合成高分子量高纯度阳离子聚丙烯酰胺具有重要的意义

  阳离子聚丙烯酰胺CPAM作为有机高分子絮凝剂已被广泛应用于污泥脱水、工业废水及市政污水的处理，国内对阳离子聚丙烯酰胺系列絮凝剂的市场需求在不断增加。在一些情况下和一定范围内，阳离子聚丙烯酰胺的分子量越大，处理效果越好。阳离子聚丙烯酰胺对原水处理中部分常规处理工艺难以去除的有机污染物有较好的去除效果，但由于聚丙烯酰胺产物中存在未聚合的丙烯酰胺单体，丙烯酰胺是一种水溶性、具有神经毒性和遗传毒性的致癌物，*的限制了其在原水处理中的应用。目前，国内对聚丙烯酰胺的*大多仅停留在如何提高聚合物的相对分子质量，对如何降低聚合物中残留单体含量的*较少。因此，为了满足国内市场对高纯度、高分子量絮凝剂的需求，*降低阳离子聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量、同时又保证合成高分子量的聚合物、合成适用于饮用水源水处理的有机高分子絮凝剂具有重要的意义。

CPAM 的合成条件优化

有机偶氮引发剂A用量对聚合反应的影响

   固定其他条件，*了偶氮引发剂A的用量对产物相对分子质量和溶解性影响。A的用量对产物相对分子质量和溶剂性影响显著。用量过少时，产物的分子量较低，这是由于A分解产生的自由基浓度过低，不能继续引发单体的聚合，致使单体反应不完全。用量过多时，产生自由基速率较快，聚合速度提高，聚合物会发生亚胺化交联，使聚合物中的线性分子成分减少，溶解性降低，分子量也相应下降。

氧化还原引发剂用量对聚合反应的影响

   偶氮引发剂A适合在中高温条件下引发；而氧化还原引发体系可使体系的活化能降至50-60kJ/mol，可在较低的温度(0～30℃ )下引发聚合，但单独使用氧化还原引发剂又存在反应时间过长、反应不彻底、引发效率低、产物溶解性差等缺点。因此，结合两者的优势，借助氧化还原反应，使体系引发后温度逐渐上升，从而促使偶氮引发剂缓慢分解，使体系中的自由基保持一个合适的浓度，从而使链增长反应继续进行，有利于特性粘数的进一步提高，用氧化还原引发剂和偶氮引发剂组成的复合引发体系引发聚合反应时，反应时间短、产物的溶解性和分子量都得到了显著提高。

氧化还原引发剂的摩尔比对聚合反应的影响

氧化剂中加入少量还原剂组成的氧化还原引发体系是通过电子转移反应，生成中间产物自由基而引发聚合，从而提高引发和聚合速率，因此，合适的氧化剂与还原剂质量比可能有利于提高产物的特性粘数。

反应体系pH对聚合产物的影响

   固定其他条件，*了反应体系pH对聚合产物的影响。由图4可以看出，弱酸性的反应体系有利于聚合反应的进行，在强酸、强碱性条件下，聚合物的相对分子质量较低，且溶解性较差。这是由于在共聚反应中，pH会影响引发剂的分解速率和各单体的竞聚率，进而影响聚合反应的速度以及聚合物的结构和性质。在强酸性条件下，酰胺键易发生分子内和分子间的酰亚胺化反应，形成聚合物间的交联，交联是导致阳离子聚丙烯酰胺共聚物相对分子质量偏低和溶剂性变差的重要原因之一。在碱性条件下，丙烯酰胺可生产链转移剂氮基丙酰胺(NTP) ，且pH越大，NTP的生产速率越快，链转移速率越大，难以形成大的分子量，从而使相对分子质量显著降低。

反应时间对聚合产物的影响

   反应时间的长短对于实际生产过程的控制有很大的影响，增长反应时间，理论上可以增大聚合物的分子量，使反应进行得更彻底；但反应时间过长又不利于降低生产成本以及生产过程的可控制性。