ПОЛИАКРИЛАМИД

Полиакриламид — это полимер с формулой (-CH2CHCONH2-).
Полиакриламид имеет линейную цепочечную структуру.
Полиакриламид обладает высокой водопоглощающей способностью, образуя мягкий гель при гидратации.

CAS: 9003-05-8
MF: (C3H5NO)x
MW: 71.08
EINECS: 231-545-4

Синонимы акриламид,полимеры;акриламидгомополимер;американцианамидkpam;американцианамидp-250;аминогенpa;ap273;CPAM;pam1800

В 2008 году было произведено около 750 000 000 кг, в основном для очистки воды, а также для бумажной и горнодобывающей промышленности.
Полиакриламид, также кратко называемый PAM, обычно представляет собой полимер с мономерами акриламида, связанными в конфигурации конец к концу; это твердое стекловидное твердое вещество при комнатной температуре.
Из-за разницы в методах производства продукты могут быть белым порошком, полупрозрачными шариками и хлопьевидными.
Плотность полиакриламида составляет 1,302 г/см3 (23 °C), температура стеклования составляет 153 °C, а температура размягчения составляет 210 °C.
Полиакриламид обладает хорошей термической стабильностью и растворим в воде; его водный раствор чистый и прозрачный, его вязкость увеличивается с увеличением молекулярной массы полимера, а также имеет логарифмическую зависимость от изменения концентрации полимера.
За исключением нескольких растворителей, таких как уксусная кислота, акриловая кислота, этиленгликоль, глицерин и формамид, полиакриламид, как правило, нерастворим в органических растворителях.

Полиакриламид образуется путем полимеризации свободного радикала мономера акриламида.
Полиакриламид может быть получен несколькими методами, такими как полимеризация в растворе, полимеризация в обратной эмульсии, полимеризация в суспензии и полимеризация в твердом состоянии.
Требуемый продукт должен иметь контролируемую молекулярную массу, хорошую растворимость в воде и с небольшим количеством остаточных мономеров.
Полиакриламид является одним из наиболее широко используемых видов водорастворимых полимеров с большим количеством боковых амидных групп, присутствующих на его молекулярной основе.
Амидная группа обладает высокой химической активностью, которая может образовывать ряд производных со многими видами соединений.
Полиакриламид обладает эффектами флокуляции, загущения, снижения сопротивления, адгезии, коллоидной стабилизации, пленкообразования и предотвращения образования накипи.
Полиакриламид широко используется в производстве бумаги, горнодобывающей промышленности, промывке угля, металлургии, добыче нефти и других промышленных секторах, а также является важным химикатом для очистки воды.

Полиакриламид нетоксичен, имеет высокую молекулярную массу и хорошо растворяется в воде, а также может вводить различные ионные группы для регулирования молекулярной массы с целью получения определенных характеристик; Полиакриламид обладает хорошей адгезией ко многим твердым поверхностям и растворенным веществам и может прилипать или связывать взвешенные частицы, диспергированные в растворе, для их флокуляции, что облегчает фильтрацию и разделение.

Анионный полиакриламид может использоваться в качестве цитоплазматической добавки в бумажной промышленности с лучшим эффектом удержания и дренажа.

Полиакриламид обладает особенно диспергирующим эффектом для длинноволокнистой целлюлозы, когда его молекулярная масса превышает 3,5 миллиона.

Кроме того, полиакриламид также может использоваться в качестве агента для очистки воды.

В нефтяной промышленности его можно использовать в качестве добавок к буровому раствору на нефтяных месторождениях, загустителей и осадителей.

В угольной промышленности полиакриламид используется в качестве добавки для промывки угля.

Анионный полиакриламид обычно имеет два способа получения, один из которых — сополимеризация, которая была получена путем сополимеризации акриламида и акриловой кислоты или водного раствора акрилата натрия; другой — метод химического преобразования, то есть из частичного щелочного гидролиза полипропиленамида или полученный путем щелочного гидролиза полиакрилонитрила.
Вот метод сополимеризации, процедура которого проста и легко контролируется.
Конкретный метод заключается в смешивании 20% акриламида и водного раствора акрилата натрия в определенном соотношении.
200 частей этого смешанного мономера были добавлены примерно к 1 части 1% раствора ЭДТА, а затем добавлен полиакриламид в 460 частей деионизированной воды; затем добавлены 2-3 части 5% персульфата аммония и раствора гидросульфита натрия под непрерывным потоком азота, перемешивание в течение 3-4 часов при температуре 40~50 °C.

