聚丙稀酰胺（Polyacrylamide,简称PAM )，是丙稀酰胺（Acryl¬amide ， 简称 AM ) 及其衍生物的均聚物与共聚物的统称，是一种线 形水溶性高分子聚合物[1]。源于其分子结构上的特性，PAM具有 特殊的物理性质和化学性质，表现在其不但具有良好的絮凝性、

表面活性以及增稠性等性能，而且聚合方法易通过接枝或者交联得到支链 或者网状结构的多种改性物，从而被广泛地应用于石油开采、污 水处理、造纸、采矿等等行业，具有“百业助剂”之称[2-4 ]。近年来，

随着国家环保战略的加强，PAM在水处理领域的需求不断增长，

应用前景广阔。目前，国内生产PAM的方法主要有水溶液聚合、

反相乳液聚合和分散聚合，以及新涌现的光引发聚合、微波引发 聚合等。文章对以上几种聚合方法进行了综述。

2 PAM聚合方法简述 2.1水溶液聚合

水溶液聚合是聚丙烯酰胺生产历史最久的方法。该方法是 使引发剂和单体在水溶剂中溶解聚合，具有工艺安全成熟、设备 简单、操作简易、污染小等优点，至今仍是我国工业生产聚丙烯酰 胺的主要方法[5 ]。利用该方法制备的产品相对分子质量较小，固反相乳液聚合是合成聚丙烯酰胺的另外一种方法。目前国 外工业生产中，主要采用该聚合方法生产PAM。反相乳液聚合是 用非极性液体，如烃类溶剂等为连续相，聚合单体溶于水，然后借 助油包水型乳化剂分散在油介质中，形成“油包水” W/O )型乳 液而进行聚合[16-18 ]。反相乳液聚合具有反应快、产物分子量高、 副反应较少、产物固含量高、并可脱水脱油制成干粉、溶解性好等 优点[18,9]。在反相乳液聚合反应中，乳液或胶乳的稳定性是对聚 合及产品十分重要的指标，也是该方法研究的重点方向。

乳化体系可采用单一乳化剂，也可以多种乳化剂配合使用。 研究人员发现在使用单一乳化剂时，反相乳液聚合不稳定，而多 种乳化剂配合使用时，反相乳液体系稳定，并且得到的聚合产物 相对分子质量较大，且具有良好的稳定性和溶解性;将其用于污 泥脱水实验，脱水性能好[19,0]。乳化剂浓度同样对聚合物的分子 量有着影响，惠泉等[21 ]考察了乳化剂浓度对聚合物分子量的影 响，制备了絮凝性能优异的阳离子聚丙烯酰胺反相胶乳，所得产 物的相对分子质量高达3 . 39 x 107。

2.3分散聚合

分散聚合是20世纪70年代发展起来的一种新型聚合方法， 通常是指单体、引发剂和分散剂都溶于介质中，而生成的聚合物 不溶于分散介质，借助立构稳定剂（分散剂）而稳定的一种聚合方 法。体系的稳定性来源于聚合物粒子表面吸附存在于连续相中 的两亲高分子稳定剂或接枝稳定剂，其作用的本质为立体稳定作 用，可以称分散聚合是一种特殊的沉淀聚合[22 ]。分散聚合法具有 生产工艺简单、易传热、实用性强等优点，国内外研究人员对其进 行了不断地探索[23 ]。分散聚合体系中主要由分散介质、单体、引 发剂和稳定剂组成，其中分散介质的类型和种类是影响PAM水 分散体稳定性的主要影响因素。

研究发现，当丙烯酰胺的分散聚合以醇水为介质时，稳定性 和分子量较低，但是流动性、溶解性较好；以盐水为介质时，稳定 性稍好，分子量高，但是体系的流动性差，久置出现分层；以水溶 性聚合物水溶液为介质时，清洁环保，分子量高，但体系粘度比其 它体系都大，成本较高;醇盐水综合体系采用适当的醇盐水比，可 以得到易流动、高分子量乳液体系[24 ]。不同种类的分散剂对 PAM的相对分子质量和反应体系稳定也有不同影响[25]。除此之 外，引发剂的种类、浓度、单体浓度等均是分散聚合的影响因素。 在低转化率时聚合速率随引发剂浓度升高而增大，在高转化率 时，聚合速率主要与初始单体浓度有关，而与引发剂的浓度无 关[26 ]。单体浓度与分散剂浓度的升高对聚合物的影响相似，都使 其分子量增大;引发剂的浓度与反应温度的升高对聚合物的影响 相似，使其分子量呈现先增大后减小的趋势[27 ]。

