更新时间：2024-09-21 04:14
聚丙烯酰胺是水溶性的有机高分子化合物、主链上有活泼的胺基和双键。采用不同的聚合工艺、引入不同的官能团、可得到不同分子量和不同电荷密度的聚丙烯酰胺系列产品、是化学性质非常活泼和应用广泛的多功能高分子化合物。聚丙烯酰胺作为造纸助剂、应用非常广泛。根据分子量的不同、聚丙烯酰胺在造纸工业中可用作干强剂、助留剂、助滤剂和絮凝剂等。造纸行业中高分子量低电荷密度的阳离子聚丙烯酰胺是最常用的助留剂之一。因为其所带电荷与纤维所带的电荷相反、可直接与无机盐离子、纤维以及其它有机高分子发生静电桥梁作用可以起到很好的絮凝作用、且不受浆料 pH值的限制。阳离子聚丙烯酰胺用于在造纸助留过程中利用填料表面的负电性、用阳离子高分子聚电解质对其进行阳离子化、以增加填料颗粒与纸浆纤维和细小纤维的吸附、从而提高填料的单程留着率、并减少白水中的填料含量、减少流失从而降低成本、还可以降低浆料上网的浓度和灰分、延长成形网的寿命、并且纸页的平滑度和不透明度可以得到改善。
阴离子聚丙烯酰胺（APAM）产品描述：阴离子聚丙烯酰胺（APAM）外观为白色粉粒，分子量从600万到2500万水溶解性好，能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。有效的PH值范围为7到14，在中性碱性介质中呈高聚合物电解质的特性，与盐类电解质敏感，与高价金属离子能交联成不溶性凝胶体。
工业废水处理：对于悬浮颗粒，较出、浓度高、粒子带阳电荷，水的PH值为中性或碱性的污水，钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理，效果最好。饮用水处理：我国很多自来水厂的水源来自江河，泥沙及矿物质含量高，比较浑浊，虽经过沉淀过滤，仍不能达到要求，需要投加絮凝剂，投加量是无机絮凝剂的1/50，但效果是无机絮凝剂的几倍，对于有机化合物污染严重的江河水可采用无机絮凝剂和阳离子聚丙烯酰胺配合使用效果更好。现投加阴离子聚丙烯酰胺，使淀粉微粒絮凝沉淀，然后将沉淀物经压滤机压滤变成饼状，可作饲料，乙醇厂的酒精也可采用阴离子聚丙烯酰胺脱水，压滤进行回收。用于河水泥浆沉降。用于造纸干强剂。
用于造纸助剂、助率剂。在造纸前泵口式储浆池中加入微量聚丙烯酰胺LB-3阴离子聚丙烯酰胺可使水中填料与细小纤维在网上存留提高20-30%。每吨可节约纸浆20-30kg。
阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）产品特性：阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）外观为白色粉粒，离子度从20%到55%水溶解性好，能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。呈高聚合物电解质的特性，适用于带阴电荷及富含有机化合物的废水处理。适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理，特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。
1)用于污泥脱水根据污泥性质可选用本产品的相应型号，可有效在污泥进入压滤之前进行污泥脱水，脱水时，产生絮团大，不粘滤布，压滤时不散，流泥饼较厚，脱水效率高，泥饼含水率在80%以下。
2)用于生活污水和有机废水的处理，本产品在配性或碱性介质中均呈现阳电性，这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清很有效。如生产粮食乙醇废水，造纸废水，城市污水处理厂的废水，啤酒废水，味精厂废水，制糖废水，有机含量高 废水、饲料废水，纺织印染废水等，用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子、非离子聚丙烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带阴电荷。
3)用于以江河水作水源的自来水的处理絮凝剂，用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂复合使用效果更好，它将成为治长江、黄河及其它流域的自来水厂的高效絮凝剂。
