含量高、并可脫水脫油制成干粉、溶解性好等 優點[18,9]。在反相乳液聚合反應中，乳液或膠乳的穩定性是對聚 合及產品十分重要的指標，也是該方法研究的重點方向。

乳化體系可采用單一乳化劑，也可以多種乳化劑配合使用。 研究人員發現在使用單一乳化劑時，反相乳液聚合不穩定，而多 種乳化劑配合使用時，反相乳液體系穩定，并且得到的聚合產物 相對分子質量較大，且具有良好的穩定性和溶解性;將其用于污 泥脫水實驗，脫水性能好[19,0]。乳化劑濃度同樣對聚合物的分子 量有著影響，惠泉等[21 ]考察了乳化劑濃度對聚合物分子量的影 響，制備了絮凝性能優異的陽離子聚丙烯酰胺反相膠乳，所得產 物的相對分子質量高達3 . 39 x 107。

2.3分散聚合

分散聚合是20世紀70年代發展起來的一種新型聚合方法， 通常是指單體、引發劑和分散劑都溶于介質中，而生成的聚合物 不溶于分散介質，借助立構穩定劑（分散劑）而穩定的一種聚合方 法。體系的穩定性來源于聚合物粒子表面吸附存在于連續相中 的兩親高分子穩定劑或接枝穩定劑，其作用的本質為立體穩定作 用，可以稱分散聚合是一種特殊的沉淀聚合[22 ]。分散聚合法具有 生產工藝簡單、易傳熱、實用性強等優點，國內外研究人員對其進 行了不斷地探索[23 ]。分散聚合體系中主要由分散介質、單體、引 發劑和穩定劑組成，其中分散介質的類型和種類是影響PAM水 分散體穩定性的主要影響因素。

研究發現，當丙烯酰胺的分散聚合以醇水為介質時，穩定性 和分子量較低，但是流動性、溶解性較好；以鹽水為介質時，穩定 性稍好，分子量高，但是體系的流動性差，久置出現分層；以水溶 性聚合物水溶液為介質時，清潔環保，分子量高，但體系粘度比其 它體系都大，成本較高;醇鹽水綜合體系采用適當的醇鹽水比，可 以得到易流動、高分子量乳液體系[24 ]。不同種類的分散劑對 PAM的相對分子質量和反應體系穩定也有不同影響[25]。除此之 外，引發劑的種類、濃度、單體濃度等均是分散聚合的影響因素。 在低轉化率時聚合速率隨引發劑濃度升高而增大，在高轉化率 時，聚合速率主要與初始單體濃度有關，而與引發劑的濃度無 關[26 ]。單體濃度與分散劑濃度的升高對聚合物的影響相似，都使 其分子量增大;引發劑的濃度與反應溫度的升高對聚合物的影響 相似，使其分子量呈現先增大后減小的趨勢[27 ]。

2.4光引發聚合

光引發聚合是一種區別于熱引發聚合的新型聚合方法。光 引發聚合具有選擇性強、室溫下就能快速引發，操作易于控制，聚 合反應效果可靠、穩定等優點[28 ]。按照引發機理將光引發體系分 為增感引發體系和直接引發體系兩大類。在增感引發體系中引 發劑本身無引發能力，需與增感劑共同作用，從而完成引發;而直 接引發體系經光激發，在某激發態發生A裂解或者B裂解，產生 活性自由基引發聚合[29]。光引發劑是一種能吸收輻射能，經激發 發生光化學變化，產生具有引發聚合能力的活性中間體的物質。 目前所用的光引發劑主要為紫外光引發劑[30]。光引發與熱引發 反應具有不同特點，引發體系的種類、引發劑的濃度等因素會對 聚合反應產生不同的影響。

研究人員發現，不同引發劑的引發活性不同。如，幾種常用 光引發劑的活性為Ii'gacure 2959 > ( ITX + EDAB ) > BDK。水溶性 光引發劑Irgacure 2959引發的反應速度最快，油溶性光引發劑 BDK的引發反應速度最慢，ITX-EDAB體系介于其間。同時，相關 報道指出：增加引發劑濃度，反應速度呈現先增加后降低的趨 勢[31 ]。在相關實驗中，研究人員對光引發劑進行了改性，發現其 對產物分子量增大效果明顯[32 ]。

光引發聚合的反應效率，不僅與引發體系的種類有關，而且 引發劑的濃度、單體濃度、反應溫度等都對聚合反應有著不同程 度的影響[33 ]。聶容春等探討并優化了反應條件，得到的產物對煤 泥水具有良好的絮凝效果[34]。賈榮仙等在另外一個實驗當中合 成的陰離子型聚丙烯酰胺（PHP)產物達到商品PHP要求，對細 粒度、富含高嶺土的難沉降煤泥水絮凝沉淀效果明顯[35 ]。

2.5微波引發聚合

微波引發聚合屬于本體聚合中的一種。聚合反應體系中只 含有單體和引發劑，而不加其他分散劑，是一種新的聚合方法。 微波輻射法制備PAM具有時間短、效率高、反應靈敏、加熱均勻、 分子量分布均一等優點。該法利用溶劑的介電性質，通過微波輻 射，任何低分子量、高偶極矩的有機溶劑和無機溶劑都能有效地 吸收微波輻射。利用微波輻射的介電熱效應不僅能加快化學反 應速率，縮短反應時間，并且還能合成一些新的化合物[36 ]。相關 報道指出極性單體在微波引發下具有反應的可能性，并且這一反 應早已得到驗證[37-39 ]。利用微波“內加熱”物體的各個深度均被 加熱，加熱速度快，且加熱均勻。在強電磁場的作用下，可望產生 一些用普通加熱法難以得到的高能態原子、分子和離子，從而引 發一些在熱力學上較難進行甚至不能進行的反應[40 ]。

微波引發不同于其他聚合方法，需要考慮微波功率以及微波 輻射時間對合成產物相對分子質量及性能的影響。通過研究微 波條件下AM的水溶液聚合，發現微波聚合反應速率比常規反應 快，一定條件下，微波功率增加可以縮短反應誘導期，同時也發現 并不是微波功率的提高與微波時間的延長就能提高反應速度，提 出應當選擇合適的功率和時間[41 ]。在早期研究中，相關文獻就已 報道了不同微波輻射功率對單體轉化率、PAM分子量及引發聚合 時間、水溶解時間的影響，并用所得聚合產物進行了洗煤廢水處 理試驗，取得了良好的應用效果[42 ]。

3結語

隨著我國經濟的快速發展和公眾環保意識的增強，必將促進 PAM的消費增長，因此國內PAM開發利用前景廣闊。目前，水溶 液聚合和反相乳液聚合分別作為國內和國外工業化生產PAM的 主要工藝。分散聚合介于兩者之間，它的優缺點并不十分明顯。 光引發聚合是新型聚合工藝，具有選擇性強、室溫下就能快速引 發聚合，操作易于控制，聚合反應效果可靠、穩定等特點。微波引 發，同光引發聚合相同，是一種新型聚合工藝，具有高效、低耗能 等優點，這對工業生產是極為有利的條件。但是，與每一種新型 工藝一樣，光引發機理和微波引發的相關機理有待進一步研究完 善，合成PAM的相關影響因素也有待探究。