高相对分子质量聚丙烯酰胺研究毕业设计开题报告

毕业设计（论文）开题报毕业设计（论文）开题报 告告 1 选题的依据及意义选题的依据及意义 1.1 丙烯酰胺聚合物的结构与性质丙烯酰胺聚合物的结构与性质 丙烯酰胺聚合物(acrylamide polymers)是丙烯酰胺的均聚物及其共聚物的统 称。 工业上凡是含有50%以上丙烯酰胺(AM)单体结构单元的聚合物， 都泛称聚丙 烯酰胺。其他单体结构单元含量不足5%的通常都视为聚丙烯酰胺的均聚物1。 聚丙烯酰胺，polyacrylamide(PAM)，CAS RN：9003-05-8，结构式为： 其中相对分子质量是PAM的最重要的结构参数。 PAM在结构上最基本的特点是：(1)分子链具有柔顺性和分子形状（即构象） 的易变性。如相对分子质量710 万的PAM，其分子链伸直后的长径比高达105， 相当于直径1 mm、长100 m的细丝。可以想象，这样打长径比的柔顺性分子链是 极易卷曲的，分子链之间也易发生缠结。(2)分子链上具有与丙烯酰胺单元数相 同的侧基酰胺基，而酰胺基具有高极性、易形成氢键和高反应活性。 这些结构特点赋予了PAM许多极有价值的应用性能。如酰胺基的高极性使 PAM具有良好的亲水性和水溶性， 其水凝胶亲水而不溶于水； 柔顺的长链使PAM 水溶液具有高黏性和良好的流变调节性；酰胺基极易与水或含有OH基团的物 质（天然纤维、蛋白质、土壤和矿物等）形成氢键，产生很强的吸附作用；酰胺 基的高反应活性可是PAM衍生出很多变性产物，拓宽了我们的应用范围。 PAM的结构因素和其应用性能之间的一般关系归纳于表1。由上可知，聚合 物的结构决定其性能和应用效果，聚合物的应用性能必须有相应的结构作基础。 而现代技术水平已具备了对聚合物结构进行调控的能力。 如改变相对分子质量及 其分布、 各功能基团 （如离子基团及疏水缔合基团等） 的类型及数量、 侧链长度、 支化度和交联度等。 表表1 聚丙烯酰胺的物理化学性质与应用之间的一般关系聚丙烯酰胺的物理化学性质与应用之间的一般关系 丙烯酰胺 聚合物的 性质 作用结构因素应用工业 吸附性 分散酰胺基 分散助剂 表面涂布 造纸、纺织、医药 黏附（结） 酰胺基 离子基团 增加纸张干强 钻井泥浆 建材黏结 造纸 地质、石油 建筑 酰胺基水土保持农业 絮凝 线型长链 酰胺基 离子基团 固体回收 污水治理 水的净化 助留和助滤 采矿、选矿 环保 公用事业、养殖 造纸、选矿 高黏性流变控制 线型长链 离子基团 减阻 增稠 消防、化工、舰船减阻 三次采油 交联性 凝胶 交联作用增稠、调剂三次采油 离子基团 增加纸张湿强 固定土壤、保墒 表面涂层 造纸 农业、造林、改造沙漠 建筑 高吸水性 交联基团 酰胺基 离子基团 保水、保液、保 温尿布 农业植保 医用辅材 生物惰性和 生物相容性 酰胺基 体内植入填充控 释药物 医药 1.2 研究高相对分子质量聚丙烯酰胺的意义研究高相对分子质量聚丙烯酰胺的意义 目前,操作简便应用广泛的聚丙烯酰胺(PAM) 的合成是采用水溶液聚合法, 聚丙烯酰胺的相对分子质量一般在1000 万以下。 为了提高其相对分子质量,国内 外许多学者通过改变聚合方法、 引发体系做了大量工作,并取得了重大突破,而且 有许多专利与文章发表2-5。 聚丙烯酰胺(PAM)是一类重要的水溶性高分子聚合物， 具有优良的物化性能， 如增稠、絮凝沉降、过滤、降阻、稳定、增黏和净化等。由于它无毒、吸水性强、 反应活性高，能生产许多有用的后续加工产品，因而广泛应用于采油、选矿、造 纸、生活用水净化、工业废水处理、洗煤、涂料和土壤保水等行业6。尤其在油 田和水处理领域中，它的应用更为广泛。