| 高分子聚合物 | 聚丙烯酰胺简称PAM。通常是丙烯酰胺单体头尾键接结构的高分子聚合物，在常温下为坚硬的玻璃态固体。由于制法不同，产品有白色粉末、半透明珠粒和片状等。密度1.302g/cm3 (23℃)，玻璃化温度153℃，软化温度210℃。 具有良好的热稳定性。溶于水，水溶液呈清澈透明状，其粘度随聚合物分子量的增加明显变粘，并与聚合物的浓度变化呈对数增减关系。除乙酸、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘油和甲酰胺等少数溶剂外，一般不溶于有机溶剂。
由丙烯酰胺单体自由基聚合而成，可采用溶液聚合、反相乳液聚合、悬浮聚合和固态聚合几种方法。要求产品的分子量可控、水易溶解和残余单体少。
聚丙烯酰胺是水溶性聚合物中应用最为广泛的品种之一，其分子主链上带有大量侧基酰胺基。酰胺基的化学活性很大，可以和多种化合物生成一系列衍生物。聚丙烯酰胺具有絮凝、增稠、减阻、粘接、稳定胶体、成膜和阻垢等多种功能，广泛地用于造纸、采矿、洗煤、冶金、石油开采等工业部门，是水处理的重要化学品。
图1为丙烯酰胺单体聚合生成聚丙烯酰胺的化学反应路线图。
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| 化学性质 | 聚丙烯酰胺对热比较稳定，它的固体在220～230℃才软化，它的水溶液在110℃以后才明显发生降解。聚丙烯酰胺不溶于苯、甲苯、二甲苯、汽油、煤油、柴油，但溶于水。聚丙烯酰胺与碱反应，产生部分水解聚丙烯酰胺，在强酸性(pH≤2.5)下产生亚胺化反应，减少它在水中溶解度。能为醛(如甲醛)及高价金属(如铝、铬、锆等)的多核羟桥络离子所交联，并易为机械和(或)氧的作用所降解。在采油中，主要用作驱油剂、堵水剂、调剖剂、增粘剂、降阻剂、水处理剂等。 |
| 物理性质 | 在水中的溶解度：在机械快速搅拌下，聚丙烯酰胺很易溶于冷水中而形成透明的胶粘溶液。提高温度并不影响其溶解度，仅在溶液浓度增至高粘度时，其溶解才会受到限制。
其他溶剂中的溶解性：聚丙烯酰胺在甘油、乙二醇、甲醛、冰醋酸和乳酸(这些物质可用作聚丙烯酰胺复膜的增塑剂)等溶剂中，有1%以上的溶解度。在丙酸、丙二醇等溶剂中仅能膨润而不溶解，不能溶于丙酮和己烷等溶剂中。
稳定度：聚丙烯酰胺有中等程度的吸湿性，若不暴露在极高温度的地点则粉末状的聚丙烯酰胺可长期贮存。对于液体聚丙烯酰胺，当其浓度大于17%时，可贮存一年以上，而溶液粘度并无显著变化。在pH值3～9范围内，能维持有良好的稳定度；在较高pH值时，则粘度会有逐渐增加。
混容性：在通常使用的浓度下，聚丙烯酰胺可与大多数天然或合成水溶性树脂、大多数胶乳系统和大多数盐类具有混容性。聚丙烯酰胺还可与非离子型、阳离子型和阴离子型表面活性剂迅速混容，但某些表面活性剂可能影响其粘度。
粘度：聚丙烯酰胺溶液的粘度与其分子量呈线性关系，另外，温度越高，则粘度越低。
特性粘度：聚丙烯酰胺的分子量增长，则其特性粘度增大。
离子性：聚丙烯酰胺的长链上带有羧基就是阴离子型，带有胺基就是阳离子型。由于聚丙烯酰胺的长链上有羧基或胺基，则遇到铝离子就易于絮凝。
留着性：聚丙烯酰胺与皂型松香胶的留着趋势是一致的，但前者的留着率高。
毒性：聚丙烯酰胺本身没有毒性，但其中如含有尚未聚合的单体(有双键)对人体就有毒性。为此在生产制备终了时，应添加一定量的碳酸氢钠以去掉剩余的单体。 |
| 阴离子与阳离子型聚丙烯酰胺 | 聚丙烯酰胺无毒，分子量高，水溶性强，可以引进各种离子基团并调节分子量以得到特定的性能，对许多固体表面和溶解物质有良好的粘附力， 能和分散于溶液中的悬浮粒子吸着和架桥，使悬浮粒子絮凝，便于过滤和分离。
阴离子聚丙烯酰胺在造纸业中用作浆内添加剂，具有较好的助留助滤作用。分子量大于350万时对长纤维纸浆的 分散有特别好的效果。此外还可用作水处理剂。 石油工业中用作油田泥浆处理剂，增稠剂，助沉 剂等。煤炭工业中用作洗煤添加剂。
