丙烯酰胺在高固含量体系中聚合反应性能研究(2)
丙烯酰胺在引发剂存在条件下经自由基聚合可以制备聚丙烯酰胺（PAM）,分子量从几千到数万。最常见的是丙烯酰胺水溶液聚合，得到的是一种透明的凝胶状物质，该PAM凝胶极易溶于水[1]。聚丙烯酰胺属于非危险品，聚合物往往没有毒性。由于酰胺键易溶于水并形成氢键，因此PAM的亲水性很好。又由于其分子中由双键带来的柔顺性使PAM分子在水中无规排列，易于链段运动，因此水溶液中的PAM分子蜷缩，具有高黏度特点。但由于丙烯酰胺有毒，而聚合得到的聚丙烯酰胺一般会有丙烯酰胺的残留，因此例如在用于水处理方面，PAM中丙烯酰胺的残留量应小于0.05%。PAM一直享有“百业助剂”之称[2]，正是因为其分子结构上的独特性，也带来了在许多领域的应用，是主要的合成水溶性高分子聚合物之一。
对于AM的聚合方式而言，主要的就是水溶液聚合和近来发展的反相微乳液聚合[3]两种。水溶液聚合是最早采用并沿用至今的聚合方法，聚合物的性质取决于引发剂[4]、溶剂、催化剂等种类和用量以及聚合温度、聚合空间等因素[5]。在溶剂、引发剂等方面对AM的聚合影响已经有了很多的报道，而对于空间效应对于聚合的影响情况的研究并不多。另一种的反相微乳液聚合优点是固含量在20%-40%,所得的乳液黏度低，且胶乳的稳定性好。
1.2 应用
在应用方面，聚丙烯酰胺广泛地应用在世界上的许多领域中，例如陶瓷[6]，石油，造纸，水处理[7,8]等。结构决定性能，性能决定应用，由于聚丙烯酰胺的分子结构特点，含有酰胺基团且易溶于水，因此可用于絮凝、增稠增黏、降失水性等方面。聚丙烯酰胺许多领域方面的应用都是根据其分子结构特点和性能而定。例如油气田领域PAM用于钻井液，造纸领域PAM起到絮凝和分散作用。
美国、日本和西欧是PAM的主要生产地和消费地，大约占总量的70%.我国的PAM应用也随着技术的提高而在逐年增长[9]。PAM在民用行业中的应用主要在于水处理、造纸以及石油开采等。在石油工业中如钻井中用作降虑失剂，固井中作减阻剂，压裂中作稠化剂等。我国的PAM最大的应用市场便是石油领域，占比超过八成。在水处理方面，美国和西欧投入量最大，由于分子链上带有大量的酰氨基团，具有良好的吸附性、絮凝性、水溶性。其可以作为污水的脱水剂和絮凝剂，不仅可以减少絮凝剂用量，改善水质，还可以提高絮体强度，保证了污水处理厂在水处理方面的工艺[10]。相对来说，日本在PAM投入中使用最大的领域是造纸行业。PAM在造纸行业已经成为了重要的化学助剂，可以用来改进工艺，改善产品性能，可以作为分散剂、增强剂、助留剂、助虑剂等[11]。
1.3 研究背景
除了在民用行业的应用外，丙烯酰胺在军工方面的研究和应用同样是十分重要，如体现在废弃火药的处理方面。国家每年在军事方面都有许多退役的废弃火药，而一般的填埋和焚烧处理方式具有一定的危险性和未知因素[12]，因此有必要寻求更好的处理方法。为了能够更好地资源化利用，将灌注液灌入火药颗粒中使其制备成灌注炸药的处理方法研究在火药处理方面十分重要。但是由于含能颗粒的大小不一导致有些体系下灌注液不能很好地聚合，从而达不到处理的效果。因而研究将含有单体丙烯酰胺和引发剂的溶液体系灌注在含能材料颗粒中，使丙烯酰胺在高固含量下聚合的条件具有重大意义。由于固体粒子的存在，在聚合反应中可能由于空间的阻碍、颗粒的大小、引发剂等因素对聚合反应的速率以及程度都有所影响。
1.4 研究现状与不足
实验改进之处
下一篇：氮杂环硝化选择性研究+文献综述