而作为驱油剂和絮凝剂来说，聚合物的 相对分子质量越高，其使用效果越好。因此近年来研究的重点大多集中在如何获 得高相对分子质量的聚合物产品上。 聚丙烯酰胺是水溶性聚合物中应用最广泛的产品之一， 其高分子键上所带的 活性酰胺基团，阴离子羧基基团可以和多种物质发生物理、化学反应，从而广泛 用于造纸、采油、水处理等行业，特别在我国三次采油中，(ECR) 聚丙烯酰胺 相对分子质量要求1000 万以上， 有些油层需要1500 万2400 万。 随着油田的开 发的进程,油田对相对分子质量1700 万以上的高相对分子质量聚丙烯酰胺需求 将越来越大，预计到2005 年油田三次采油将需要聚丙烯酰胺10 万吨/年，其中 相对分子质量在1700 万以上的高相对分子质量聚丙烯酰胺需要5 万吨/ 年。因 为要配制相同粘度的聚丙烯酰胺溶液,其相对分子质量越高用量越少，且高相对 分子质量聚丙烯酰胺具有溶解性好，稳定性好等特点，尤其是在油田配制溶液过 程中，其耐盐性和抗剪切性明显优于普通的聚丙烯酰胺产品。据资料表明，高相 对分子质量聚丙烯酰胺和普通的聚丙烯酰胺相比可提高采收率2%8%。目前， 国内一般相对分子质量在1500 万以下，产品达不到控制粘度要求,质量不稳定， 特别是过滤因子指标达不到采油要求。需要从国外大量进口。所以高相对分子质 量聚丙烯酰胺的不可制和工业化生产在国内引起了极大的关注和投入7。 目前世界上生产高相对分子质量聚丙烯酰胺主要有两种方法：(1)丙烯酰胺 均聚后水解法，(2)丙烯酰胺与丙烯酸共聚。这两种方法都是在低温下进行 (5 10 ) 。虽然后水解法产品相对分子质量高，但聚合条件不易控制且产品 的水解度不均匀， 过滤因子指标很难达到控制要求。 而共聚法需要高纯度丙烯酸， 在我国， 原料质量达不到要求， 生产量小且价格比丙烯酰胺高， 不符合我国国情。 2 国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）国内外研究概况及发展趋势（含文献综述） 2.1 聚丙烯酰胺的物理性质聚丙烯酰胺的物理性质 2.1.1 固体聚丙烯酰胺的一般物理性质固体聚丙烯酰胺的一般物理性质8 固体聚丙烯酰胺(PAM)在室温下是一种坚硬的玻璃态聚合物。固体 PAM 的 外观因制造方法而异。冷冻干燥得到的产物是白色松散的非晶体固体；由溶液沉 析后干燥得到的是玻璃状的固体；在玻璃板上浇铸干燥得到的是半透明、硬脆的 薄片。 2.1.2 聚丙烯酰胺的溶剂聚丙烯酰胺的溶剂 在 PAM 分子链上每一个结构单元皆有一个酰胺侧基，酰胺侧基是亲水性的 极性基团，根据溶解的相似相容原则和溶剂化原则，它只能溶解在水和极少数几 种羟基化合物和含氮化合物的有机溶剂中。水是 PAM 的最好溶剂，它们能以任 何比例混合。 应该注意到，与多数水溶性聚合物不同，只有 PAM 在水中的稀释是吸热过 程，原因可能是酰胺基与水分子之间的作用极强，在低水含量时形成了络合体； 具有低于 0 的上临界溶解温度(UCST)，外推法得到的 PAM水体系的温度 T 约-40 ，没有下临界溶解温度（LCST） 。但是在氮原子上引入疏水侧基的聚 异丙基丙烯酰胺的水溶液则有 LCST，32.5 ，在 LCST 以下溶解，而在 LCST 以上则不溶解。 2.1.3 聚丙烯酰胺的溶解速率聚丙烯酰胺的溶解速率 PAM 的溶解过程与典型的高聚物一样呈现先溶胀后溶解的现象。但对于 PAM，其溶解时间远远长于一般高聚物，有的长达几个星期。PAM 的溶解速率 与其相对分子质量、离子度、分子的几何结构、产品的剂型、溶解温度、搅拌和 投料方式等因素有关。 溶解速率随相对分子质量的增大和化学交联程度的增加而变慢， 整体交联将 使 PAM 只溶胀不溶解。