阴离子聚丙烯酰胺通常有两种制备方法，一种是共聚法，即由丙烯酰胺与丙烯酸或丙烯酸钠水溶液共聚制备；一种是化学转化法，即由聚丙烯酰胺部分碱性水解，或由聚丙烯腈碱性水解制备。下面介绍共聚法，生产工艺简单，易于控制。具体方法是将浓度为20%丙烯酰胺和丙烯酸钠水溶液按一定比例混合。这种混合单体200份中加入1份1%的EDTA溶液，然后将其加入460份去 离子水中，在不断通氮气条件下加入5%的过硫酸铵和亚硫酸氢钠溶液各2～3份，在40～50℃搅拌3～4小时即成。
图2为制备阴离子聚丙烯酰胺的化学反应路线图
阳离子聚丙烯酰胺具阳离子性，故对阴离子性物质如纤维素等有强烈絮凝、吸附作用。造纸业中作为助留剂，能增加填料和细小纤维留着率；作为助滤剂，可使浆料絮凝，加速湿纸层在纸机网部的滤；作为中性施胶沉淀剂，能代替部分明矾，使松香胶在较高的pH值条件下沉淀和吸附在纤维间。也可加速白水中的纤维的沉降和纸浆废水中悬浮物的 絮凝，可用于纸厂的废水处理。
制备方法：丙烯酰胺水溶液聚合法是制备聚丙烯酰胺的常用方法。按引发方式有热引发和氧化-还原引发 等不同方法。采用过硫酸盐热引发所得聚合物分子量一般较小，约为20～100万。而用氧化-还原 引发所得聚合物分子量较高，可达300～400万左右。作为造纸业使用的助留助滤剂的聚丙烯酰胺分子量较大为好。下面介绍的为氧化-还原引发聚 合。所得聚合物，在碱性条件下，以次氯酸钠溶液进行酰胺的霍夫曼降解反应。得到游离氨基含 量约1%的丙烯酰胺-氨基乙烯共聚物。
最后以盐酸中和并调pH值到5.5～6。所得产物具有阳离子性，是一种应用性能较好，成本低廉的阳离子聚丙烯酰胺。 |
| 聚丙烯酰胺凝胶电泳 | 聚丙烯酰胺凝胶电泳是对DNA、RNA及蛋白质分析与分离的重要手段之一。离子和带电荷的大分子在电场内泳动，泳动的速度依据其分子大小和形状，分子上所带电荷的强弱，通电流的强度以及介质对电流抵抗的大小而变化，因而行成分开的条带。
(1) DNA聚丙烯酰胺凝胶电泳：PAGE可根据电泳样品的电荷，分子大小及形状的差别分离物质，即具有分子筛效应，又具备静电效应，分辨率高于琼脂糖电泳。适用于寡核苷酸的分离和DNA的序列分析。与琼脂糖电泳相比，具有如下优点：
1.1 分辨力强，即使最大的片段比最小的片段长500倍也能很好地分离；
1.2 所能装载的DNA量远远大于琼脂糖凝胶；
1.3 从PAGE中回收DNA纯度很高，可适用于要求高的实验。
(2) RNA聚丙烯酰胺凝胶电泳垂直板凝胶电泳：可以同时进行几个不同RNA样品或大剂量RNA样品的分离和分析。
(3) 蛋白质聚丙烯酰胺凝胶电泳：
3.1 SDS变性不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳原理是根据蛋白质分子量的差异，SDS是一种阴离子表面活性剂，能与蛋白质的疏水部分结合，使蛋白质带上大量SDS阴离子。蛋白质分子由此带上大量负电荷，并远远超过其原来所带的电荷。因此蛋白质之间有电荷的差异就无显著效应。SDS还使蛋白质的结构变得疏松，形状趋于一致，SDS-蛋白质复合物泳动的快慢只与分子量有关。PAGE不仅具有分子筛作用，还有浓缩效应。由于不连续pH梯度作用，样品被压缩成一条狭窄区带，从而提高了分离效果。
3.2 非变性不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳：该电泳系统的试剂、材料、制胶、电泳等操作过程与SDS-PAGE完全相同。唯一的区别是所有的试剂均不含SDS。
3.3 非变性连续聚丙烯酰胺凝胶电泳：连续电泳系统是采用一种pH值，一层凝胶和一种缓冲液系统。操作同SDS-PAGE。 |
