制备高水解度阴离子聚丙烯酰胺产品的方法

    聚丙烯酰胺分子链上的侧基为活泼的酰胺基，它能发生多种化学反应，通过这些反应可以获得多种衍生物。但是由于邻近基团效应，反应不能进行完全。

    1．水解反应

    聚丙烯酰胺可以通过它的酰胺基水解而转化为含有羧基的聚合物。这种聚合物和丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物的结构相似，所得产品叫做部分水解的PAM。

    水解反应在中性介质中速率很低，因此一般在碱性溶液中进行，所用碱为Na2C03、NaOH等。水解体是一种很重要的阴离子型聚电解质。制备低水解度的阴离子PAM常用这种水解方法。PAM的工业生产常采用在丙烯酰胺聚合前的溶液中加进碱，或者在聚合后的聚丙烯酰胺胶体中拌进碱制造部分水解的PAM。用这种方法很容易得到水解度为30%的阴离子聚丙烯酰胺产品。但要制备高水解度（特别是70%以上）的阴离子聚丙烯酰胺产品时，要用丙烯酰胺和丙烯酸钠共聚的方法。

    在酸性条件下，水解速度较慢，产品部分转化为亚酰胺而导致不能溶于水，应用价值不大。

    2．羟甲基化反应

    聚丙烯酰胺和甲醛反应生成羟甲基化PAM，该反应叫羟甲基化反应。PAM和甲醛的羟甲基化反应在酸性或碱性条件下均可进行，在碱性条件(pH=8-10)时反应速率很快。而在酸性条件下反应速度则慢得多，因为这时大多数甲醛都足以链状形式存在，降低了它的有效浓度。碱性条件下得到的产物是羟甲基化PAM。但羟甲基化PAM易倾向交联。如将PAM溶液pH调节到10.2，加进甲醛，在(32±2)℃下搅拌2h，再调节到pH7.5，放到转鼓干燥器上，在165℃下加热15min，得到的产物便是羟甲基化聚丙烯酰胺。

    3．磺甲基化反应

    聚丙烯酰胺与NaHS03和甲醛在碱性条件下反应可以生成阴离子衍生物—磺甲基化PAM。也可以将NaHS03加到羟基化聚丙烯酰胺溶液中，反应获得磺甲基PAM。

    该反应称为磺甲基化反应，反应是在碱性(pH=10-13)介质里于50℃-68℃温度下完成的。例如：将含有甲醛、NaHS03、KOH和三乙胺的水溶液加到PAM的溶液中，在50℃下保温2h，然后中和溶液，即获得磺甲基PAM。

    4．胺甲基化反应

    PAM和二甲胺、甲醛反应可生成二甲胺基N-甲基丙烯酰胺聚合物，该反应称曼尼其反应。

    例如：按PAM、甲醛、二甲胺摩尔比1:1:1.05的量先将甲醛、二甲胺预先混合加到35℃的PAM溶液中保持3h。该反应是制备阳离子聚丙烯酰胺的一种方法。由于分子链上带有活性基侧链，提高了使污水澄清的速度。

    5．霍夫曼降解反应

    PAM和次氯酸钠或次溴酸钠在碱性条件下反应可制得阳离子的聚乙烯亚胺，该反应称霍夫曼降解反应。

    该反应是将聚丙烯酰胺稀溶液在搅拌下加到含有NaOH和NaClO的溶液中，在室温下保持1h，然后用盐酸中和至pH=8。此时，由于溶液中的盐浓度高，聚乙烯亚胺成胶状沉淀而分离出来。产品溶于水，转化率为30%~60%。该产品聚乙烯亚胺为阳离子聚电解质，可用于提高纸的干强度。

    6．交联反应

    在酸性条件下加热PAM水溶液，通过亚胺化反应而生成不溶于水的交联的PAM凝胶。这种交联可以通过加碱(pH=10-12)而破坏，发生水解。在酸性条件下加热聚丙烯酰胺或和甲醛或与亚甲基双丙烯酰胺反应而产生交联。

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