聚丙烯酰胺（PAM)是一种水溶性良好的高聚物由于其具有优良的絮凝、增稠、减阻、粘结、阻 垢等性能，被广泛应用于造纸、涂料采油等工业不同用途的聚丙烯酰胺，对其分子量大小的要求 不同高分子量和超高分子量的聚丙烯酰胺主要用作絮凝剂或油井堵水、驱油等，目前国内外的研究 也主要集中在这类聚丙烯酰胺的制备和改性上[1].但在一些应用上，如高分子乳化剂，则需要低分子量 的聚丙烯酰胺由于丙烯酰胺单体的聚合活性很高，使制备低分子量的聚丙烯酰胺，无论在实验室还 是工业生产中都较困难国内外对低分子量的聚丙烯酰胺的制备，主要采用两种方法：其一是用异丙 醇、甲酸钠等分子量调节剂在水溶液中进行丙烯酰胺的聚合，但制得的聚丙烯酰胺有一定的交联度和 水解度[2];其二是用有机溶剂进行沉淀聚合因为在沉淀聚合过程中所使用的有机溶剂对丙烯酰胺的聚 合是很活泼的链转移剂，且当聚合物的分子链增长到一定长度后便会沉淀下来，因而限制了分子链的 进一步增长，故所得产物分子量较低，分子量分布窄被研究过的溶剂主要有异丙醇[2]、丙酮和水[3]、 丙酮[4]等，但合成中丙烯酰胺的转化率较低，且不能制备超低分子量的聚丙烯酰胺

在本研究中，用乙醇和丙酮作溶剂，通过调节混合溶剂的质量比和单体浓度，获得了分子量在 (2. 0- 24) X 104的聚丙烯酰胺，丙烯酰胺转化率最高达97%以上

1实验部分

1. 1试剂

偶氮二异丁腈、丙烯酰胺、无水乙醇和丙酮均为化学纯试剂，直接使用 1.2丙烯酰胺聚合反应

在250m 1的三颈烧瓶内，加入一定配比的无水乙醇和丙酮，10 g丙烯酰胺和0. 2 g偶氮二异丁腈 搅拌通氮气30min后，加热至60"C左右当出现白色浑浊后，沉淀聚合法制备低分子量聚丙烯酰胺，继续反应2.5 h,停止反应冷却，抽 滤，用乙醇洗涤三次，在室温下真空干燥 1.3聚合物的粘均相对分子质量的测定

按国标GB12005.1- 89 在（30±0.05)C下，于lmo1/LNaC1-H2O体系中，用一点法测定聚丙烯酰胺特性粘数[叨用国标GB/T 12005. 10- 92提供的公式:Mv= 802 [^]125计算其粘均相对分子质

量

1.4聚丙烯酰胺在乙醇和丙酮内溶解性的测定

向20 m 1浓度为3%的聚丙烯酰胺水溶液中分别滴加无水乙醇和丙酮，测定溶液出现浊点时消耗 的乙醇和丙酮的体积 1.5转化率的测定

采用溴化法测定单体的转化率，测定方法按国标GB 12005. 3- 89进行

2结果与讨论

2. 1溶剂对聚合物相对分子质量的影响

在100 g溶液中，固定丙烯酰胺为10 g和偶氮二异丁腈为0. 2 g的条件下，考察了不同质量比的 乙醇和丙酮对聚丙烯酰胺分子量的影响，其结果列于表1由表1可见，在该反应体系中所得的聚丙烯 酰胺的分子量在24万以下，乙醇和丙酮的质量比对聚丙烯酰胺的分子量的影响较大纯乙醇为溶剂时, 聚丙烯酰胺的分子量最低，为3.1万随着溶剂中丙酮含量的增加，聚丙烯酰胺的分子量也随之升高 当以纯丙酮为溶剂时，聚丙烯酰胺分子量达到最高，为24万在乙醇中制得的PAM分子量低，其主 要原因是乙醇的链转移能力比丙酮大表2列出了使不同分子量的PAM在一定的水溶液中出现浊点 时所消耗的丙酮和乙醇的体积由表2可见，在同样条件下达到浊点，不同分子量的聚丙烯酰胺所需 要的乙醇的体积都比丙酮的大，这说明聚丙烯酰胺在丙酮内的溶解度比在乙醇内的小也就是说聚丙 烯酰胺链自由基在丙酮内的卷曲程度比在乙醇内的大，更难于终止另一方面乙醇具有活泼氢，其链 转移活性比丙酮强，使聚丙烯酰胺长链在较低的聚合度时即单基终止据此可以通过调节溶剂乙醇和 丙酮的比例来获得不同分子量的聚丙烯酰胺

表1溶剂对聚丙烯酰胺相对分子质量的影响3

样品编号乙醇/g丙酮/相对分子质量

190. 003. 1X104

267. 522. 54.4X104

345. 045. 04. 8X104

422. 567. 57. 6X 104

5090. 024X104

*在100 g溶液中，丙烯酰胺的量为10 g，偶氮二异丁腈为0.2 g

表2使聚丙烯酰胺水溶液出现浊点时消耗的丙酮和乙醇3

相对分子质量丙酮/ 1乙醇/i

3. 1X10414. 817.2

7. 6X 10411. 815.0

20. 0X 10410.212. 2

*聚丙烯酰胺的浓度为3%，体积为20ml

2.2单体转化率与聚合时间的关系

在无水乙醇和丙酮的质量比分别为1 : 1和1 : 3的情况下，沉淀聚合法制备低分子量聚丙烯酰胺，丙烯酰胺单体的转化率与聚合时间的 关系如图1所示由图1中的两条曲线可知，聚合反应的诱导期极短，聚合反应速率快，30min内丙 烯酰胺转化率已高于60%, 90m in就达90%以上这是因为聚丙烯酰胺在沉淀剂中并不溶胀，沉析出 来的链自由基处于卷曲状态，端基被包裹紧密，难于终止，聚合一开始就出现自动加速现象，不存在 稳态[5.在这两个反应体系中，丙烯酰胺最终的转化率都高达97%,比以异丙醇为沉淀剂的转化率 (23%)高得多[2].

2.3单体浓度对聚合物相对分子质量的影响

 

图1单体转化率与时间的关系

 

为了进一步探讨合成超低分子量聚丙烯酰胺的条件，以无水乙醇为溶剂，沉淀聚合法制备低分子量聚丙烯酰胺，在固定其他条件的情况 下，考察了丙烯酰胺的质量百分含量对聚丙烯酰胺分子量的影响，其结果见图2.由图2可知聚丙烯酰 胺分子量随单体浓度的增加而增加当单体浓度由5%增加至30%时，聚合物的分子量由2. 0万增加 至9. 3万这符合自由基聚合反应的一般规律，聚合物的相对分子质量随单体浓度的增加而增加[6].

3结论

以乙醇和丙酮为混合溶剂，能合成分子量(2. 0- 24) X 104的聚丙烯酰胺，沉淀聚合法制备低分子量聚丙烯酰胺，反应时间短，单体的转 化率达97%.所得的聚合物经乙醇多次洗涤纯化后不含单体丙烯酰胺通过改变乙醇和丙酮的质量比 及丙烯酰胺的浓度，可获得不同低分子量的聚丙烯酰胺，最低分子量为2万。