2.4光引发聚合

光引发聚合是一种区别于热引发聚合的新型聚合方法。光 引发聚合具有选择性强、室温下就能快速引发，操作易于控制，聚 合反应效果可靠、稳定等优点[28 ]。按照引发机理将光引发体系分 为增感引发体系和直接引发体系两大类。在增感引发体系中引 发剂本身无引发能力，需与增感剂共同作用，从而完成引发;而直 接引发体系经光激发，在某激发态发生A裂解或者B裂解，产生 活性自由基引发聚合[29]。光引发剂是一种能吸收辐射能，经激发 发生光化学变化，产生具有引发聚合能力的活性中间体的物质。 目前所用的光引发剂主要为紫外光引发剂[30]。光引发与热引发 反应具有不同特点，引发体系的种类、引发剂的浓度等因素会对 聚合反应产生不同的影响。

研究人员发现，不同引发剂的引发活性不同。如，几种常用 光引发剂的活性为Ii'gacure 2959 > ( ITX + EDAB ) > BDK。水溶性 光引发剂Irgacure 2959引发的反应速度最快，油溶性光引发剂 BDK的引发反应速度最慢，ITX-EDAB体系介于其间。同时，相关 报道指出：增加引发剂浓度，反应速度呈现先增加后降低的趋 势[31 ]。在相关实验中，研究人员对光引发剂进行了改性，发现其 对产物分子量增大效果明显[32 ]。

光引发聚合的反应效率，不仅与引发体系的种类有关，而且 引发剂的浓度、单体浓度、反应温度等都对聚合反应有着不同程 度的影响[33 ]。聂容春等探讨并优化了反应条件，得到的产物对煤 泥水具有良好的絮凝效果[34]。贾荣仙等在另外一个实验当中合 成的阴离子型聚丙烯酰胺（PHP)产物达到商品PHP要求，对细 粒度、富含高岭土的难沉降煤泥水絮凝沉淀效果明显[35 ]。

2.5微波引发聚合

微波引发聚合属于本体聚合中的一种。聚合反应体系中只 含有单体和引发剂，而不加其他分散剂，是一种新的聚合方法。 微波辐射法制备PAM具有时间短、效率高、反应灵敏、加热均匀、 分子量分布均一等优点。该法利用溶剂的介电性质，通过微波辐 射，任何低分子量、高偶极矩的有机溶剂和无机溶剂都能有效地 吸收微波辐射。利用微波辐射的介电热效应不仅能加快化学反 应速率，缩短反应时间，并且还能合成一些新的化合物[36 ]。相关 报道指出极性单体在微波引发下具有反应的可能性，并且这一反 应早已得到验证[37-39 ]。利用微波“内加热”物体的各个深度均被 加热，加热速度快，且加热均匀。在强电磁场的作用下，可望产生 一些用普通加热法难以得到的高能态原子、分子和离子，从而引 发一些在热力学上较难进行甚至不能进行的反应[40 ]。

微波引发不同于其他聚合方法，需要考虑微波功率以及微波 辐射时间对合成产物相对分子质量及性能的影响。通过研究微 波条件下AM的水溶液聚合，发现微波聚合反应速率比常规反应 快，一定条件下，微波功率增加可以缩短反应诱导期，同时也发现 并不是微波功率的提高与微波时间的延长就能提高反应速度，提 出应当选择合适的功率和时间[41 ]。在早期研究中，相关文献就已 报道了不同微波辐射功率对单体转化率、PAM分子量及引发聚合 时间、水溶解时间的影响，并用所得聚合产物进行了洗煤废水处 理试验，取得了良好的应用效果[42 ]。

3结语

随着我国经济的快速发展和公众环保意识的增强，必将促进 PAM的消费增长，因此国内PAM开发利用前景广阔。目前，水溶 液聚合和反相乳液聚合分别作为国内和国外工业化生产PAM的 主要工艺。分散聚合介于两者之间，它的优缺点并不十分明显。 光引发聚合是新型聚合工艺，具有选择性强、室温下就能快速引 发聚合，操作易于控制，聚合反应效果可靠、稳定等特点。微波引 发，同光引发聚合相同，是一种新型聚合工艺，具有高效、低耗能 等优点，这对工业生产是极为有利的条件。但是，与每一种新型 工艺一样，光引发机理和微波引发的相关机理有待进一步研究完 善，合成PAM的相关影响因素也有待探究。