在粉末产品的制造过程中，高的干燥温度和长的干燥时 间会使产品部分支化或轻度交联，而延长溶解时间甚至出现部分不溶物。 为加快 PAM 溶解的主要技术途径是从合成方面着手， 常采取如下技术措施： (1)选择适宜的聚合工艺和条件，以减少支链和交联；引入更亲水的离子型结构 单元（如羧基）或适量的其他单体共聚改性，以减少 PAM 链上酰胺基及其氢键 的数量。(2)在制造过程中加入适量的能与酰胺基产生氢键的低分子物质（如尿 素等） ，以减少 PAM 链间的氢键数量；混入致孔剂（如硫酸钠等） ，遇水时这些 低分子物质很快向水中扩散溶解，形成有利于水分子向 PAM 方向渗透扩散的通 道；加入亲水型的表面活性剂即所谓渗透剂（如烷基聚氧乙烯醚类） ，PAM 颗粒 与水接触后在表面形成亲水膜，降低水的表面张力，促进水向颗粒内的扩散和聚 合物产品或水分散聚合法生产所谓水包水乳液(W/W） 。 这两种产品的分散实际上 是高浓度的聚合物溶液，分散粒子尺寸很小（微米级） ，溶解是不需要经过溶胀 阶段只是浓溶液的稀释，他们可直接在管道的输送过程中溶解。 2.2 聚丙烯酰胺水溶液的性质聚丙烯酰胺水溶液的性质 2.2.1 聚丙烯酰胺水溶液的一般性质聚丙烯酰胺水溶液的一般性质 PAM 水溶液是均一清澈的溶液。经过滤的极稀的纯聚丙烯酰胺溶液中仅含 单个的无缔合的大分子线团。浓度稍高时（千分之几到百分之几） ，链间的缠结 和氢键结合使 PAM 溶液呈水溶胶的行为。 PAM 水溶液的一个重要特性是呈现高黏性。 其黏度强烈依赖于 PAM 的相对 分子质量及其浓度和温度等外界条件。PAM 水溶液的黏度对相对分子质量或浓 度呈函数关系。均聚物溶液黏度与 pH 值无关。加入适量 NaCl 还强烈依赖于其 离子度、pH 值和离子强度等因素。 PAM 水溶液能容纳相当多的与水互溶的有机化合物。PAM 水溶液对无机电 解质有很大的包容性，在该溶液中加入大量的某些无机盐时，不发生相分离。如 阻燃剂成分磷酸铵盐类，氯化钠、氯化铵和氯化锌等氯化物。 2.2.2 聚丙烯酰胺水溶液得依时性聚丙烯酰胺水溶液得依时性9 聚丙烯酰胺水溶液的性质经常呈现不稳定性。不稳定的物理现象多种多样， 其成因也各异，主要有两类，即各种因素引起的 PAM 降解和 PAM 分子链的构 想变化。降解的后果是分子链断裂、相对分子质量降低，以致 PAM 水溶液黏度 的降低。 早先人们认为，PAM 溶液黏度的降低是 PAM 降解造成的，常以 PAM 溶液 黏度的降低来衡量降解的程度。但后拉发现溶液黏度降低的原因很多，不一定是 降解造成的，如水解聚丙烯酰胺 (HPAM) 按水溶液含有一价无机盐、二价碱金 属离子以及陈化等，这些情况皆能引起溶液黏度的降低。 人们经常发现，PAM 水溶液的黏度、特性黏数和絮凝速率等性质在长时间 （几个星期）内随时间而降低。溶液黏度随时间变化的这种不稳定现象称为依时 性。 许多科学工作者已从不同的方面对它进行了详细的研究，归纳如下： (1)纯度的影响。从工业产品水溶液黏度的降低提出其起因是样品不纯，产 品中含有剩余引发剂等氧化性杂质能使其降解， 但是实验室出去残留引发剂的高 纯样品同样存在依时性。 (2)环境因素的影响。认为是温度、光、大气中的氧、二氧化碳等环境因素 造成的，但是即使把样品溶液保存在室温下、避光的黑暗中、无机械振动的环境 中，仍能观察到黏度随时间的降低，将 PAM 样品置于氮气中保存也观察到不稳 定性； 固体样品贮存期间受到潮气的影响后即使再经充分干燥，与聚合后立即干 燥的样品相比，特性黏数也有明显的降低。 (3)微生物的降解。