Полиакриламид — это полимер, который используется во многих промышленных и исследовательских целях. Полиакриламид может использоваться для разделения биомолекул, таких как белки, на основе их размера.
Полиакриламид также показал высокую химическую стабильность и используется в клинической патологии для обнаружения основных белков.
Полиакриламид также показал свою эффективность в очистке сточных вод и биологических исследованиях.
Полиакриламид можно использовать для связывания с основными белками, которые важны для подготовки образцов.
Техника электрофореза в полиакриламидном геле также широко используется для разделения молекул ДНК.
Полиакриламид показал свою эффективность против солидных опухолей у крыс и микросом печени из печени крыс.
Полиакриламиды обычно иммобилизуются на поверхностях или мембранах с помощью ковалентной связи или адсорбции, в зависимости от применения.

Химические свойства полиакриламида
Точка плавления: >300 °C
Плотность: 1,189 г/мл при 25 °C
Tg: 165 °C
Показатель преломления: n20/D 1,452
Fp: >230 °F
Температура хранения: 2-8 °C
Растворимость: вода
Форма: гранулы
Цвет: от белого до слабо-желтого
Запах: без запаха
Растворимость в воде: РАСТВОРИМ
Стабильность: стабильный. Несовместим с сильными окислителями, алюминием, медью, железом, солями железа
Система реестра веществ EPA: полиакриламид (9003-05-8)

Полиакриламид — это полиолефин.
Полиакриламид можно рассматривать как полиэтилен с амидными заместителями на чередующихся атомах углерода.
В отличие от различных нейлонов, полиакриламид не является полиамидом, поскольку амидные группы не находятся в основной цепи полимера.
Благодаря наличию амидных групп (CONH2) чередующиеся атомы углерода в основной цепи являются стереогенными (в просторечии: хиральными).
По этой причине полиакриламид существует в атактической, синдиотактической и изотактической формах, хотя этот аспект редко обсуждается.
Полимеризация инициируется радикалами и считается стереослучайной.
Полиакриламид относительно стабилен к нагреванию, его твердое вещество размягчается только при 220~230 °C, а его раствор подвергается значительной деградации только при температуре выше 110 °C.
Полиакриламид нерастворим в бензоле, толуоле, ксилоле, бензине, керосине, дизельном топливе, но растворим в воде.
Полиакриламид может реагировать со щелочью с частичным гидролизом полиакриламида.
Полиакриламид будет иметь реакцию имидизации в сильнокислой среде (pH≤2,5), что снизит его растворимость в воде.
Полиакриламид может быть сшит полиядерным комплексным ионом оляции, образованным между альдегидом (например, формальдегидом) и высшим металлом (например, алюминием, хромом, цирконием и т. д.), и легко разрушается под действием механического и (или) кислорода.
В нефтедобыче полиакриламид в основном используется в качестве агента вытеснения нефти, блокирующего агента, агента контроля профиля, загустителя, агента снижения сопротивления, агента очистки воды.

Физические свойства
Растворимость в воде: при быстром механическом перемешивании полиакриламид легко растворяется в холодной воде с образованием прозрачного клеевого раствора.
Повышение температуры не влияет на его растворимость и влияет на его растворение только при увеличении концентрации до высокой вязкости.
Растворимость в других растворителях: полиакриламид имеет растворимость более 1% в растворителях, таких как глицерин, этиленгликоль, формальдегид, уксусная кислота и молочная кислота (эти материалы могут использоваться в качестве пластификатора для ламинирования полиакриламида).
Однако полиакриламид может только набухать, не растворяясь в растворителях, таких как пропионовая кислота, пропиленгликоль; полиакриламид также не растворяется в растворителях, таких как ацетон и гексан.

Стабильность: полиакриламид обладает умеренной гигроскопичностью, если не подвергать воздействию высоких температур, порошкообразный полиакриламид может подвергаться длительному хранению.
Что касается жидкого полиакриламида, когда его концентрация превышает 17%, полиакриламид может храниться более одного года без существенного изменения вязкости раствора.
В диапазоне pH от 3 до 9 он может сохранять хорошую степень стабильности; при высоком pH вязкость будет постепенно увеличиваться. Смешиваемость: в обычно используемой концентрации полиакриламид смешивается с большинством водорастворимых природных или синтетических смол, латексных систем и большинством солей. Полиакриламид также может быстро смешиваться с неионными, катионными и анионными поверхностно-активными веществами, хотя некоторые поверхностно-активные вещества влияют на вязкость.

