聚丙烯酰胺Polyacrylamide，简称PAM )是一种 线型的水溶性聚合物，是丙烯酰胺均聚物和各种共 聚物的统称，常温下为坚硬的玻璃态固体，水溶液呈 清澈透明状，低毒。具有良好的热稳定性，能以任意 比例溶于水，微溶于醋酸、丙烯酸、氯代乙酸、乙二 醇、乳酸、甘油和甲酰胺等少数溶剂。在2102、无氧 条件下，聚丙烯酰胺的酰胺基脱水转变成腈基， #002炭化为黑色的粉末。聚丙烯酰胺水溶液的粘度 随聚合物分子量的增加明显变粘，并与聚合物的浓 度变化呈对数增减关系。聚丙烯酰胺水溶液对电解 质有很好的容忍性；在化学性质方面，由于聚丙烯酰 胺结构单元中含有酰胺基以及易与其他化合物形成 氢键，使其具有良好的水溶性和很高的化学活性，易 通过接枝或交联得到支链或网状结构的多种改性 物。聚丙烯酰胺可以通过它的酰胺酰基水解而转化 为含有羧基的聚合物，成为阴离子型聚丙烯酰胺。聚 丙烯酰胺和甲醛反应生成的羟甲基化聚丙烯酰胺， 是一种重要的交联单体。它还可以与二甲胺反应生 成二甲胺基-N-甲基丙烯酰胺，与亚硫酸氢钠反应 则生成磺甲基丙烯酰胺，可与次氯酸钠盐在碱性条 件下反应生成聚乙烯亚胺等。

聚丙烯酰胺主要以两种形式的商品出售，一种 是粉末状，另一种是胶体。胶体不易运输，使用也不 方便，因此粉末状聚丙烯酰胺一般受到用户欢迎。最 近，出现了聚合物分散体，称为聚丙烯酰胺胶乳，它 具有更加优异的水溶性，因此受到人们的关注。聚丙 烯系列产品可分为非离子型4PAM)、阳离子型 APAM)和阴离子型CPAM)三大类，这些聚合物 可以是均聚物，也可以是共聚物。分子量的大小是聚 丙烯酰胺最主要的性能指标之一。

1聚丙烯酰胺的生产方法

聚丙烯酰胺的生产方法主要有水溶液聚合法、 乳液及反相乳液聚合法以及辐射聚合法等。

1.1水溶液聚合法

水溶液聚合法是生产聚丙烯酰胺的传统方法， 采用该法可以生产聚丙烯酰胺胶体和粉状产品。一 般聚丙烯酰胺胶体采用8%-10%丙烯酰胺水溶液在 引发剂作用下直接聚合而得；聚丙烯酰胺干粉则多 用25%-30%丙烯酰胺溶液进行聚合,聚合后得到的 聚丙烯酰胺胶体经造粒、捏合、干燥、粉碎后制得产 品。其中的聚合反应是关键工序。该法具有生产安 全、工艺设备简单以及生产成本较低等优点，是目前 国内外生产聚丙烯酰胺普遍采用的方法。我国采用 该法生产聚丙烯酰胺最早采用手工作坊式的盘式聚 合，后来采用捏合机。20世纪80年代后期开发了锥 形釜聚合工艺，由核工业部五所在江都化工厂试车 成功。20世纪90年代从国外引进的聚合技术，类似 于国内的技术，只是反应釜可以旋转，聚合釜的容积 也较大，可以达到5000升。

1.2 乳液聚合及反相乳液聚合法

乳液聚合是聚丙烯酰胺合成的另外一个比较重 要的方法，其常规操作是将丙烯酰胺水溶液分散在 汽油等有机溶剂中，剧烈搅拌，使溶液形成分散均匀 的乳液体系，而后加入引发剂引发丙烯酰胺反应得 到聚丙烯酰胺。这种方法的特点是高聚合速率、高转 化率条件下可以得到高相对分子质量的产品乳胶 或者干粉）。

反相乳液聚合法是指水溶性的丙烯酰胺借助表 面活性剂多采用非离子型表面活性剂）的作用使丙 烯酰胺单体分散在油相中形成乳化体系，在引发剂 作用下进行乳液聚合，形成稳定的高分子量速溶的 聚丙烯酰胺胶乳产品，经共沸蒸馏脱水后得到粉状 聚丙烯酰胺。由于聚合反应是在分散于油相中的丙 烯酰胺微粒中进行，因而在聚合过程中放出的热量 散发均匀，反应体系平稳，易控制，适合于制备高分 子量且分子量分布窄的聚丙烯酰胺胶乳或干粉型产 品。

