POLYACRYLAMIDE

Le polyacrylamide est un polymère de formule (-CH2CHCONH2-).
Le polyacrylamide a une structure à chaîne linéaire.
Le polyacrylamide absorbe beaucoup d'eau et forme un gel mou lorsqu'il est hydraté.

CAS : 9003-05-8
MF : (C3H5NO)x
MW : 71,08
EINECS : 231-545-4

Synonymes acrylamide,polymères ;acrylamidehomopolymère ;americancyanamidkpam ;americancyanamidp-250 ;aminogenpa ;ap273 ;CPAM ;pam1800

En 2008, on estime que 750 000 000 kg ont été produits, principalement pour le traitement des eaux et les industries du papier et des minéraux.
Le polyacrylamide, également appelé brièvement PAM, est généralement un polymère dont les monomères d'acrylamide sont liés par une configuration bout à bout ; c'est un solide vitreux dur à température ambiante.
En raison de la différence dans les méthodes de production, les produits peuvent être de la poudre blanche, des perles translucides et des flocons.
La densité du polyacrylamide est de 1,302 g/cm3 (23 °C) avec une température de transition vitreuse de 153 °C et une température de ramollissement de 210 °C.
Le polyacrylamide a une bonne stabilité thermique et est soluble dans l'eau ; sa solution aqueuse est claire et transparente avec sa viscosité augmentant avec l'augmentation du poids moléculaire du polymère, et ayant également une relation logarithmique avec le changement de concentration du polymère.
À l'exception de quelques solvants tels que l'acide acétique, l'acide acrylique, l'éthylène glycol, le glycérol et le formamide, le polyacrylamide est généralement insoluble dans les solvants organiques.
Le polyacrylamide est formé par la polymérisation du radical monomère d'acrylamide libre.
Le polyacrylamide peut être produit par plusieurs méthodes telles que la polymérisation en solution, la polymérisation en émulsion inverse, la polymérisation en suspension et la polymérisation à l'état solide.
Le produit demandé doit avoir un poids moléculaire contrôlable, une bonne solubilité dans l'eau et peu de monomères résiduels.
Le polyacrylamide est l'une des espèces de polymères hydrosolubles les plus utilisées avec un grand nombre de groupes amides pendants présents sur son squelette moléculaire.
Le groupe amide a une activité chimique élevée qui peut former une série de dérivés avec de nombreux types de composés.
Le polyacrylamide a des effets de floculation, d'épaississement, de réduction de traînée, d'adhésif, de stabilisation colloïdale, de filmage et de prévention du tartre.
Le polyacrylamide est largement utilisé dans la fabrication du papier, l'exploitation minière, le lavage du charbon, la métallurgie, l'exploitation pétrolière et d'autres secteurs industriels et est également un produit chimique important pour le traitement de l'eau.

Le polyacrylamide est non toxique et avec un poids moléculaire élevé et est hautement soluble dans l'eau, et peut introduire une variété de groupes ioniques pour ajuster le poids moléculaire afin d'obtenir des performances spécifiques ; Le polyacrylamide a une bonne adhérence à de nombreuses surfaces solides et substances dissoutes, et peut adhérer ou relier les particules en suspension dispersées dans la solution pour leur floculation, ce qui facilite la filtration et la séparation.
Le polyacrylamide anionique peut être utilisé comme additif cytoplasmique dans l'industrie du papier avec un meilleur effet de rétention et de drainage.
Le polyacrylamide a un effet particulièrement dispersant pour la pâte à fibres longues lorsque son poids moléculaire est supérieur à 3,5 millions.
En outre, le polyacrylamide peut également être utilisé comme agent de traitement de l'eau.
Dans l'industrie pétrolière, il peut être utilisé comme additif de boue de champ pétrolifère, épaississant et agent de décantation.

