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聚丙烯酰胺PAM产品外观阴制造方法而不同,主要取决于采用的聚合、干燥和粉碎工艺。最普通的是粉状产品。水溶液聚合,热风干燥后粉碎得到的是粉末产品;水溶液聚合,不经过干燥而得到的是胶体产品;分散相乳液聚合得到的是固含量30%-50%的胶乳产品。聚丙烯酰胺为白色粉状物,密度为1.32g(23C),玻璃化温度为188C,软化温度近于210C,一般方法干燥时含有少量的水。干时又会很快从环境中吸取水分。用冷冻干燥法分离的均聚物是白色松软的非结晶固体,但是当从溶液中沉淀并干燥后则为玻璃状部分透明的固体。完全干燥的聚丙烯酰胺是脆性的白色固体。商品聚丙烯酰胺干粉通常是在适度的条件下干燥的,一般含水量为5%-15%。浇铸在玻璃板上制备的高分子膜,则是透明、坚硬、易碎的固体。由于PAM分子链上含有酰胺基,有些还有离子基团,故其显著特点是亲水性高,比其他大多数水溶性高分子的亲水性高得多。它易吸附水分和保留水分,使其在干燥时具有强烈的水分保留性,在干燥后又具有强烈的吸水性,且吸水率随衍生物的离子性增加而增加。
聚丙烯酰胺PAM能以各种百分比溶于水,尤其当浓度高于70%时更认为是水溶液性聚合物。相对分子质量似乎不影响水的溶解性,但是高相对分子质量聚合物在浓度超过10%时会形成凝胶状结构。这是由于分子间形成氢键。PAM不溶于大多数有机溶液,如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、脂肪烃和芳香烃。有少数极性有机溶剂除外,如乙酸、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘油、熔融尿素和甲酰胺。但这些有机溶剂的溶解行有限,往往需要加热,否则无多大应用价值。此外可溶于甲酰胺、肼、乙二醇、吗啉等溶剂中。由于工业上以水溶液形式应用,所以聚丙烯酰胺水溶液性质十分重要.
聚丙烯酰胺在非常稀薄的水溶液中,聚丙烯酰胺分子以独立的未缠结的线团形式存在,当浓度稍高(达6*10),相对质量达到1*10时,分子线团会发生相互渗透现象。当浓度较高时,大分子相互缠绕而影响到黏度,浓度为百分之几到十分之几时,由于大分子的相互机械缠绕或由于氢键的存在,形成网络结构。在高浓度情况下,溶液中含有若干连段接触的点而形成凝胶。高相对分子质量的稀溶液内有时形成纤维状聚集体。聚集体相对分子质量和羧基含量的增加而增加,但加入盐后则降低。
聚丙烯酰胺PAM可以通过用甲醇或丙酮从水溶液沉析出来的方法纯化。干聚丙烯酰胺PAM可用含20%-30%水的甲醇或丙酮洗条去掉杂质。水是聚丙烯酰胺PAM的最好溶剂。实际生产中很重视聚丙烯酰胺PAM的水溶性,它与产品形式、分子结构、溶解方法、搅拌、温度及PH值等有关。粉状产品型式若能防止结团,则比胶体产品易溶。胶乳产品溶解性最好。提高溶解温度能促进溶解,但一般不宜超过50摄氏度,以防止降解及产生其他反应。粉粒产品在制造时适量添加一些无机盐(如硫酸钠)、尿素和表面活性剂等,能减弱聚丙烯酰胺PAM分子间的缔合,防止结团,有助溶解。
聚丙烯酰胺聚物溶液的黏度与PH值无关。部分水解的水溶液则在中性范围内出现最大值。溶液中加入盐类,均聚物不会产生沉淀,但在底水解度的聚丙烯酰胺水溶液中加入盐类以后,黏度达到一最低值后在上升。高水解度者则黏度迅速下降以至于产生沉淀。测定聚丙烯酰胺溶液性质时,加入少量无机盐,可防止其离子基团产生聚电解质效应。当聚丙烯酰胺相对分子质量大于150×10,其水溶液浓度为0.001%-5%范围时,溶液的黏度随放置时间的延长而降低(成为老化),即溶液黏度不稳定。调整其PH值货加入氢醌,NANO2,NA2SO3都不能提高溶液的稳定性,但加入2%异丙醇可使溶液黏度稳定,不发生变化。黏度不稳定的原因不是由于相对分子质量降低,而是由于在水分子氢键的作用下,大分子的溶液结构发生变化所致。用过硫酸盐引发合成的聚丙烯酰胺,其水溶液黏度老化现象严重。
聚丙烯酰胺水溶液在很低的剪切速率作用下黏度不发生变化,但剪切速率增高后黏度将明显下降,即变稀薄。当温度一定时,随相对分子质量和浓度的提高,黏度下降所要求的最低剪切速率降低。聚丙烯酰胺的水溶液在受高剪切应力作用时,会发生大分子链降解和黏度降低,特别是超过相对分子质量聚丙烯酰胺高速率搅拌时即可发生降解,超声波具有同样的作用。固体聚丙烯酰胺在研磨粉碎过程中,同样会发生降解反应。降解过程中生成自由基,若有共聚单体存在则生成嵌段共聚物。聚丙烯酰胺共聚物水溶液经防止老化后,黏度可能升高或降低,而相对分子质量未发生变化。其原因可能是由于酰胺基团水解,羟基含量增高的缘故。若存在阳离子基其影响更为明显。酰胺基团脱除NH3则生成酰亚胺基团而使分子链的刚性增加甚至不溶于水。
聚丙烯酰胺PAM与其他聚电解质相比,具有较高的热稳定性。但干燥加热到100摄氏度以上高温时由于形成亚胺常引起交联。高温下长时间加热,则会引起高分子降解。在无氧情况下加热共聚物到210摄氏度时,因脱水而轻微失重。继续加热,到210-300摄氏度时引起酰胺基分解生成氨胺和水。335摄氏度时开始进入二级分解区,约370摄氏度时分解速率达到最大值。产生二级分解区是由于聚合物主链及酰胺分解,生成腈。温度升至500摄氏度时形成黑色干片状粉末,样品重量不在再变化,但仅为原样重量的30%-40%。