发现不清洁的样品溶液存在黏度的不稳定性，提出是由 微生物降解引起的，但是加了生物杀伤剂(biocides)并不能排除。 (4)稳定剂。试图以缓冲剂调节溶液的 pH 值（pH 112 的一个系列的标准溶 液）来稳定溶液，但是没有引起到任何作用，而加入 2%（体积）的异丙醇，水 溶液的黏度没有降低。 (5)流体力学体积。 由GPC测定和絮凝实验证明PAMM的流体力学体积变小。 (6)相对分子质量的影响。对一个系列的相对分子质量样品测定特性黏数的 依时性，发现只要相对分子质量低 1.5106就不出现不稳定性；用光散射法与黏 度法进行平行研究，相对分子质量高 1.5106的样品溶液有明显的黏度不稳定 性， 散射光强度也随时间而下降，但是把放置不同天数的样品溶液的散射光强度 对散射角度作图并向零角度外推，在纵坐标上相较于一点。这表明经存放的样品 相对分子质量没有降低，意味着分子链没有降解。 Klein 提出， 可能在 PAM 水溶液中存在各种形式的氢键及结构的形成和破裂 影响溶液的稳定性。 这一观点得到氘化和未氘化 PAM 的红外光谱分析的证实10。 PAM 水溶液黏度的不稳定性在其应用和测定中极为不利。 2.2.2 聚丙烯酰胺的化学性质聚丙烯酰胺的化学性质 聚丙烯酰胺 （PAM） 的化学性质主要表现为聚合物的断裂降解和活泼酰胺基 的化学反应。 通过酰胺基的反应可以对 PAM 进行化学改性， 在其上引入阴离子、 阳离子及其他官能团，制备一系列的功能衍生物，从而进一步扩展 PAM 的性质 和应用范围。 通过 PAM 的反应制备其他功能性衍生物比共聚法更方便或更廉价。 因此，PAM 已成为一个重要的高分子母体。 与低分子酰胺化合物相比， PAM 中酰胺基的化学反应表现出更大的复杂性。 这表现为：副反应导致产物结构的多边性，大分子化学反应的邻基效应引起的结 构和动力学行为变化等。此外高相对分子质量 PAM 溶液的高黏度也会引起一些 混合、分散等操作上的困难，使 PAM 的化学反应表现出不均匀性。另一方面， PAM 水溶液在贮存和应用过程中的水解、 降解等反应会显著地改变 PAM 类聚合 物水溶液的性质，如流变性质，从而影响其应用性能，尤其是长期应用性能。 2.3 丙烯酰胺聚合物的结构表征与测定丙烯酰胺聚合物的结构表征与测定 2.3.1 丙烯酰胺聚合物的化学结构表征丙烯酰胺聚合物的化学结构表征 丙烯酰胺类聚合物可以由 AM 或其他单体共聚制得，也可以通过 PAM 的后 反应改性制得。 检测聚合物化学结构的大多数常规方法都可用于丙烯酰胺类聚合 物的结构分析，其中较为常用的方法有元素分析、裂解色谱、核磁共振和红外光 谱法。 对于水溶性高相对分子质量的聚丙烯酰胺化学结构表征，较好的方法是将 浓 PAM 水溶液直接在氯化银或溴化银板上成膜，以制备薄而均匀的膜，为保证 水解度测定的重现性，应使用 pH 为 810 的缓冲溶液11。 2.3.2 聚丙烯酰胺相对分子质量的表征聚丙烯酰胺相对分子质量的表征 PAM 的相对分子质量和相对分子质量的分布是其最为重要的结构参数，直 接影响着 PAM 在溶液中的线团尺寸和溶液状态，决定着 PAM 溶液的流变等应 用性能。测定相对分子质量最常用的方法是黏度法12。 黏度法测定聚合物相对分子质量是高分子科学和高分子材料工业生产中最 常用的和最简捷的一种方法。 黏度法的测定原理 黏度法测定聚合物相对分子质量的原理是在特定条件下存在如下定量关系： =KM 式中， 为特性黏数；M 为聚合物相对分子质量；K、在给定聚合物结构、 给定聚合物溶剂温度体系和给定相对分子质量范围内是常数。 2.4 丙烯酰胺聚合反应化学丙烯酰胺聚合反应化学 2.4.1 氧化还原反应体系氧化还原反应体系 AM 的聚合常采用氧化还原引发体系。