Dans l'industrie du charbon, le polyacrylamide est utilisé comme additif de lavage du charbon.
Le polyacrylamide anionique a généralement deux méthodes de préparation, l'une est la copolymérisation, qui est préparée par la copolymérisation d'acrylamide et d'acide acrylique ou d'une solution aqueuse d'acrylate de sodium ; l'autre est la méthode de conversion chimique, c'est-à-dire à partir de l'hydrolyse alcaline partielle du polypropylène amide, ou préparée par hydrolyse alcaline du polyacrylonitrile.
Voici une méthode de copolymérisation dont la procédure est simple et facile à contrôler.
La méthode spécifique consiste à mélanger la solution aqueuse d'acrylamide à 20 % et d'acrylate de sodium dans un certain rapport.
200 parties de ce monomère mélangé ont été ajoutées à environ 1 partie de solution d'EDTA à 1 %, puis le polyacrylamide a été ajouté à 460 parties d'eau déionisée ; puis 2 à 3 parties de solution de persulfate d'ammonium à 5 % et d'hydrogénosulfite de sodium sous un flux continu d'azote, en remuant pendant 3 à 4 heures à 40 à 50 °C.

Le polyacrylamide est un polymère utilisé dans de nombreuses applications industrielles et de recherche. Le polyacrylamide peut être utilisé pour séparer des biomolécules, telles que des protéines, en fonction de leur taille.
Il a également été démontré que le polyacrylamide avait une stabilité chimique élevée et est utilisé en pathologie clinique pour la détection de protéines basiques.
Il a également été démontré que le polyacrylamide était efficace dans le traitement des eaux usées et les études biologiques.
Le polyacrylamide peut être utilisé pour se lier à des protéines basiques, qui sont importantes pour la préparation des échantillons.
La technique d'électrophorèse sur gel de polyacrylamide est également couramment utilisée pour la séparation des molécules d'ADN.
Le polyacrylamide s'est avéré efficace contre les tumeurs solides chez les rats et les microsomes hépatiques des foies de rat.
Les polyacrylamides sont généralement immobilisés sur des surfaces ou des membranes par liaison covalente ou adsorption, selon l'application.

Propriétés chimiques du polyacrylamide
Point de fusion : > 300 °C
Densité : 1,189 g/mL à 25 °C
Tg : 165 °C
Indice de réfraction : n20/D 1,452
Fp : > 230 °F
Température de stockage : 2-8 °C
Solubilité : eau
Forme : granulés
Couleur : blanc à légèrement jaune
Odeur : inodore
Solubilité dans l'eau : SOLUBLE
Stabilité : stable. Incompatible avec les agents oxydants forts, l'aluminium, le cuivre, le fer et les sels de fer
Système de registre des substances de l'EPA : polyacrylamide (9003-05-8)

Le polyacrylamide est une polyoléfine.
Le polyacrylamide peut être considéré comme du polyéthylène avec des substituants amides sur des carbones alternés.
Contrairement à divers nylons, le polyacrylamide n'est pas un polyamide car les groupes amides ne sont pas dans le squelette du polymère.
En raison de la présence des groupes amide (CONH2), les atomes de carbone alternés dans le squelette sont stéréogéniques (familièrement : chiraux).
Pour cette raison, le polyacrylamide existe sous des formes atactiques, syndiotactiques et isotactiques, bien que cet aspect soit rarement évoqué.
La polymérisation est initiée par des radicaux et est supposée être stéréoaléatoire.
Le polyacrylamide est relativement stable à la chaleur, son solide n'étant ramolli qu'à 220~230 °C et sa solution ne subissant une dégradation significative qu'au-dessus de 110 °C.
Le polyacrylamide est insoluble dans le benzène, le toluène, le xylène, l'essence, le kérosène, le carburant diesel, mais soluble dans l'eau.
Le polyacrylamide peut réagir avec les alcalins avec une hydrolyse partielle du polyacrylamide.
Le polyacrylamide aura une réaction d'imidation dans un milieu fortement acide (pH ≤ 2,5) qui réduira sa solubilité dans l'eau.
Le polyacrylamide peut être réticulé par l'ion complexe de polyolation formé entre l'aldéhyde (tel que le formaldéhyde) et le métal de haute teneur (tel que l'aluminium, le chrome, le zirconium, etc.) et est facilement dégradé par l'action de l'oxygène mécanique et (ou).
Dans l'exploitation pétrolière, le polyacrylamide est principalement utilisé comme agent de déplacement d'huile, agent de blocage de l'eau, agent de contrôle de profil, épaississant, agent de réduction de traînée, agent de traitement de l'eau.

