① 水溶液聚合辦法
丙烯酰胺水溶液聚合法是工業出產中采用的首要辦法。配方中單體溶液須經離子交換提純。反響介質水應為去離子水,引發劑:多采用過硫酸鹽與亞硫酸鹽組成的氧化-復原引發系統,以下降反響引發溫度。此外需加有鏈轉移劑,常用的為異丙醇。為了消除可能存在的金屬離子的影響,必要時加入螯合劑乙二胺四乙酸(EDTA)。為了易于控制反響溫度,單體濃度一般低于25%。
因為丙烯酰胺聚合反響熱高達82.8 kJ/mol,聚合熱必須及時導出,假如單體濃度為25%~30%即使在10oC引發聚合,假如聚合熱不導出,則溶液溫度會主動上升到100oC,將生成很多不溶物。因此導熱問題成為出產中的關鍵問題之一。
出產低分子量產品時刻在釜式反響器中間歇操作或數釜串聯接連出產,夾套冷卻堅持反響溫度20~25 oC。轉化率達95%~99%為止。出產高分子量產品時,因為產品為凍膠狀,不能進行拌和,為了及時導出反響熱,工業上采用在反響釜中將配方中的物料混合均勻后,立即送入聚乙烯小袋中。將裝有反響物料的聚乙烯裝置水槽中冷卻反響。須留意的是因為空氣中的氧有顯著的阻聚效果,配制與加料必須在N2氣氛中進行。運用過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發劑系統時,一般引發開始溫度為40oC,假如要求出產超高分子量產品時引發溫度應低于20 oC。
因為單體不揮發,反響后不能除去,所以未反響單體將殘存于聚丙烯酰胺。延長反響時間,提高反響溫度雖可下降剩余單體量,但出產能力下降而且不溶物含量會添加。為了下降剩余單體量有的工廠采用復合引發系統,由氧化-復原引發劑與水溶性偶氮引發劑組成。低溫條件下由氧化-復原引發劑發揮效果,后期當反響物料溫度升高后,使偶氮引發劑分解進一步發揮效果,此法出產的聚丙烯酰胺剩余單體含量可低至0.02%(氣相色譜法測定)。水溶性偶氮引發劑為4,4′-偶氮雙-4-氰基戊酸,2,2′-偶氮雙-4-甲基丁氰硫酸鈉以及2,2′-偶氮雙-2-脒基戊烷二鹽酸鹽等。
測定剩余丙烯酰胺的辦法工業上首要用溴化法;但其靈敏度差,對于極微量單體可用火焰離子譜或高效液相色譜進行測定。
為了出產含有少數羧基的聚丙烯酰胺,刻在聚合配方中加入適量碳酸鈉,使少數的酰胺基團水解為羧基并可減少生成不溶物。
按上述辦法合成的聚丙烯酰胺為高粘度流體或凝膠狀不流動物??梢灾苯幼鳛樯唐?,供給距出產工廠較近的運用單位。長途運輸時,則應進行枯燥,出產粉狀固體。膠體物進行枯燥的辦法可用捏和枯燥法,但此法能耗大,而且產品降解嚴峻。出產規模較小時可采用擠出機造粒后,烘房內烘干的辦法,再經破壞的粉狀產品。產量大而且較**的辦法是經擠出機造粒后,送入轉鼓式枯燥器,枯燥后破壞得粉狀商品。
② 反相乳液聚合法。
丙烯酰胺單體配制成濃度為30%~60%的水溶液作為分散相,其間加有少數的二乙胺四乙酸和Na2SO4以及氧化-復原引發劑和適量水溶性表面活性劑,其HLB值應較低。用芳烴或飽滿脂肪烴作為接連相,其間加有油溶性表面活性劑,其HLB值應較高,如脫水山梨醇油酸酯。Na2SO4具有避免膠乳粒子粘結的效果。分散相與接連相的份額一般為3:7。聚合所得分散相膠乳粒子直徑為0.1~10μm,與表面活性劑用量有關。反響溫度一般為40 oC,6 h轉化率可達98%。此法的長處是反響熱易導出,物料系統粘度低,便于操作,產品可不經枯燥直接應用。缺點是運用有機溶劑,易燃、有用出產能力低于溶液聚合法。