在工业生产中，氧化剂与还原剂可独 立保存， 都具有较高的稳定性， 而两者混合后在较低温度下反应即可产生自由基。 氧化还原引发体系的优点是引发反应的活化能较低（4060 kJ/mol） ，因而可在较 低温度（0 50 ）下引发聚合，引发速率快，且对温度的依赖性较小13。 它的主要缺点是引发剂消耗速率太快，会降低单体的转化率，还原剂易于参与链 转移反应，从而降低聚合物的相对分子质量。氧化还原引发体系的组分可以是无 机或有机的，可以是水溶性或油溶性的化合物。 水溶性氧化还原引发体系在 AM 的聚合中得到了非常广泛的应用。常用的 氧化剂有过硫酸盐、 过氧化氢、 高锰酸盐、 溴酸盐等； 相应的还原剂有亚硫酸盐、 焦亚硫酸盐、硫代硫酸盐、羟胺、疏基化合物、脲、苹果酸、抗坏血酸、酒石酸 等14。表 4 列出了不同引发体系引发 AM 聚合反应时的总活化能。通常氧化还 原引发体系的引发剂分解活化能低于单组分引发剂。对于 AM 聚合体系，表 4 中有个别几个体系的聚合反应总活化能为负值。这种现象比较反常，这是由于活 性自由基链与初级自由基的偶合反应而导致熵的变化引起的。 2.4.2 复合引发剂体系复合引发剂体系 在聚丙烯酰胺的生产过程中，由于聚合热难以散出，使聚合体系温度显著升 高， 为获得高相对分子质量的产品，通常需将适用于不同温度范围的引发剂复合 使用。这样既可以降低前期的引发温度，又可以提高后期的聚合转化率。复合的 方法可以是简单的物理混合，也可以是化学复合。这种复合引发剂可以由两组分 或更多组分构成。 对于一般的聚合体系，使用氧化还原反应引发体系时，为了弥补还原剂的损 失，经常采用的方法是连续补加。而对于 AM 聚合体系，因其体系黏度高，不 加还原剂并不可取。较好的方法是将氧化还原引发体系的分解引发聚合，当氧化 还原引发体系消耗后升高温度，在较高温度下有热敏引发剂引发，聚合反应继续 进行， 从而达到提高转化率的目的。有人也将这种复合引发剂体系成为梯度引发 体系15。 2.4.3 单体浓度与聚丙烯酰胺相对分子质量的关系单体浓度与聚丙烯酰胺相对分子质量的关系 在水溶液自由基聚合反应中，聚合产物相对分子质量随单体浓度升高而增 大，随引发速率加快而减小。若其他条件不变，当聚合溶液中单体浓度提高后， 因为随着聚合速率的提高，体系黏度急剧增大，聚合热难以及时消散，因而造成 聚合体系温度升高。如果导致引发速率加快的情况发生，则单体浓度的提高还有 使产物相对分子质量降低的一面，而且浓度越提高这种作用越显著。由于单体浓 度提高而产生的这两种相反的效果， 可使聚合产物相对分子质量随单体浓度增高 出现极大值16。 表表 4 4不同引发剂下聚合的总活化能不同引发剂下聚合的总活化能 引发剂E总 /(kJ/mol) 引发剂E总 /(kJ/mol) 过硫酸盐疏基乙醇 过硫酸盐疏基乙酸 过硫酸盐 过硫酸盐脲 过硫酸盐疏基丙氨酸盐酸 盐 过硫酸盐疏基乙胺 过硫酸盐乳酸 过氧化二苯甲酰 过氧化氢羟胺 ，偶氮二（脒基 丙烷）盐酸盐 氯酸盐亚硫酸盐 溴酸盐疏基乙酸 134 126 约 70 51 41 41 33 约 62 27 约 62 31 26 高锰酸盐苹果酸 高锰酸盐羟乙酸 高锰酸盐酒石酸 高锰酸盐丙酮酸 高锰酸盐乳酸 高锰酸盐草酸 高锰酸盐硫脲 高锰酸盐疏基丁二酸 二氯化钴二甲胺 双二乙醇胺钠Co3+ 双 （羟乙氨基） exotho Cu2+ Mn3+双（二乙醇胺） 83 78 78 66 65 50 48 28 39 28 53.3 87 2.4.4 聚合温度对句丙烯酰胺相对分子质量的影响聚合温度对句丙烯酰胺相对分子质量的影响 聚合温度对 PAM 的相对分子质量有重大影响。