聚丙烯酰胺(Polyacrylamide, PAM是丙烯酰胺 及其衍生的均聚物和共聚物的统称。因其结构单元 中含有酰胺基、易形成氢键，使其具有良好的水溶 性和很高的化学活性，可通过接枝、交联等反应得 到多种衍生物。根据PAM大分子链上官能团在水 溶液中的离解性质，可划分成阴离子型(CPAM、阳 离子型(APAM、非离子型(NPAM及两性离子型几 个品种。也可根据相对分子质量划分成低分子量 (100万以下）、中低分子量（100万〜1000万和高 分子量（1000万以上几个类型。高分子量聚丙烯酰胺的合成与应用进展，PAM的应用范围 在很大程度上取决于其化学组成和相对分子质量。 如何制备高分子量、高性能的PAM —直都是研究 者探讨的重点和难点，本文就从高分子量PAM的 合成与应用现状等方面进行综述。

1应用现状

高分子量聚丙烯酰胺在石油开采、水处理、纺 织、造纸、农业等行业中具有广泛的应用，素有“百

收稿日期：2010-05- 18 基金项目：江西省教育厅科技项目（GJ09511 作者简介:刘建平（1976-),男，博士，副教授，主要从事功能高分子 研究。 业助剂”之称[1-3]。国外主要应用领域为水处理、造 纸、矿山、冶金等；国内目前用量最大的是石油开采 行业，用量增长最快的是水处理领域和造纸行业。 1.1石油开采行业

高分子量聚丙烯酰胺的合成与应用进展，我国是世界上三次采油工业化程度最高的国 家，高分子量PAM在三次采油中不仅可以降低成 本,而且效果很好，成为首选驱油聚合物[45],受油田 工作者青睐。高分子量PAM分子量的粘度高，通过 调节注入水的流变性，增加驱动液的粘度，改善水 驱波及效率，降低地层中水相渗透率，从而提高石 油采收率。另外其耐高温抗盐性及耐剪切等性能使 其在石油开采中还可用作钻井液调整剂、堵水调配 剂、压裂液添加剂等[6-8]。

1.2水处理行业

分子量越高的PAM分子链上的酰胺基就越 多，其水溶性、絮凝性及吸附性等性能一般较低分 子量的PAM都有一定优势，可与许多物质亲和、吸 附形成氢键。在水处理中用于城市污水[9]、生活饮 水[10]、工业废水[11]等的处理，也可用于各种地下水 和工业悬浮液的固液分离，增加水的回收利用率。 阳离子聚丙烯酰胺CPAM的高阳离子度可以保证 其有足够的电荷对带负电的污物表面进行充分的 电中和，促使污物快速团聚，相对分子质量越大越  

有利于形成大的絮团。Raid[12]通过对絮凝块大小的 测定，高分子量聚丙烯酰胺的合成与应用进展，发现PAM分子量和电荷密度对絮凝性能的 影响，即一定剂量浓度的同一电荷密度不同分子量 的两种聚电解质，分子量高的絮凝性能好，同样同 一分子量不同电荷密度下的，则电荷密度高的性能 更好。

1.3造纸工业

平均分子量1000〜10000的PAM用作纸张分 散剂，改善纸的均匀度；中低分子量的常用作增强 剂，有效提高纸的强度；高分子量的聚丙烯酰胺不 仅可做纸张分散剂、增强剂，还可用作助留助滤剂， 提高填料和细小纤维的存留率，还可作沉降剂，减 少填料和细小纤维在白水中的流失量，提高过滤回 收效率[13]。徐青山[14]等研究了新型结构两性PAM 的增强、助留和助滤作用，发现其对各种废纸浆及 非木材纸浆均具有良好的增强助留助滤效果，且与 硫酸铝复配使用，更适于中性抄纸要求。栗敏[15]等 则研究了阳离子PAM的使用对漂白苇浆助留助滤 作用效果的影响。

1.4其它行业

除了以上所提到的应用领域外，高分子PAM 在其他医学、纺织、涂料、农业土壤等方面也有所应 用。如曹孟君[16]发明了用于填充人体内缺损部位的 PAM凝胶的制备方法,可快速对去除残余单体丙烯 酰胺。陶蓉等[17采用高分子质量PAM和自制的低 分子质量PAM进行复配，制备了具有优异保水性 能的增稠剂，并研究了组分对其保水性能的影响规 律。

2影响高分子量PAM合成的因素

2.1单体的精制

丙烯酰胺的聚合依据的是自由基聚合原理，根 据相对分子质量与单体浓度的关系可知，单体浓度 越高，合成的聚合物的相对分子质量就越高。如果 想要得到高分子量的尤其是驱油用的超高分子量 10)的PAM单体的浓度或纯度要求更高，而在 丙烯酰胺的生产和运输过程中，为了防止其自聚， 往往加入了阻聚剂，因此，反应前需要对单体进行 纯化处理，毛欣等[18]就讨论了单体纯化对分子量的 影响，研究了经离子交换树脂纯化后的单体在溶液 溶液方式下可得到分子量大于2100万的均聚物。