Propriétés physiques
Solubilité dans l'eau : lors d'une agitation mécanique rapide, le polyacrylamide est facilement soluble dans l'eau froide pour former une solution adhésive transparente.

L'augmentation de la température n'affecte pas sa solubilité et n'affecte sa dissolution que lorsque la concentration est augmentée à une viscosité élevée.
Solubilité dans d'autres solvants : le polyacrylamide a une solubilité supérieure à 1 % dans des solvants tels que le glycérol, l'éthylène glycol, le formaldéhyde, l'acide acétique et l'acide lactique (ces matériaux peuvent être utilisés comme plastifiant pour la stratification du polyacrylamide).
Cependant, le polyacrylamide ne peut gonfler sans être dissous que dans des solvants tels que l'acide propionique, le propylène glycol ; le polyacrylamide n'est pas non plus soluble dans des solvants tels que l'acétone et l'hexane.

Stabilité : le polyacrylamide a une propriété hygroscopique modérée, s'il n'est pas exposé à des températures élevées, le polyacrylamide en poudre peut être soumis à un stockage à long terme.
Pour le polyacrylamide liquide, lorsque sa concentration est supérieure à 17 %, le polyacrylamide peut être stocké pendant plus d'un an sans changement significatif de la viscosité de la solution.
Dans la plage de pH de 3 à 9, il peut maintenir un bon degré de stabilité ; à pH élevé, la viscosité augmentera progressivement.
Miscibilité : dans la concentration généralement utilisée, le polyacrylamide est miscible avec la plupart des résines naturelles ou synthétiques solubles dans l'eau, les systèmes de latex et la plupart des sels. Le polyacrylamide peut également être rapidement miscible avec des tensioactifs non ioniques, cationiques et anioniques, bien que certains tensioactifs affectent la viscosité.
Viscosité : La viscosité de la solution de polyacrylamide a une corrélation linéaire avec son poids moléculaire ; de plus, plus la température est élevée, plus la viscosité est faible.
Viscosité intrinsèque : l'augmentation du poids moléculaire du polyacrylamide entraînera une augmentation de la viscosité intrinsèque.

Propriété ionique : le groupe carboxyle dans la longue chaîne donne du polyacrylamide anionique ; le groupe amino donne la version cationique.
En raison de l'existence d'un groupe amino ou d'un groupe carboxyle dans la longue chaîne du polyacrylamide, il est facile de floculer lorsqu'il rencontre des ions aluminium.
Propriété de rétention : La tendance de rétention du polyacrylamide est similaire à celle du savon de colophane, le premier ayant un taux de rétention élevé.
Toxicité : Le polyacrylamide lui-même n'est pas toxique, mais s'il contient des monomères polymérisés (une double liaison), il serait toxique pour l'homme.
Pour cette raison, une fois sa préparation terminée, une certaine quantité de bicarbonate de sodium doit être ajoutée pour éliminer les monomères résiduels.

Copolymères et polymères modifiés
Le polyacrylamide linéaire est un polymère hydrosoluble.
D'autres solvants polaires comprennent le DMSO et divers alcools.
La réticulation peut être introduite en utilisant du N,N-méthylènebisacrylamide.
Certains matériaux réticulés sont gonflables mais non solubles, c'est-à-dire qu'ils sont des hydrogels.
L'hydrolyse partielle se produit à des températures élevées dans des milieux aqueux, transformant certains substituants amides en carboxylates.
Cette hydrolyse rend ainsi le polymère particulièrement hydrophile.
Le polymère produit à partir du N,N-diméthylacrylamide résiste à l'hydrolyse.
Les copolymères d'acrylamide comprennent ceux dérivés de l'acide acrylique.