Вязкость: вязкость раствора полиакриламида имеет линейную корреляцию с его молекулярной массой; кроме того, чем выше температура, тем ниже вязкость.
Характерная вязкость: увеличение молекулярной массы полиакриламида приведет к увеличению характеристической вязкости.

Ионные свойства: карбоксильная группа в длинноцепочечной дает анионный полиакриламид; аминогруппа дает катионную версию.
Из-за наличия аминогруппы или карбоксильной группы в длинноцепочечной полиакриламиде легко происходит флокуляция при столкновении с ионами алюминия.
Свойство удерживания: тенденция удерживания полиакриламида аналогична тенденции канифольного мыла, причем первый имеет высокую скорость удерживания.
Токсичность: Сам по себе полиакриламид нетоксичен, но если он содержит полимеризованные мономеры (двойную связь), он будет токсичен для человека.
По этой причине после завершения его приготовления следует добавить определенное количество бикарбоната натрия для удаления остаточных мономеров.

Сополимеры и модифицированные полимеры
Линейный полиакриламид является водорастворимым полимером.
Другие полярные растворители включают ДМСО и различные спирты.
Сшивание может быть введено с использованием N,N-метиленбисакриламида.
Некоторые сшитые материалы набухают, но не растворяются, т. е. являются гидрогелями.
Частичный гидролиз происходит при повышенных температурах в водной среде, превращая некоторые амидные заместители в карбоксилаты.
Таким образом, этот гидролиз делает полимер особенно гидрофильным.
Полимер, полученный из N,N-диметилакриламида, устойчив к гидролизу.
Сополимеры акриламида включают полученные из акриловой кислоты.

Применение
1. Полиакриламид используется в качестве флокулянта в промышленности по очистке воды.
Также используется в конфигурации бурения в нефтяной геологии для удаления недиспергирующего бурового раствора с низким содержанием твердой фазы.
2. Полиакриламид может использоваться в качестве осадителя в сахарной промышленности, осадителя (сахарного соагента); пленкообразователей.
3. Полиакриламид может использоваться в качестве кондиционера почвы, флокулянта, а также может использоваться в текстильной и бумажной проклейке.
4. Полиакриламид может использоваться на угольных месторождениях, нефтяных месторождениях и в качестве флокулянта.
5. Полиакриламид может использоваться в качестве эффективного флокулянта для нейтральной и щелочной среды, а также может использоваться в качестве добавки к буровому раствору.
6. Полиакриламид также может использоваться в качестве добавки к буровому раствору на нефтяных месторождениях, агента для очистки сточных вод, а также для текстильной проклейки, армирования бумаги.
7. Полиакриламид является важным водорастворимым полимером, а также обладает различными ценностными эффектами, такими как флокуляция, загущение, устойчивость к расщеплению, снижение сопротивления и диспергирующие свойства.
Эти свойства смещены в зависимости от разницы производных ионов.
Поэтому полиакриламид широко применяется в различных областях, таких как разведка нефти, переработка полезных ископаемых, промывка угля, металлургия, химия, бумага, текстиль, сахар, медицина, охрана окружающей среды, строительные материалы и сельскохозяйственное производство.
8. Полиакриламид может использоваться в качестве флокулянта для бурового раствора на водной основе, который может улучшить реологические свойства бурового раствора, снижая трение.
9. Полиакриламид широко используется в нефтехимической, металлургической, угольной, горнодобывающей, текстильной и других отраслях промышленности, а также в качестве осадительного флокулянта, загустителя воды на нефтяных месторождениях, агента для обработки бурового раствора, текстильной пульпы, армирующего вещества для бумаги, модификатора волокон, кондиционера почвы, стабилизатора почвы, волокнистой пасты, отделочных веществ на основе смол, покрытий из синтетических смол, клеев и диспергирующих агентов.

Связующее вещество, диспергирующая добавка, смазка, средство для снижения сопротивления и контроля образования кристаллов.
полиакриламид является связующим веществом, пленкообразователем и фиксатором, который чаще используется в средствах для волос и ногтей, чем в средствах по уходу за кожей.

Полиакриламид используется в некоторых лосьонах для рук и тела и очищающих кремах.
Полиакриламид представляет собой полимер, образованный из субъединиц акриламида.