实践证明降低聚合起始温度 是提高 PAM 相对分子质量的重要举措。温度的影响比其他因素对产物相对分子 质量的影响更显著。通常起始温度超 30 时，无论如何改变其他聚合条件，产 物相对分子质量都很难超过千万级17。原因可能有几种：其一，AM 聚合的最大 特点是，它在聚合反应中活性链是被高度水化的分子链，末端自由基被缔合的水 所包埋，分子间难以发生结合等终止反应，所以它的活性链寿命很长，产物相对 分子质量可以很大。 从 kp/k1/2t值远远高于其他单体聚合的情况也可以看出它的特 点。当温度升高后，分子间接缔合速率加快，缔合水量减少，速率增加，使得产 物相对分子质量下降。其二，随着反应体系温度升高，引发剂分解生成自由基的 速率加快。显然在同一单体浓度下，在这个竞争反应中平均每个聚合物分子的相 对分子质量必然会减少。另外，当聚合温度增加后，大分子活性链对单体和引发 剂等的链转移常数也会迅速增加，因此也造成聚合物相对分子质量的下降。 在 AM 水溶液的聚合中，当 AM 的浓度提高到一定值后，聚合产物中会出 现凝胶，并且浓度越大产生的凝胶越多。温度增加虽然有利于分子间叔碳自由基 的偶合交联，但同时也会增加聚合物分子间的酰亚胺化交联反应。这样的凝胶就 会影响聚合物的溶解速率。这是如果有氨存在，就可抑制产物分子间的酰亚胺化 交 联 ， 降 低 凝 胶 含 量 。 但 是 由 于 氨 的 存 在 ， 聚 合 物 体 系 中 产 生 的 NTPN(CH2CH2CONH2)3增加。这个叔胺会导致聚合物产生支化，又会增加聚合 的引发速率。 2.5 应用现状应用现状 2.5.1 国外国外 各国家和地区聚丙烯酰胺的应用结构有所不同，美国和西欧的聚丙烯酰胺主 要用于水处理，在造纸方面应用所占比例相对较小，而日本的聚丙烯酰胺则主要 用于造纸工业。 2.5.2 国内国内 我国聚丙烯酰胺主要应用领域是石油开采、水处理、造纸、高吸水性树脂， 冶金和洗煤等。在今后相当长的一段时间内，国内聚丙烯酰胺产品的主要用户是 油田的三次采油和水处理行业18。 2.6 产业及研究发展趋势产业及研究发展趋势 从经济发展的趋势看，随着我国自身经济的快速发展，我国迅速发展成为世 界制造业的中心之一。 西方发达国家向我国等发展中国家转移本国已失去竞争优 势的劳动密集型产业。聚丙烯酰胺行业也在此列从聚丙烯酰胺行业特点上看，由 于使用的原料丙烯腈是剧毒物质，丙烯酰胺也具有一定的毒性，整个生产过程毒 性较大，职业病危害因素比较严重，有一定数量的污染物排放，对生产环境有一 定的损害。发达国家对于环保、生产安全、员工劳动保护等方面要求严格，对含 有有毒化学品的产品生产采取不同程度的限制和不鼓励政策。因此，发达国家采 取转移基地的策略。将新建的生产基地选在我国、印度等发展中国家。上述因素 决定了丙烯酰胺、聚丙烯酰胺类产品在欧美等发达国家的生产规模不会持续扩 大。而由于我国极具潜力的聚丙烯酰胺消费市场、以及相对宽松的投资、生产环 境，为聚丙烯酰胺产业的快速发展提供了广阔的空间19。 聚丙烯酰胺是一种线型的水溶性聚合物， 是水溶性高分子中应用最广泛的品 种之一，在石油开采、水处理、纺织印染、造纸、选矿、洗煤、医药、制糖、养 殖、建材、农业等行业具有广泛的应用，有“百业助剂” 、 “万能产品”之称20。 聚丙烯酰胺属精细化工产品，也属于新材料范畴。其中高相对分子质量聚丙烯酰 胺是国家优先发展的八大精细化工产品之一， 也是国家计委新材料高技术产业化 重点项目之一。因此综上所述，我们不难发现，在我国研究聚丙烯酰胺，研究高 品质的聚丙烯酰胺， 特别是研究高相对分子质量聚丙烯酰胺的未来发展趋势非常 看好。 