1.3辐射引发法

辐射引发法是丙烯酰胺单体在紫外线或！-射 线下引发直接聚合得到固体聚丙烯酰胺产品。该法 生产工艺简单，但设备投资大，且所得产品分子量分 布很宽，故目前还没有进行大规模工业生产。

2聚丙烯酰胺的应用

聚丙烯酰胺由于具有高分子化合物的水溶性以 及其主链上活泼的酰基，因而在石油开采、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。

2.1水处理领域

聚丙烯酰胺在水处理工业中的应用主要包括原 水处理、污水处理和工业水处理3个方面。在原水处 理中，聚丙烯酰胺与活性炭等配合使用，可用于生活 水中悬浮颗粒的凝聚和澄清；在污水处理中。聚丙烯 酰胺可用于污泥脱水；在工业水处理中，聚丙烯酰胺 主要用作配方药剂。在原水处理中，用有机絮凝剂聚 丙烯酰胺代替无机絮凝剂，即使不改造沉降池，净水 能力也可提高20%以上。所以目前许多大中城市在 供水紧张或水质较差时，都采用聚丙烯酰胺作为补 充。在污水处理中，采用聚丙烯酰胺可以增加水回用 循环的使用率。

2.2石油采油领域

在石油开采中，聚丙烯酰胺主要用于钻井泥浆 材料以及提高采油率等方面，广泛应用于钻井、固 井、压裂、强化采油等油田开采作业中，具有增粘、降 滤失、流变调节、胶凝、分流、剖面调整等功能。

目前我国油田开采已经步入中后期，为提高原 油采收率，目前主要推广聚合物驱油和三元复合驱 油技术。通过注入聚丙烯酰胺水溶液，改善油水流速 比，使采出物中原油含量提高。目前国外聚丙烯酰胺 在油田方面的应用不多，我国由于特殊的地质条件， 大庆油田和胜利油田已经开始广泛采用聚合物驱油 技术。

2.3 造纸领域

聚丙烯酰胺在造纸领域中广泛用作驻留剂、助 滤剂、均度剂等。它的作用是能够提高纸张的质量， 提高浆料脱水性能，提高细小纤维及填料的留着率， 减少原材料的消耗以及对环境的污染等。聚丙烯酰 胺在造纸中使用的效果取决于其平均分子量、离子 性质、离子强度及其它共聚物的活性。非离子型聚丙 烯酰胺主要用于提高纸浆的滤性，增加干纸强度，提 高纤维及填料的留着率；阴离子型共聚物主要用作 纸张的干湿增强剂和驻留剂；阳离子型共聚物主要 用于造纸废水处理和助滤作用，另外对于提高填料 的留着率也有较好的效果。此外，聚丙烯酰胺还应用 于造纸废水处理和纤维回收。

2.4纺织印染工业

在纺织工业中，聚丙烯酰胺作为织物后处理的 上浆剂、整理剂，可以生成柔顺、防皱、耐霉菌的保护 层。利用它吸湿性强的特点，能减少纺细纱时的断线 率；聚丙烯酰胺作后处理剂可以防止织物的静电和 阻燃；用作印染助剂时，聚丙烯酰胺可使产品附着牢 度大、鲜艳度高，聚丙烯酰胺的生产应用及市场前景，还可以作为漂白的非硅高分子稳定 剂；此外，聚丙烯酰胺还可以用于纺织印染污水的高 效净化。

2.5其他领域

在采矿、洗煤领域，采用聚丙烯酰胺作絮凝剂可 促进采矿、洗煤回收水中固体物的沉降，使水澄清， 同时可回收有用的固体颗粒，避免对环境造成污染； 在制糖工业中，聚丙烯酰胺可加速蔗汁中细粒子的 下沉，促进过滤和提高滤液的清澈度；在养殖工业 中，聚丙烯酰胺可改善水质，增加水的透光性能，从 而改善水的光合作用；在医药工业中，聚丙烯酰胺可 用作分离抗菌素的絮凝剂、用作药片的赋型粘接剂 以及工艺水澄清剂等；在建材工业中，聚丙烯酰胺可 用作涂料增稠分散剂、锯石板材冷却剂以及陶瓷粘 接剂等；在农业上，聚丙烯酰胺作为高吸水性材料可 用作土壤保湿剂以及种子培养剂等。在建筑工业中， 聚丙烯酰胺可以增强石膏水泥的硬度，加速石棉水 泥的脱水速度。此外，聚丙烯酰胺还可用作天然或合 成皮革的保护涂层以及无机肥料的造粒助剂等。