许多研究者都采用自制高纯度单体，尽量避免 阻聚剂带来的影响。马跃香等[19]介绍了一种微生物 催化水合法精制AM的工艺，该工艺大大降低了使 用活性炭-离子交换树脂的成本，从而更易于提高 PAM的分子量。张建光等™以丙烯腈为原料，生物 酶催化水合生产丙烯酰胺，低温均聚后水解得到的 聚丙烯酰胺PAM分子量不小于2500万。

2.2引发体系和引发方式的选择

在进行聚合反应时，引发体系和引发方式的选 择尤为重要，高分子量聚丙烯酰胺的合成与应用进展，它直接关系到反应的发生及产品性能 甚至结构，一直都是高性能产品的研究重点。张贞 裕[21]等采用含叔胺基功能性单体一过硫酸钾引发 体系引发合成的胶体PAM分子量可达到2000万， 粉末状部分水解PAM分子量1200万。杜宇[22]等则 以过硫酸盐和P -二甲氨基丙腈的氧化还原引发 体系得到了分子量上千万且速溶的PAM〇在常规引 发体系的基础上，双官能度引发剂和新型水溶性偶 氮引发剂的合成与应用研究，使PAM的聚合有了 新的发展方向。李玉江[23]等研究了 NN —二乙* 偶氮二异丁脒盐酸盐引发下丙烯酰胺水溶液聚合 的反应动力学，并在该引发体系下获得了分子量上 千万的超高PAM。张旭红[24采用自制的双官能度过 氧化物,配合还原剂和偶氮化合物组成的复合引发 体系引发丙烯酰胺水溶液均聚，低温下制备得到的 聚丙烯酰胺高达2500万以上。Gartoer[25]等利用水 溶性偶氮化合物和过硫酸铵混和引发剂，制得了特 性粘数高达16 dl‘g-1的阳离子PAM。

随着人们对光、电、辐射等的深入研究，越来越 多的人将其用于高分子量阳离子PAM的聚合，且 效果都不错。余荣和[26]发明了将精制后的单体经卤 灯光照射进行光聚合，聚合时间短,PAM的分子量 也很高。朱定洋[27]将光引发剂及光敏助剂与氧化还 原引发剂组成复合引发剂，在单体聚合到粘稠阶段 时，将其铺展成薄片状,然后进行紫外光聚合，得到 了高分子且速溶的阳离子PAM。何彦刚™研究了等 离子体引发水溶液聚合制备聚丙烯酰胺-2-甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵PDC阳离子型聚电解 质，所得聚合物特性粘数达到9.66 dl‘g-1,并研究了 等离子体引发其线性聚合机理。丁伟[29]采用自行研 制的双官能度引发剂与还原剂和水溶性偶氮化合 物组成的复合氧化还原引发体系，引发丙烯酰胺水 溶液均聚，经微波后水解制备了分子量高达3.0x 107的部分水解的PAM。

2.3聚合工艺的影响

PAM生产工艺通常分为均聚和共聚法两种。共 聚法无后水解工序，生产周期短，但对单体丙烯酰 胺、丙烯酸及杂质含量等要求较高。均聚法的工业 生产相对比较成熟，在操作时可细分为均聚共水解 和均聚后水解两类，其中均聚后水解后增加的一道 后水解工序，使聚合反应的起始反应温度降低，又 无需加碱，避免了一些杂质的带入，易得到高分子 量产品[30]。张旭红[24]采用水溶液均聚得到了 2500 万以上的PAM而采用均聚后水解的聚合工艺，则 可获得2800万以上部分水解PAM〇申迎华[31]直接 利用工业级分子量为1.7x 107的非离子PAM进行 水解，研究了水解浓度、水解温度和水解时间等因 素对聚丙烯酰胺水解制备阴离子PAM相对分子质 量的影响，在最佳水解条件下，得到适于油田驱油 用的阴离子PAM的粘均相对分子质量为2.44X 107,水解度24.8°%。王鹤等[32]依据疏水缔合型PAM 本身特殊的分子结构及其特殊的溶液结构，高分子量聚丙烯酰胺的合成与应用进展，设计了 一组针对疏水缔合型PAM的后水解工艺的正交试 验，通过后水解工艺各个因素的调节，改善了聚合 物的溶解性、溶液黏度。周华等[33]则采用前加碱法 制备粘均相对分子质量达2.1x 107的阴离子聚丙 烯酰胺絮凝剂APAM〇

3结语

研究人员在关注如何提高分子量的基础上，高分子量聚丙烯酰胺的合成与应用进展，也在研究如何获得_种速溶PAM使得高分子量速溶 型阳离子PAM的研制开发成为现阶段和今后国内 研究的重点，这方面的研究主要集中在聚合工艺控 制和引发体系的选择上。如，陶有和[33]采用内壁有 硅橡胶防粘涂层的聚合釜进行绝热聚合，就得到了 分子量高达2300万且30min内可溶的阳离子 PAM。

对于网状和凝胶高分子PAM的合成应用也将 成为发展的必然趋势。薛丽娜也[34]通过丙烯酰胺与 丙烯酸钠进行反相乳液共聚，制得胶乳型速溶型 PAM〇房兆伟[35]采用双水相聚合方式及交联技术， 合成了网状的阳离子PAM水包水乳液。

目前,我国阴离子型PAM技术已达国际先进水 平，而用途最广泛的阳离子型PAM产品，生产技术 较落后,产品质量不高，主要依赖于进口[36]。这方面 也是高分子量PAM的未来研究发展的方向之_。