3 研究内容及实验方案研究内容及实验方案 3.1研究内容研究内容 1） 在常温下，将一定比例的 AM，用桶装饮用水溶解均匀后，加入计算量 的碳酸钠，脲素，过硫酸钾，溶液通氮保护 15 分钟左右后置于 25 的恒温水 浴锅里水浴 8 h 后，制备高相对分子质量的聚丙烯酰胺产品； 2）通过改变配方中引发剂的用量，研究引发剂浓度对聚丙烯酰胺相对分子 质量的影响； 3）通过改变配方中单体 AM 的用量，研究单体浓度对聚丙烯酰胺相对分子 质量的影响； 4）通过控制改变恒温水浴锅的温度来研究引发温度对聚丙烯酰胺相对分子 质量的影响； 5）采用黏度法测定聚丙烯酰胺合成制品相对分子质量的大小。 3.2实验方案实验方案 3.2.1 试剂和仪器试剂和仪器 试剂：丙烯酰胺(AM)，碳酸钠，过硫酸铵，尿素，均为分析纯试剂；水为 桶装饮用水。 实验仪器：乌氏粘度计(温度300.1 )， 恒温水浴， 烘箱， 电子天平， 洗耳球，密封式塑料袋，烧杯等玻璃仪器。 3.2.2 聚合物合成聚合物合成 在常温下，将一定比例的AM，用去离子水溶解均匀后，加入计算量碳酸钠、 过硫酸铵、尿素，溶液通氮保护15 分钟左右后将配置水溶液密封好并置于25 恒温水浴锅里水浴8 h后取出即可制得相应聚丙烯酰胺产品。 3.2.3 聚丙烯酰胺合成制品相对相对分子质量的测定聚丙烯酰胺合成制品相对相对分子质量的测定21 按 GB102471988标准， 采用乌式粘度计法测定合成的PAM相对分子质量， 用乌氏粘度计测定共聚物的特性黏度并按下式计算相对分子质量： 3.7310-4M0.66 4 目标、主要特色及工作进度目标、主要特色及工作进度 4.1 目标目标 （1）合成相对分子质量超过 600 万的高相对分子质量聚丙烯酰胺。 （2）采用粘度法表征出聚丙烯酰胺合成制品相对分子质量的大小。 4.2 主要特色主要特色 （1） 通过配制一定比例的单体浓度和控制引发剂引发温度以及在配方中加入 助剂等手段合成出相对分子质量超过 600 万的高相对分子质量聚丙烯酰胺。 （2） 目前国内能够合成高相对分子质量聚丙烯酰胺所运用的聚合工艺方法一 般都非常复杂，制备条件要求相对较高，引用到工业生产应用上的生产成本相对 非常高， 而我们能够通过运用极为简易的聚合工艺方法合成出相对分子质量达到 700 万的高相对分子质量聚丙烯酰胺。 4.3 进度进度 2011年2月28日-2011年3月20日查阅相关文献资料，撰写开题报告，并 翻译相关英文文献资料。 2011年3月21日-2011年5月12日进入实验阶段， 合成制备高相对分子质量 的聚丙烯酰胺制品并对聚丙烯酰胺制品的相对分子质量的大小作相应表征测定。 2011年5月13日-2011年5月31日研究引发剂浓度、 单体浓度和引发温度对 聚丙烯酰胺相对分子质量的影响。 2011年6月1日-2011年6月20日整理资料，撰写，修改论文，准备答辩。 5 5参考文献参考文献 1方道斌,郭睿威,哈润华,等. 丙烯酰胺聚合物M. 北京:化学化工出版社,2006. 2Saito Jun, Honda Tadatoshi, Mitsuishi Takatoshi,et,al. Aqueous acrylamide for production of high-molecular weight polyacrylamideP. G.B.Pat:2,079,284. 3Otsuka , Teruzo Wado , Yoji. Manufacture of fast -dissolving powdered acrylamide polymersP. Kokai Tekkyo Koho J P:01,29,407. 4Matsumoto , sh