4)造纸用增强剂及其它助剂。提高填料、颜料等存留率、纸张的强度。
5)用于油田经学助剂，如粘土防膨剂，油田酸化用稠化剂。
6)用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。
聚丙烯酰胺的分子量是影响助留效果的一个非常重要的因素。根据桥联理论，一个单一聚合物连接多个悬浮粒子，形成架桥，构成由聚合物连接在一起的粒子的大絮片，产生絮聚，高分子量聚丙烯酰胺的链长，活性大，在悬浮液中伸得较远，因而连接的粒子多，絮聚完成得好。作为助留剂，阳离子聚丙烯酰胺优于非离子型，而非离子聚丙烯酰胺又优于阴离子聚丙烯酰胺。阳离子聚丙烯酰胺能以延伸结构吸附在悬浮物表面，形成电荷中心，并能吸引带相反电荷的粒子(细小纤维和填料)，因两在阳离子体系中既有桥联作用又存在补丁作用，形成了较大的絮聚物。非离子和阴离子以桥联作用为主，而阴离子的絮聚又受到了同性电荷排斥的影响。
在聚合过程中，美佳Meja造纸助剂通过原料的选择与工艺调整，生产出分子量高度一致，带支链结构的高分子聚合物。
CPAM类产品是建立在电荷吸附与桥联作用基础上实现助留的。有别于传统产品桥联吸附点少（首尾两点）的状况，美佳Meja造纸助剂的支链能提供大量不同的吸附点，从而使单分子所选择桥联吸附的微粒数量与尺寸范围大大拓展！
如果一种产品没有共聚形成支链的技术，那么这种产品不能和美佳Meja造纸助剂比，即使是纯度再高，添加3倍以上美佳Meja造纸助剂的使用量，在低车速、单元助留造纸中的留驻能力不可能强过美佳Meja造纸助剂。
CPAM类产品的另一个助留原理是电荷吸附，通过在聚合过程中聚入阳离子单体来实现，但单纯的添加与聚合，并不能使阳离子单体与分子链良好整合，很多产品的离子单体游离在分子链之外，或者与分子链的结合力非常小，很容易分散。
美佳Meja造纸助剂通过不饱和吸附技术，将离子单体牢固的吸附在带支链的分子链上，其离子单体是真正有效的离子单体，如果一种产品没有吸附技术，那么这种产品不能和美佳Meja造纸助剂比，尤其在低车速、单元助留造纸中，即使产品中添加再多的离子单体，标称离子度再高，也白费心机，很容易直接随白水被排放掉。
美佳Meja造纸助剂通过导入其它共聚物，能使原本呈阳性的分子，变成强阳性，从而大大增加电荷吸附能力。
Meja造纸助剂是严格的均分子量产品，其产品中几乎每个分子都具备成为“絮凝中心”的能力！
Meja造纸助剂是一款可以被彻底稀释的产品！其原液中有多少有效絮凝分子，稀释后就有多少有效絮凝中心！
以上原因，决定了很多进口干粉类产品虽然固含有可能达到美佳Meja造纸助剂的2-3倍。但在实际使用过程中，并不能以美佳Meja造纸助剂的1/3-1/2用量来获得相同的留驻能力（在试验中可以证实），但他们的价格却是美佳Meja造纸助剂的3-4倍，在获得相同的留驻率前提下，美佳Meja造纸助剂一样比这些进口产品节省约50%的助留成本。
造纸助剂为产品带来良好的助滤性，建立在以下基础上：
均匀的分子量、分子结构，带来均匀的絮团，这些絮团在纸网上的分布，明显有别与不使用高分子絮凝剂或使用其它分子量不均匀的成品造成不均匀絮团时的情况。
在没有使用高分子絮凝剂时，浆料纤维与填料因为粒经大小不一，在纸网上由于重力作用的结果进行自动的空间分布，细小物质填充于粒经较大的物质缝隙间，形成致密的阻隔层，严重减低水份下渗速度。
絮团能很好的阻止粒经大小的物质进行致密排列，原本用于填充空隙的细小物质被絮聚，从而有效腾出水份下渗空间，使滤水速度明显加快。但不均匀的絮团，尤其是分子量大小严重不一致的产品所带来的絮团，粒经上差别显著，小絮团同样能进入到大的絮团空隙间，减少水份下渗速度。
聚丙烯酰胺生产步骤一共两步：
丙烯酰胺单体的生产时以丙烯腈为原料，在催化剂作用下水合生成丙烯酰胺单体的粗产品，经闪蒸、精制后得精丙烯酰胺单体，此单体即为聚丙烯酰胺的生产原料。
丙烯+(水催化剂/水) →合 →丙烯酰胺粗品→闪蒸→精制→精丙烯酰胺
按催化剂的发展历史来分，单体技术已经历了三代：
第一代为硫酸催化水合技术，此技术的缺点是丙烯腈转化率低，丙烯酰胺产品收率低、副产品低，给精制带来很大负担，此外由于催化剂硫酸的强腐蚀性，使设备造价高，增加了生产成本；