Utilisations
1. Le polyacrylamide est utilisé comme floculant dans l'industrie du traitement de l'eau.
Il est également utilisé dans la configuration de forage en géologie pétrolière pour éliminer les boues à faible teneur en solides non dispersantes.
2. Le polyacrylamide peut être utilisé comme agent de prise dans l'industrie sucrière, agent de décantation (co-agent de sucre) ; filmogène.
3. Le polyacrylamide peut être utilisé comme conditionneur de sol, floculant et peut être utilisé dans le renforcement de l'encollage des textiles et du papier.
4. Le polyacrylamide peut être utilisé dans les champs de charbon, les champs pétrolifères et comme agent floculant.
5. Le polyacrylamide peut être utilisé comme floculant efficace pour les milieux neutres et alcalins, et peut être utilisé comme additif de boue de forage.
6. Le polyacrylamide peut également être utilisé comme additif de boue de champ pétrolifère, agent de traitement des eaux usées et pour l'encollage des textiles, le renforcement du papier.
7. Le polyacrylamide est un polymère hydrosoluble important, et a également divers effets de valeurs tels que la floculation, l'épaississement, la résistance au clivage, la résistance à la réduction et les propriétés de dispersion.
Ces propriétés sont biaisées en fonction de la différence des ions dérivés.
Par conséquent, le polyacrylamide a une large application dans divers domaines tels que l'exploration pétrolière, le traitement des minéraux, le lavage du charbon, la métallurgie, les produits chimiques, le papier, le textile, le sucre, la médecine, la protection de l'environnement, les matériaux de construction et la production agricole.
8. Le polyacrylamide peut être utilisé comme floculant pour le fluide de forage à base d'eau qui peut améliorer les propriétés rhéologiques du fluide de forage, réduisant ainsi le frottement.
9. Le polyacrylamide est largement utilisé dans la pétrochimie, la métallurgie, le charbon, le traitement des minéraux et le textile et d'autres secteurs industriels, et est également utilisé comme floculant de précipitation, épaississants de l'eau des champs pétrolifères, agent de traitement des boues de forage, pâte textile, agent de renforcement du papier, modificateur de fibres, conditionneurs de sol, agent de stabilisation du sol, pâte de fibres, agents de finition de résine, revêtements de résine synthétique, adhésifs et agents dispersants.

Agent liant, adjuvant de dispersion, lubrifiant, réduction de la traînée et contrôle de la formation de cristaux.
Le polyacrylamide est un liant, un filmogène et un fixateur plus utilisé dans les cheveux et les ongles que dans les préparations de soins de la peau.
Le polyacrylamide est utilisé dans certaines lotions pour les mains et le corps et dans certaines crèmes nettoyantes.
Le polyacrylamide est un polymère formé à partir de sous-unités d'acrylamide.
Le polyacrylamide a été largement utilisé dans des applications telles que l'électrophorèse sur gel de polyacrylamide.
Dans les années 1970 et 1980, l'utilisation proportionnellement la plus importante de ces polymères était dans le traitement de l'eau.
La deuxième application majeure en poids est celle des additifs pour le traitement de la pâte à papier et la fabrication du papier. Environ 30 % du polyacrylamide est utilisé dans les industries pétrolière et minérale.

Flocculation
L'une des principales utilisations du polyacrylamide est la floculation des solides dans un liquide.

Ce procédé s'applique au traitement de l'eau et à des procédés tels que la fabrication du papier et la sérigraphie.
Le polyacrylamide peut être fourni sous forme de poudre ou de liquide, la forme liquide étant sous-catégorisée en polymère en solution et en émulsion.

Bien que ces produits soient souvent appelés « polyacrylamide », beaucoup sont en fait des copolymères d'acrylamide et d'une ou plusieurs autres espèces, comme un acide acrylique ou un sel de celui-ci.
Ces copolymères ont une mouillabilité et une gonfabilité modifiées.