3世界聚丙烯酰胺的生产及消费概况

2004年全球聚丙烯酰胺的总生产能力约为91 万吨/年，其中25%在西欧。亚太地区归本除外）为 23万吨/年，其次为西欧21万吨/年。主要的生产厂 家有美国汽巴特种化学品公司、道化学公司、马拉松 石油公司、纳尔科公司，日本的聚丙烯酰胺公司、日 东化学公司、三井化学公司、三菱化成公司，英国的 汽巴特种化学品公司，法国的SNF公司，德国的斯 托豪森公司、纳尔科公司以及芬兰的赛特公司等。亚 太地区是世界上最大的聚丙烯酰胺消费地区，其次 是西欧和美国。

聚丙烯酰胺作为水溶性聚合物，大多用作絮凝 剂、凝聚剂和过滤辅剂。根据2005年2月统计，聚丙烯酰胺的生产应用及市场前景，全球 聚丙烯酰胺产量约为37%用于废水处理，27%用于 石油工业，18%用于造纸工业。各国聚丙烯酰胺的消 费结构有所不同，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。预计到 2005-2010年，全球聚丙烯酰胺需求量的年均增长 率将达到约5.4%，其中拉美地区的年均增长率将达 到约6.0%，亚洲和中东地区将达到约6.3%，亚太地 区将达到约9.1%。

4国内聚丙烯酰胺生产消费及市场前景 4.1生产现状

表1我国聚丙烯酰胺主要生产厂生产能力吨/年）

生产厂家名称生产能力

大庆油田有限公司化工总厂聚合物厂50000

北京恒聚油田化学剂有限公司20000

胜利油田长安实业公司13000

广东李坛精细化工厂20000

山西太原重工集团）祁县聚合物有限责任公司 10000 山东淄川万松集团公司淄川社会福利五金化工厂 5000 天津市冰峰有机化工有限公司5000

河北京冀油田化学厂5000

四川篷溪县顺达利聚合物有限公司4000

山东胜利油田钻井泥浆助剂厂3500

辽宁大连力佳化学制品公司3000

浙江余姚市有机化工厂3000

抚顺双庆化工有限责任公司2500

江苏武进精细化工厂2000

河南任丘市金佳聚合物有限公司2000

浙江金华汤溪化工厂2000

湖南株洲市石峰区化工厂2000

上海创新酰胺厂2000

吉化公司聚盛化工厂2000

辽宁盘锦兴隆台区化工厂1500

江苏锡山新宇化工有限公司1500

河南郑州正力实业有限公司1500

河北任丘任华有机化工厂1000

辽宁大连同德化工厂1000

浙江杭州余杭特种化工厂1000

山东淄博张店东方化学股份有限公司1000

山东淄博永胜化工厂1000

山东淄博齐胜工贸股份有限公司1000

江苏江都县化工厂1000

我国聚丙烯酰胺产品的开发始于20世纪50年 代末期。1962年上海天原化工厂建成我国第一套聚 丙烯酰胺生产装置，生产水溶胶产品。随后，吉化公 司研究院、中科院广州化学所也研制成功聚丙烯酰 胺并投入生产。此后，由于聚丙烯酰胺在油田三次采 油的大量应用，以及在污水处理、造纸等方面用量的 增加，我国聚丙烯酰胺的生产能力不断增加，目前生 产厂家已经达到70多家，总生产能力约为20万吨/ 年，总产量约为15万吨/年。目前我国聚丙烯酰胺的 主要生产厂家情况见表1所示。

4.2市场前景分析

我国聚丙烯酰胺的应用研究始于20世纪60年 代，最早用于矿物精选，而后在制糖、造纸、钢铁、水 处理等领域的应用逐渐扩大。目前我国聚丙烯酰胺 的应用领域主要集中在石油开采、水处理、造纸、制 糖、洗煤和冶金等领域，其消费结构为；油田开采占 81%，水处理占9%，造纸占5%，矿山占2%，其它占 3%。