| 食品添加剂最大允许使用量最大允许残留量标准 | | 添加剂中文名称 | 允许使用该种添加剂的食品中文名称 | 添加剂功能 | 最大允许使用量（g/kg） | 最大允许残留量（g/kg） | | 聚丙烯酰胺 | 食品 | 食品工业用加工助剂 | / | 一般应在制成最后成品之前出去，有规定食品中残留量的除外 |
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| 化学性质 | 本品为无色或微黄色稠厚胶体，无臭，中性。溶于水，不溶于乙醇、丙酮。温度高于120℃。具有絮凝，沉降，补强作用。 |
| 用途 | 在水处理工业中用作絮凝剂。亦用于石油地质钻探配置不分散低固相泥浆的脱除。 |
| 用途 | 制糖工业中沉降剂(助糖剂)；成膜剂。 |
| 用途 | 用作土壤改良剂、絮凝剂，并可用于纺织上浆和造纸的补强 |
| 用途 | 用作煤田、油田降水剂和絮凝剂 |
| 用途 | 用作中性、碱性介质的高效絮凝剂，并可用作钻井泥浆添加剂 |
| 用途 | 用作油田泥浆处理剂、污水处理剂，并用于纺织上浆、纸张补强 |
| 用途 | 聚丙烯酰胺是重要的水溶性聚合物，而且兼具絮凝性、增稠性、耐剪切性、降阻性、分散性等宝贵性能。这些性能随着衍生物离子的不同而各有侧重。因而在采油、选矿、洗煤、冶金、化工、造纸、纺织、制糖、医药、环保、建材、农业生产等部门都有广泛的使用。 |
| 用途 | 用作水基钻井液的絮凝剂，能改善钻井液流变性能，减少摩阻等功能。 |
| 用途 | 广泛应用于石油化工、冶金、煤炭、选矿和纺织等工业部门，用作沉淀絮凝剂、油田注水增稠剂、钻井泥浆处理剂、纺织浆料、纸张增强剂、纤维改性剂、土壤改良剂、土壤稳事实上剂、纤维糊料、树脂加工剂、合成树脂涂料、粘合剂、分散剂等。 |
| 生产方法 | 丙烯腈在铜催化剂作用下水合得到丙烯酰胺，再K2S2O8作用下聚合为聚丙烯酰胺。铜铝合金经碱处理水洗后制成崔化剂，装入水合反应器中，丙烯腈原料抽至贮罐再放入计量罐中，离子交换处理后的纯水送入计量罐中，然后按比例用泵经原料预热器连续注入水合反应器，控制85-125℃进行水合反应生成丙烯酰胺水溶液，余下丙烯腈经闪蒸塔去冷凝器回收流入水计量罐循环使用，而丙烯酰胺溶液从闪蒸罐流入贮罐，用泵送至高位槽去树脂交换柱，进入贮槽配成7-8%浓度单体，送往聚合釜制成胶状体聚丙烯酰胺包装即为成品。 |
| 生产方法 | 胶体聚丙烯酰胺 将1 200 kg去离子水加入水解釜中，在搅拌下加入丙烯腈、0.3 kg氢氧化铝、氢氧化铜复合催化，在85～125 ℃下进行水解反应。反应结束后蒸出未反应单体丙烯腈。将丙烯酰配成7%～8%的水溶液，加入聚合釜。在过硫酸铵引发下进行聚合反应。
高分子量聚丙烯酰胺 将丙烯腈在110～140 ℃、0.3 MPa下水解合成丙烯酰胺。将丙烯酰胺加入已装有去离子水的聚合釜中，在过硫酸铵50 mg/kg引发下反应8～24 h。然后在碱性条件下，于70～80 ℃下水解得产品。
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| 生产方法 | 由丙烯腈催化成丙烯酰胺，再在K2S2O8存在下聚合成聚丙烯酰胺。 |
| 生产方法 | 将计量的丙烯腈投入反应釜中，加入催化剂量的铜系催化剂。在搅拌下升温至85～120℃。反应压力控制在0.29～0.39 MPa。在连续化操作中，进料含量控制在6.5%。空速约为5h-1。反应得到丙烯酰胺加入聚合釜，再加入一定量的去离子水。在 过硫酸钾引发下进行聚合反应，反应开始10min后加入适量的10%的亚硫酸氢钠。缓缓升温至64℃后，冷却反应混合物，在55℃反应6h左右。减压在真空下于80℃左右脱除未反应单体，即得成品。
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