Полиакриламид широко используется в таких приложениях, как электрофорез в полиакриламидном геле.
В 1970-х и 1980-х годах пропорционально наибольшее применение этих полимеров было в очистке воды.
Следующее крупное применение по весу — добавки для переработки целлюлозы и производства бумаги. Около 30% полиакриламида используется в нефтяной и горнодобывающей промышленности.

Флокуляция
Одним из крупнейших применений полиакриламида является флокуляция твердых веществ в жидкости.
Этот процесс применяется в очистке воды и таких процессах, как производство бумаги и трафаретная печать.
Полиакриламид может поставляться в виде порошка или жидкости, причем жидкая форма подразделяется на раствор и эмульсионный полимер.

Хотя эти продукты часто называют «полиакриламидом», многие из них на самом деле являются сополимерами акриламида и одного или нескольких других видов, таких как акриловая кислота или ее соль.
Эти сополимеры обладают измененной смачиваемостью и набухаемостью.

Ионные формы полиакриламида нашли важную роль в отрасли очистки питьевой воды.
Соли трехвалентных металлов, такие как хлорид железа и хлорид алюминия, связаны длинными полимерными цепями полиакриламида.
Это приводит к значительному повышению скорости флокуляции.
Это позволяет водоочистным сооружениям значительно улучшить удаление общего содержания органических веществ (TOC) из сырой воды.

Методы производства
1. Акрилонитрил гидратируется для получения акриламида с медью в качестве катализатора и далее полимеризуется в полиакриламид под действием K2S2O8.
Сплав меди и алюминия преобразуется в катализатор путем щелочной промывки и заливается в реактор гидратации.
Сырье акрилонитрила перекачивается в резервуары для хранения, а затем в мерный резервуар, заливается вода, подвергающаяся процессу постионного обмена, в мерный резервуар, а затем сырье непрерывно перекачивается через подогреватель в реактор гидратации в пропорции; контроль при 85-125 °C для реакции гидратации для получения водного раствора акриламида с оставшимся акрилонитрилом, извлеченным через испарительную колонну и конденсатор, и далее поступает обратно в резервуар для измерения воды для повторного использования, а раствор акриламида течет из испарительного резервуара в резервуар; Закачайте его в высокий слот в колонну смоляного обмена, чтобы после поступления в резервуар он стал 7-8% мономером, отправьте его в реактор полимеризации для получения гелеобразного полиакриламидного геля, который является конечным продуктом.

2. Коллоидный полиакриламид: добавьте 1 200 кг деионизированной воды в реактор гидролиза, добавьте при перемешивании акрилонитрил, 0,3 кг гидроксида алюминия, гидроксид меди для комплексного катализа и проведите реакцию гидролиза при 85~125 °C.
После завершения реакции отгоните непрореагировавший мономер акрилонитрил.
Подготовьте водный раствор акрилоила с концентрацией от 7% до 8%, добавьте полимеризационный сосуд и проведите реакцию полимеризации при запуске персульфата аммония.
Высокомолекулярный полиакриламид; гидролизуйте акрилонитрил при 110~140 °C, 0,3 МПа в акриламид.
Добавьте PAGE в полимеризационный сосуд, содержащий деионизированную воду, и проведите реакцию в течение 8–24 ч при запуске 50 мг/кг персульфата аммония.
Затем он гидролизуется в конечный продукт в щелочных условиях и при 70–80 °C.

3. Акрилонитрил сначала катализируется в акриламид, а затем далее полимеризуется в полиакриламид в присутствии K2S2O8.

4. Добавьте отмеренный акрилонитрил в реакционный сосуд; затем добавьте каталитическое количество катализатора на основе меди.
Перемешайте и нагрейте до 85–120 °C.
Давление реакции контролировали на уровне 0,29–0,39 МПа.
При непрерывной работе содержание сырья контролировали на уровне 6,5% при пустой скорости около 5 ч-1.
Затем полученный акриламид переносили в полимеризационный сосуд; добавляли определенное количество деионизированной воды.
Проведите реакцию полимеризации при запуске персульфата калия; добавьте соответствующее количество бисульфита натрия через 10 минут после начала реакции.
Постепенно нагрейте до 64 °C, охладите реакционную смесь и проведите реакцию при температуре около 55 °C в течение 6 часов.
Удалите непрореагировавший мономер в вакууме (80 °C) при пониженном давлении, чтобы получить готовый продукт.