反相乳液聚合是用非极性溶剂为连续相，聚合 单体溶于水，然后借助于乳化剂分散于油相中，形成 “油包水”（W/O)型的乳液而进行聚合[1]。它为水 溶性单体提供了一个具有高聚合速率和高分子质量 产物的聚合方法。反相乳液聚合具有广阔的发展前 景，引起了国内外高分子学者的高度重视。

　　

　　两性型聚丙烯酰胺是一种人工合成的多功能高 分子聚电解质，它的分子结构较为独特，因而具有特 殊的性质[2。其阴离子基团通常有羧基、硫酸基或 磷酸基，阳离子基团通常有季铵盐基、吡啶嗡离子基 或喹啉嗡离子基。阴离子基团可以通过酰胺基水解 制得，也可以通过酰胺基的反应接枝聚合，阳离子基 团一般是通过接枝获得，也可以通过酸胺基团的反 应活性接枝聚合上去。

　　

　　两性型聚丙烯酰胺因其独特的化学结构而导致 的独特性质使其在石油开采、污水处理、造纸助剂等 方面具有广泛应用前景，因此研究和开发两性型聚 丙烯酰胺乳液对国民经济发展和环境保护有着极其 重要的意义。

　　

　　1实验部分1.1仪器电热恒温水浴锅，上海仪表(集团)供销公司；精密电子天平，上海精密科学仪器有限公司;721型分 光光度计，上海光谱仪器厂;乌氏粘度计，成都科析 仪器成套有限公司。

　　

　　1.2试剂丙烯酰胺（AM )、甲醛（HCHO)、二甲胺 ((CH3)2NH)、过硫酸钾、亚硫酸氢钠、丙烯酸(AA)、 氯化钠、司班、吐温等试剂，均为化学纯(上海化学试 剂有限公司）。

　　

　　1. 3实验方法1.3.1丙烯酰胺一丙烯酸共聚反应将丙烯酸和 丙烯酰胺单体配成一定质量分数的水溶液，加入占 单体质量10%的乳化剂和0.6%的引发剂，调节pH 值为7.5,于45 C下引发共聚4 h,得丙烯酸一丙烯 酰胺共聚物，该共聚物为阴离子型聚丙烯酰胺类乳 液[3]。

　　

　　1.3.2两性型PAM乳液的制备在阴离子聚丙 烯酰胺乳液中加入甲醛和二甲胺（物质的量比为 1. 1 :1.2)的预混液，于50 C下反应3 h,得叔胺型两 性聚丙烯酰胺乳液[^q。

　　

　　1.4性能测试与结果表征 1.4.1相对分子质量的测定n 按GB12005. 1— 89和G/T12005. 10 — 92用乌氏粘度计测定。再按 下式计算相对分子质量Mr。

　　

　　n= 3.74X 10—4Mr0.661. 4.2胺化度测定t8准确称取干燥的两性聚丙烯酰胺乳液0. 1 g(精确至0.001 g)用蒸馏水溶解后，加嗅甲酚绿一甲基红指示剂6~7滴，然后用 pH值影响反应和聚合物的结构性质，较低pH值下 0. 05 mol/L的标准盐酸溶液滴定溶液至橙色。《 7)聚合易伴生分子内和分子间的酰亚胺化反应，胺化度 G =12'〇(^ V〇)x 1〇〇% 或胺化度 G = G^28+(100—G)/71X 100%式中：C—标准盐酸的浓度，mol/ L;V—样品消耗盐酸的体积，mL;V0 —空白试验消耗盐酸的体积，m L;W—样品质量，g;128—N —二甲胺基甲基丙烯酰胺的相对分子质量。

　　

　　1.4.3絮凝性能测定将质量分数为千分之三的 高岭土悬浊液充分振荡均匀后，量取100 mL置于 塞子量筒中，加入一定量的絮凝剂后，翻转量筒数 次，直到药剂混合均匀为止。将量筒竖放，静置一段 时间后用721型分光光度计在640 nm下测定上清 液吸光度[9]，然后用下式计算沉降率。