第二代为二元或三元骨架铜催化生产技术，该技术的缺点是在最终产品中引入了影响聚合的金属铜离子，从而增加了后处理精制的成本；第三代为微生物腈水合酶催化生产技术，此技术反应条件温和，常温常压下进行，具有高选择性、高收率和高活性的特点，丙烯腈的转化率可达到100%，反应完全，无副产物和杂质。产品丙烯酰胺中不含金属铜离子，不需进行离子交换来出去生产过程中所产生的铜离子，简化了工艺流程，此外，气相色谱分析表明丙烯酰胺产品中几乎不含游离的丙烯腈，具有高纯性，特别适合制备超高相对分子质量的聚丙烯酰胺及食品工业所需的无毒聚丙烯酰胺。
微生物催化丙烯酰胺单体生产技术，首先由日本在1985年建立了6000t/a的丙烯酰胺装置，其后俄罗斯也掌握了此项技术，20世纪90年代时日本和俄罗斯相继建立了万吨级微生物催化丙烯酰胺装置。我国是继日本、俄罗斯之后，世界上第三个拥有此技术的国家。微生物催化剂活性为2857国际生化单位，已经达到了国际水平。我国微生物催化丙烯酰胺单体生产技术是由上海市农药所经过“七五”、“八五”和“九五”等3个五年计划开发完成的，微生物催化剂腈水合酶是在1990年筛选出的，是由泰山山脚土壤中分离出163菌株和无锡土壤中分离出145菌株，经种子培养得到的腈水合酶，代号为Norcardia-163。该技术现已在如皋市、江西南昌、胜利油田及河北万全先后投产，质量上乘，达到了生产超高相对分子质量聚丙烯酰胺的质量指标。
现在正利用该技术的改进型工艺的油两家：一个是配备2×10t/a为生物催化法丙烯酰胺装置的北京恒聚油田中国化工有限公司另一个是1.3×10t/a微生物催化法丙烯酰胺装置的配备 大庆炼化公司聚合物二厂。
标志着我国微生物催化丙烯酰胺技术已经达到了国际先进水平。
聚丙烯酰胺生产是以丙烯酰胺水溶液为原料，在引发剂的作用下，进行聚合反应，在反应完成后生成的聚丙烯酰胺胶块经切切割、造粒、干燥、粉碎，最终制得聚丙烯酰胺产品。关键工艺是聚合反应，在其后的处理过程中要注意机械降温、热降解和交联，从而保证聚丙烯酰胺的相对分子质量和水溶解性。
丙烯酰胺+水（引发剂/聚合）→聚丙烯酰胺胶块→造粒→干燥→粉碎→聚丙烯酰胺产品
我国聚丙烯酰胺生产技术大概也经历了3个阶段:
第一阶段是最早采用盘式聚合，即将混合好的聚合反应液放在不锈钢盘中，再将这些不锈钢盘推至保温烘房中，聚合数小时后，从烘房中推出，用刀把聚丙烯酰胺切成条状，进绞肉机造粒，烘房干燥，粉碎制得成品。这种工艺完全是手工作坊式。
第二阶段是采用捏合机，即将混合好的聚合反应液放在捏合机中加热，聚合开始后，开始捏合机，一边聚合一边捏合，聚合完后，造粒也基本完成，倒出物料经干燥、粉碎得成品。
第三阶段是，20世纪80年代后期，开发了锥形釜聚合工艺，由中核集团部五所在江都区化工厂试车成功。该工艺在锥形釜下部带有造料旋转刀，聚合物在压出的同时，即成粒状，经转鼓干燥机干燥，粉碎得产品。
为了避免聚丙烯酰胺胶块黏附在聚合釜釜壁上，有的技术采用或硅的高分子化合物涂覆在聚合釜的内壁上，但此涂覆层在上产过程中易脱落而污染聚丙烯酰胺产品。
也有可旋转的锥形釜，聚合反应完成后，聚合釜倒转将聚丙烯酰胺胶块倒出）、造粒方式（有机械造粒、切割造粒，也有湿式造粒即分散液中造粒）、干燥方式（有采用穿流回转干燥，也有用振动流化床干燥）及粉碎方式。这些不同中有些是设备质量上有差异，有些是采用的具体方式上的油差异，但总的来看，聚合技术趋向于固定锥形釜聚合，振动流化床干燥技术。
聚丙烯酰胺生产技术除了上述的单元操作外，在工艺配方上还有较明显的差别，引发就有前加碱共水解工艺和后加碱后水解工艺之分，两种方法各有利弊，前加碱共水解工艺过程简单，但存在水解传热易产生交联和相对分子质量损失大的问题，后加碱后水解虽然工艺过程增加了，但水解均匀不易产生交联，对产品相对分子质量损失也不大。
目前我国聚丙烯酰胺聚合用的引发剂有无机化合物引发剂、有机引发剂和无机—有机混合体系3中类型。
（1）过氧化物
过氧化物大致分为无机过氧化物和有机过氧化物。无机过氧化物如过硫酸钾、过硫酸铵、过溴酸钠和过氧化氢等。有机过氧化物如过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰和叔丁羟基过氧化物等。它们配用的还原剂有硫酸亚铁、氯化亚铁、偏亚硫酸钠和硫代硫酸钠等。
（2）偶氮化合物类
如偶氮二异丁腈、偶氮双二甲基戊腈、偶氮双氰基戊酸钠和20世纪80年代开发的偶氮盐系列，如偶氮N-取代脒丙盐酸盐是一类竞相开发的产品，它们的加入浓度为万分之0.005-1，催化效率很高，有助于生产相对分子质量高的产品，且溶于水，便于使用。