Les formes ioniques du polyacrylamide ont trouvé un rôle important dans l'industrie du traitement de l'eau potable.
Les sels de métaux trivalents, comme le chlorure ferrique et le chlorure d'aluminium, sont reliés par les longues chaînes polymères du polyacrylamide.
Il en résulte une amélioration significative du taux de floculation.
Cela permet aux usines de traitement de l'eau d'améliorer considérablement l'élimination du contenu organique total (COT) de l'eau brute.

Méthodes de production
1. L'acrylonitrile est hydraté pour obtenir de l'acrylamide avec du cuivre comme catalyseur, puis polymérisé en polyacrylamide sous l'action de K2S2O8.
L'alliage cuivre-aluminium est transformé en catalyseur par lavage alcalin et versé dans le réacteur d'hydratation.
La matière première d'acrylonitrile est pompée vers des réservoirs de stockage puis dans le réservoir de mesure, l'eau soumise au processus d'échange post-ionique est versée dans le réservoir de mesure, puis les matières premières sont pompées à travers le préchauffeur en continu dans le réacteur d'hydratation en proportion ; contrôle à 85-125 °C pour la réaction d'hydratation pour obtenir une solution aqueuse d'acrylamide avec l'acrylonitrile restant récupéré par la colonne flash et le condenseur et renvoyé dans le réservoir de dosage d'eau pour une utilisation de recyclage et la solution d'acrylamide s'écoulant du réservoir flash dans le réservoir ; Pompez-le dans la fente haute de la colonne d'échange de résine pour obtenir 7 à 8 % de monomère après son entrée dans le réservoir, envoyez-le au réacteur de polymérisation pour produire un gel de polyacrylamide de type gel qui est le produit final.

2. Polyacrylamide colloïdal : ajoutez 1 200 kg d'eau déionisée dans le réacteur d'hydrolyse, ajoutez sous agitation de l'acrylonitrile, 0,3 kg d'hydroxyde d'aluminium, de l'hydroxyde cuivrique pour la catalyse complexe et faites une réaction d'hydrolyse à 85~125 °C.
Une fois la réaction terminée, distillez le monomère acrylonitrile n'ayant pas réagi.
Préparez une solution aqueuse d'acryloyle à 7 % à 8 %, ajoutez un récipient de polymérisation et faites une réaction de polymérisation lors du déclenchement du persulfate d'ammonium.
Polyacrylamide de poids moléculaire élevé ; hydrolysez l'acrylonitrile à 110~140 °C, 0,3 MPa en acrylamide.
Ajouter le PAGE dans le récipient de polymérisation contenant de l'eau déionisée et laisser réagir pendant 8 à 24 h en déclenchant 50 mg/kg de persulfate d'ammonium.
Ensuite, il est hydrolysé dans le produit final dans des conditions alcalines et à 70~80 °C.

3. L'acrylonitrile est d'abord catalysé en acrylamide, puis polymérisé en polyacrylamide en présence de K2S2O8.

4. Ajouter l'acrylonitrile mesuré dans le récipient de réaction ; ajouter ensuite une quantité catalytique de catalyseur à base de cuivre.
Agiter et chauffer jusqu'à 85~120 °C.
La pression de réaction a été contrôlée à 0,29~0,39 MPa.
En fonctionnement continu, la teneur en charge a été contrôlée à 6,5 % avec une vitesse à vide d'environ 5h-1.
L'acrylamide obtenu a ensuite été transféré dans le récipient de polymérisation ; ajouter une certaine quantité d'eau déionisée.
Faire réagir la polymérisation en déclenchant du persulfate de potassium ; ajouter une quantité appropriée de bisulfite de sodium 10 min après le début de la réaction.
Chauffer progressivement à 64 °C, refroidir le mélange réactionnel et faire réagir à environ 55 °C pendant 6 h.
Éliminer le monomère n'ayant pas réagi sous vide (80 °C) sous pression réduite pour obtenir le produit fini.