　　

　　A — A 0沉降率=X 100%式中，A0为空白液的吸光率。

　　

　　2结果与讨论2.1丙烯酰胺一丙烯酸共聚反应 2.1.1引发剂用量的影响按自由基聚合规律，引 发剂用量增加，在同样温度下，体系中的自由基浓度 增加，引发速率加快，提高引发剂用量有利于提高聚 合物的粘度，即提高相对分子质量[10]。但是引发剂 用量增加到一定程度后，若再继续增大，会发生交 联，聚合物的相对分子质量反而下降。由图1可知， 引发剂的质量分数以0.6%为宜。

　　

　　引发剂），％Fig. 1 Effect of mass fraction of the initiator on the relative molecular weight图i引发剂质量分数对相对分子质量的影响2.1.2单体用量的影响从图2可以看出，随着单 体质量分数的增加，相对分子质量不断增加，但当单 体质量分数达到30%后，相对分子质量增加趋势减 缓。出于经济考虑，单体质量分数以30%为宜。 2.1.3 pH值的影响在聚合反应过程中，介质的形成支链或交联型产物;较高pH值下> 7)单体分 子或聚合物变成含有羧基的共聚牧f11]。

　　

　　从图3可以看出，pH值从4到7. 5范围内，随 pH值升高，相对分子质量增加较快;pH值在3时， 相对分子质量也较大。但由于pH值过低，对反应 设备和贮存设备要求较高，而且交联严重，因而我们 选用pH值在7.5左右。

　　

　　以阴离子型PAM乳液为原料，通过Mannich 反应研制出两性型PAM乳液，并对工艺条件进行优选实验。

　　

　　2.2.1物料配比（物质的量比）的影响胺化度是 指大分子的胺化程度，即离子结构单元占结构单元 总数的百分率。使用甲醛和二甲胺改性时，常采用 胺/醛(物质的量比)大于1，即二甲胺相对于甲醛过 量。因为此反应在碱性条件下才能进行，这样可保 证体系的p&7。如表1所示，随着二甲胺用量的 增加碱性增加，反应产物的胺化度增加，而且可以减 少游离醛和羟甲基丙烯酰胺的含量，有利于产物的 稳定，但二甲胺用量过多，不仅生产成本增加，还会 影响产品的质量，因此本实验选定甲醛和二甲胺物 质的量比为1. 1 :1.2,使其生成羟甲基二甲胺，而后 加入到阴离子聚丙烯酰胺乳液中去^1]。

　　

　　表1物料配比对两性型PAM乳液胺化度的影响Table 1 Effect of the material ratio on the amination degree of the amphoteric PAMn(AM)/n(HCHO)/n((CH3)NH)1 :0.5:11: 0.8: 1 .11: 0 .8: 1 .21: 1: 1 .21:1 .1:1 .2胺化度，％14 .617.519.822.425 .82.2.2反应温度的影响从图4可以看出，聚丙烯 酰胺胺化度随反应温度的升高而增加，温度达到50 °0舌，胺化度提高不明显，且在高温条件下交联反应 速度加快，产生交联产物，因而控制温度在50 °C。

　　

　　||||||30354045505560温度/tFig. 4 Effect of the reaction temperature on the relative molecular weight图4反应温度对胺化度的影响2. 3对高岭土悬浊液的絮凝性能 2.3. 1絮凝剂浓度的影响从图5可以看出，沉降 率随着絮凝剂浓度的增加先增后减，当絮凝剂浓度 为10 mg/ L时，沉降率达到最大值92.6 %。

　　

　　2. 3. 2 pH值的影响高岭土悬浊液pH值的变化 对悬浊液絮凝性能的影响如图6所示。从图6可以 看出，与阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺相 比，两性型聚丙烯酰胺在pH为2 ~ 10内絮凝效果 都很好，即pH适用范围较宽，絮凝效果受pH值变 化的影响较小，说明两性聚丙烯酰胺在实际应用中 适应性较强。