阳离子聚丙烯酰胺的合成工艺-单体共聚法

1 水溶液聚合法

在目前已知的各种聚合工艺中，水溶液聚合工艺的应用较为广泛，是生产阳离子聚丙烯酰胺的主要方法。阳离子单体、丙烯酰胺单体、水均为极性溶剂，依据相似相容性原理，单体易溶于反应体系，同时，水混合溶液的粘度要小于有机混合溶液的粘度，所以水溶液聚合的反应速率比较容易控制，反应热问题容易解决。水溶液聚合法有着安全性高、工艺设备简单、成本较低等优点，因此国内外的工业生产过程中大都采用此法制备阳离子聚丙烯酰胺。

水溶液聚合可以概括为以下两种方法。

(1) 热聚合 水溶液热聚合的工艺在阳离子聚丙烯酰胺的工业生产中应用较多，工业上常用的热聚合引发剂有过氧化物、偶氮化合物等过氧类引发剂。

(2)光聚合 光聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺主要应用在实验室以及相关检测方面。光聚合反应过程的反应活化能低，可以在很大的温度范围内发生，比较容易进行低温聚合;光聚合反应的速率主要取决于光引发剂的种类、浓度及光照强度，聚合过程中的速率易控制;由于反应过程中加入的引发剂量较小，光聚合反应可制备高纯度的聚合物。此外，光聚合法的生产工艺简单、易于操作、反应过程及产品的性能稳定，有可能获得高分子量的阳离子聚丙烯酰胺，是目前国内外比较经济的聚合方法，也是发展前景非常好的一种合成方法。

赵仕林等采用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、适量引发剂为原料在弱碱条件下制备了阳离子聚丙烯酰胺，讨论了引发剂用量、单体配比、单体总浓度、时间、温度等因素对共聚产物特性粘度的影响。

虽然水溶液聚合的工艺简单，应用较为广泛，但是水溶液聚合制备的产品分子量偏低，成品的制粉过程中又容易发生大分子链间的交联和降解，从而导致产品的溶解性能和絮凝性能变差。对于水溶液聚合中存在的一些问题及其合成工艺条件有待于进一步研究和完善。

2 乳液聚合

乳液聚合有着价廉安全、聚合速率快、产物分子量高、易制备环境友好型产品等优点，但同时存在着产物的杂质较多、产品性能不好等缺点。乳液聚合主要分为以下三种聚合方法：常规乳液聚合、反向乳液聚合、反向微乳液聚合。

① 常规乳液聚合 聚合单体在水中由乳化剂分散成乳状状态的聚合反应称做正相乳液聚合。徐东平以丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和聚醚分散剂等为反应原料，制备了一系列的阳离子共聚物乳液，并对其助留助滤性能进行了测试和探讨。

② 反相乳液聚合 反相乳液聚合具备散热快、聚合速率大、固含量高等特点，同时聚合产品的溶解速率快，自动化进程容易。Aoyama和Obata等人制备了含磺酸基团的两性PAM系列絮凝剂。李琪等进行了阳离子聚丙烯酰胺反相乳液共聚的研究，讨论了不同配方及工艺条件对聚合产物相对分子质量的影响。

反相乳液聚合的优点非常的突出，但其产物的相对分子量较低，同时存在乳胶液的不稳定性、乳胶的粒径分布宽且易凝聚等缺点，通过反相乳液法制备阳离子聚丙烯酰胺的方法有待于进一步的提高和完善。

③ 反相微乳液聚合 通过W/O乳化剂将水溶性的单体在非水介质中乳化从而聚合得到微胶乳的聚合过程叫做反相微乳液聚合。法国科学家Candau在20世纪80年代首先提出此工艺。郎爱华等利用反相微乳液聚合制备了丙烯酰胺/2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(MADQUAT)二元共聚物，通过计算机程序对共聚物的竞聚率进行了计算，进而研究了共聚物的瞬间组成、平均组成、序列分布及平均序列长度，结果表明其反相微乳液共聚过程趋于无规共聚，共聚物低转化率时瞬间组成与平均组成可以很好的吻合。

此外，阳离子聚丙烯酰胺的制备方法还包括沉淀聚合、分散聚合等方法。