4.2.1石油开采领域

石油开采是目前我国聚丙烯酰胺最大的消费领 域，其消费量约占国内聚丙烯酰胺总消费量的81%。 我国大型油田包括大庆、胜利、中原、华北、辽河、大 港等已进入开采中后期，采出油综合含水率日趋提 高。为了稳定我国东部油田产量而采用三次采油技 术，提高采油率，保证油田稳产，大庆油田已工业性 推广应用聚合物驱油技术，胜利、辽河油田也进行了 聚合物驱油试验，取得了较好的增油效果。根据油田 规划，预计2005年我国聚丙烯酰胺在采油方面的消 费量将达到约 11 万吨。

4.2.2 水处理领域

水处理是我国聚丙烯酰胺的第二大消费领域， 目前消费量约占总消费量的9%，发展潜力很大。我 国是水资源贫乏的国家之一，人均水量仅为世界人 均水量的1/4。目前我国城市污水处理率不足30%， 工业水的重复利用率为60%-70%。工业废水处理率 为77%，与国外发达国家相比有很大的差距。

我国在原水处理方面技术更新较慢。目前，絮凝 剂仍以无机絮凝剂为主，对于聚丙烯酰胺等有机絮 凝剂，尽管其应用效果已经得到普遍认可，但由于成 本因素，目前应用还不普遍。随着我国城市人口的增 加，未来几年内将建设一批新水厂或对原有水厂进 行改造。根据环保的要求，新建水厂的污泥需统一进 行污泥脱水处理，改造供水厂的污泥也需达到脱水 排放的要求。由于一些城市的洁净地下水位下降较 快，地表水水质变差，城市供水中聚丙烯酰胺的用量 必将迅速增加。预计到2005年，我国原水处理对聚 丙烯酰胺的总需求量至少在5000吨以上。

在城市污水处理方面，聚丙烯酰胺主要用于污 泥脱水，少部分用于废水澄清。我国大城市的污水处 理厂已经普遍采用污泥脱水工艺，2003年在此领域 消耗聚丙烯酰胺约4000吨。根据我国可持续发展规 划，今后我国对三废”治理的要求将会更高。在环保 以及土地费用较高的地区，采用聚丙烯酰胺进行污 泥脱水，可提高污水处理效果，减少污泥排放量，具 有较好的社会效益和经济效益。随着我国太湖、长 江、巢湖、滇池、淮河等流域的限期治理，在近两年 内，全国城市污水处理水平将提高到目前的约60% 左右。由于在污泥脱水方面暂无其它产品可以取代 聚丙烯酰胺，因此，对聚丙烯酰胺的需求量也将必然 增加；我国城市水处理聚丙烯酰胺的用量仅为美国 的1/9。最近，国家环保总局和有关部门要求在水费 中增加污水处理费用以及限制饮用水中铝含量，这 为聚丙烯酰胺在城市供水和污水处理领域的市场开 发打开了空间。此外，全国许多城市的污水处理厂由 于管网建设未及时跟上，尚不能满负荷运行。预计到 2005年，该领域对聚丙烯酰胺的需求量将达到约 9000 吨。

工业废水处理是聚丙烯酰胺在水处理方面的又 一个重要方面。目前，我国的化工、冶金、造纸、印染、 制糖、味精、煤矿、建材等行业都在不同程度地使用 聚丙烯酰胺作为絮凝剂。预计今后工业废水仍将是 聚丙烯酰胺可靠的市场，传统用户的应用面会进一 步扩大，生物化工企业将成为聚丙烯酰胺新的较大 用户，预计2005年工业废水处理方面对聚丙烯酰胺 的消费量将达到约1.1万吨。由此可见，聚丙烯酰胺的生产应用及市场前景，2005年我国 在水处理方面的消费量将达到约2.5万吨。

4.2.3造纸领域

聚丙烯酰胺在造纸行业中主要用作助留剂、干 增强剂和废水处理的絮凝剂。我国是纸张生产和消 费大国，纸张产量居世界第三位，纸制品的实际消费 量居世界第二位。2003年我国造纸行业对聚丙烯酰 胺的需求量约为1.4万吨。随着我国大型造纸生产 装置的建设以及一批大型合资造纸企业的不断建成 投产，我国造纸工业的技术水平将明显提高，对造纸 助剂的需求量也将不断增加。预计到2005年我国造 纸能力将达到5000万吨以上，相应对聚丙烯酰胺的 需求量将达到约1.8万吨。

4.2.4 其它领域

在采矿、冶金、煤炭、制糖水泥增强剂、高吸水性

树脂、粘合剂、皮革复鞣剂等领域，聚丙烯酰胺也有 一定的消费量，尤其是近几年用于生产尿不湿和卫 生巾的高吸水性树脂市场发展很快，对聚丙烯酰胺 的需求量增加较快，预计2005年这些方面对聚丙烯 酰胺的需求量将达到约9000吨。

由此可见，2005年我国对聚丙烯酰胺的总需求 量将达到约16.2万吨，其中石油开采仍是聚丙烯酰 胺最大的消费领域，其消费量将占总消费量的68%， 其它用途的消费比例也有所增加。2005年我国聚丙 烯酰胺的需求预测情况见表2所示。

表2 2005年我国聚丙烯酰胺的需求预测情况

消费领域消费量万吨/年）所占比例％)

石油开采11.067.9

水处理2.515.4

造纸1.811.1

其它0.95.6

合计16.2100.0

5存在的问题及发展建议

经过近40年的努力，我国聚丙烯酰胺的生产和 应用得到了很大的发展，聚丙烯酰胺的生产应用及市场前景，取得了一定的成绩，但与国 外先进国家的水平相比还存在较大的差距，主要表 现在以下几个方面。

(1)生产规模偏小

根据国外生产厂家经验表明，聚丙烯酰胺单系 列生产能力的经济规模应为5000t/a，最好在8000// a以上，而目前我国聚丙烯酰胺生产厂家的生产能 力大都在5000t/a以下。

2)生产工艺比较差

国外采用连续化、自动化控制程度高的单体和 聚合物生产工艺，而国内仍采用间歇式生产工艺，能 耗大，生产效率低，成本高，产品质量稳定性差。

3)质量上有一定的的差距

国外聚丙烯酰胺产品的分子量大都在1800万 以上，分子量分布窄，水溶性、抗剪切性、耐热性、质 量均一性好，残留单体含量在0.1%以下，水不溶物 含量低；而国内产品的分子量大都小于1000万，分 子量分布宽，水溶性、抗剪切性、耐热性、质量均一性 差，残留单体含量在0.5%以下，水不溶物含量高，技 术经济指标落后，影响了其应用范围，使得许多高质 量产品不得不依靠进口来解决。

4)在产品品种上的差距。

五、展望

目前，我们正在承担完成国家十五”科技攻关 计划一静态混合反应技术在气-液、液-液反应 大宗有机化工原料生产中的应用开发”课题，进行将 静态混合反应技术推广到更多类型的化工反应工业 生产领域的开发研究。

除硝化生产过程外，静态混合反应技术还可广 泛适用于氧化、氯化、还原、羰基化、硝化、烷氧基化、 酯化、羧化、皂化等通过气-液、液-液反应的精细化 工中间体和大宗有机化工原料生产的化工单元反 应，可大幅度提高设备的生产能力，同时有效的降低 生产成本，提高产品收率和质量，减少废弃物排放， 产生显著的经济效益和社会效益。大宗有机化工原 料和精细化工中间体的生产在我国国民经济发展中 占有很重要的地位，每年仅硝基苯的生产就几十万 吨、精细化工中间体数百万吨、聚合物单体上千万

国外聚丙烯酰胺产品有乳液、悬浮液、粉状及球 状等多种形式，而我国的工业产品主要是粉剂和胶 体。国外专用型产品多，其中阳离子型聚丙烯酰胺产 品占50%以上，而国内阳离子产品供应较少，产品主 要依靠进口解决。

随着国外相关聚丙烯酰胺企业进入中国，将进 一步加剧我国聚丙烯酰胺工业与国外的差距，因此， 要使我国聚丙烯酰胺工业赶上或超过世界先进水 平，应该采取有所为，有所不为”的方针，决不能将 有限的资金，宝贵的技术人才投入到国外已经研究 过并且已经成功生产的那种工艺技术的研究项目上 去，而应该去研究国外正在研究，甚至还没有研究的 有重大意义的项目；其次是改进现有生产工艺，提高 技术水平，稳定产品质量，使产品系列化；此外除了 继续扩大聚丙烯酰胺在石油开采，水处理以及造纸 工业上的应用外，还要大力开发聚丙烯酰胺在制糖、 吨。因此，在多种大宗有机化工原料和精细化工中间 体的生产中推广应用静态混合反应技术及装备，对 于提高我国有机化工原料生产的技术水平，实现高 新技术产业化和利用高新技术改造传统产业，保持 化工行业的可持续发展，推动我国化学工业技术进 步具有重要的意义。