各位朋友：
         我是童国松，欢迎光顾我的博客—建筑胶水生产与研究。
         我们做建筑胶水时常常用到增稠剂—聚丙烯酰胺（PAM），许多客户问我选哪种分子量的聚丙烯酰胺比较好？
         聚丙烯酰胺的分子量范围很广，常见的有800—1800万，甚至有超高分子量的，到底哪种比较好用？
         其实，目前绝大多数的厂家都存在掺假，也就是说所用的聚丙烯酰胺与所标识的分子量不对应。
         我们知道，分子量越高，稠度越大，理论上讲，800万和1800万的聚丙烯酰胺生产成本是一样的，但厂家出售的聚丙烯酰胺价格是随着分子量变化而变化的，分子量越高，售价越高。
         这里，看看有些小厂家或经销商的掺假方式：
         高分子量的聚丙烯酰胺 + 填料 = 低分子量的聚丙烯酰胺
         常用的填料之一：尿素
         尿素，价格低，外观和聚丙烯酰胺相似，尿素的加入，能减少PAM链间的氢键数量，因此在PAM溶于水时，能加速聚丙烯酰胺的溶解，减少结团的现象。
         常用的填料之一：工业食盐
         食盐，即氯化钠，价格低，外观和聚丙烯酰胺相似，食盐的加入，能达到“增溶”的作用，即能提高PAM的稠度。但是加入量太大，会影响聚丙烯酰胺和其他物质的相溶性。
         纯的聚丙烯酰胺是没有味道的，而掺食盐的聚丙烯酰胺，往往带有咸味，你可以尝一下你购买的PAM，看看是否有咸味?
         我们在使用聚丙烯酰胺做胶水增稠时，最好使用中等分子量的聚丙烯酰胺，这样能满足增稠和润滑的双重作用。当然与其买掺假的聚丙烯酰胺，不如使用高分子量的聚丙烯酰胺。

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         聚丙烯酰胺的改性方法有很多，常见的有羟甲基化、胺甲基化和磺甲基化。
         1、羟甲基化反应
         聚丙烯酰胺与甲醛反应生成含羟甲基丙烯酰胺链聚合物的反应，称之为PAM的羟甲基化反应。PAM的羟甲基化反应主要以水为介质，反应在中性或偏碱性条件下进行（PH为7-9），高的PH值可以加快反应。羟甲基聚丙烯酰胺在碱性条件下会水解产生丙烯酸和氨，生成的氨与甲醛又可以很快生成六亚甲基四胺，从而加速水解反应。羟甲基化反应可以参考博文<甲醛在丙烯酰胺胶水生产中的作用分析>
         2、胺甲基化反应
         胺、醛与活泼氢化物三者之间的不对称缩合反应称之为曼尼希反应，也称为胺甲基化反应。聚丙烯酰胺与甲醛、二甲胺之间的反应，常用来制备阳离子型聚丙烯酰胺衍生物。胺与甲醛的缩合反应将会进行到氮上所有氢原子都被取代为止，再与PAM缩合后产生支化或交联，降低产物的溶解能力。
         在PAM的胺甲基化反应中，除控制胺化度外，产物的溶解性、胺化度及黏度的稳定性也是很重要的问题。在胺甲基化反应过程中，容易产生凝胶，导致其溶解性变差。
         3、磺甲基化反应
         甲醛、亚硫酸钠与聚丙烯酰胺反应，引入高度亲水的亚甲基磺酸基团，此反应称为磺甲基化反应。磺甲基化反应在碱性条件下进行，并且对PH值很敏感，PH值小于10时，磺甲基化反应在70度进行得很慢，PH值小于10后，反应速率显著增大。

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        聚丙烯酰胺的降解，也可以称为老化，是指聚丙烯酰胺或水溶液在长期放置或使用过程中表现出来的性质变化的现象。

        引起老化的原因有很多，主要有：

        1、生物因素引起的老化，如细菌、微生物引起的分子链结构变化；

        2、化学因素引起的老化，如水解、热和光参与的氧化反应，及由能产生自由基的杂质引发的聚合物链的断裂；

        3、物理因素引起的老化，如热、光、强力搅拌等引起的分子链的断裂。

        聚丙烯酰胺的降解（老化），随着温度的升高而加剧。

        聚丙烯酰胺的降解（老化），主要表现为分子链的断裂，即粘度（稠度）的下降。

        聚丙烯酰胺的生物降解，是在微生物的作用下，水溶液逐渐变浑浊，最终在溶液中产生沉淀，少量的杀菌剂即可防止微生物的生长和PAM溶液粘度的变化。

        聚丙烯酰胺的化学降解，主要是由酸、碱或热促引起的PAM聚合物的变化，这一点上一篇博文已经提过。这里我要重点提一下：由过氧化物、氧、引发剂，引起的PAM聚合物的降解。我们生产丙烯酰胺胶水时所用的引发剂和还原剂，如果残留过多，会导致胶水在存储过程中粘度逐渐变小。我的博客中曾经提到过一个客户的案例，就是胶水刚反应出来很稠，可是拉到油漆店里放了几天后变成清水。其中的原因正是如此。

        聚丙烯酰胺的机械降解，主要是由机械能的输入引起聚合物链的变化。有些客户溶解聚丙烯酰胺时，用高速分散机搅拌，尤其是用分散盘，这是不对的，高速剪切，会导致聚丙烯酰胺的链的断裂，分子量的降低，溶液粘度的降低。

各位朋友：
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         聚丙烯酰胺的化学性质主要表现为活泼酰氨基的化学反应，通过酰氨基的反应可以对PAM进行化学改性，在其上引入阴离子、阳离子及其他官能团。
         聚丙烯酰胺的酰氨基的水解反应在中性条件下进行得很慢，长时间存放未发生水解反应。
         酸性情况下可以强化聚丙烯酰胺的水解，但在酸性条件下PAM的水解速率较碱性水解慢很多。水解速率随温度升高和PH降低而加快，水解结果是酰氨基可以全部水解为羧酸基。
         在碱性条件下，PAM在较低温度下就易水解，水解速率随PH值的升高而加快。工业中常用碱性水解制备阴离子型聚丙烯酰胺，也称为水解聚丙烯酰胺（HPAM）。水解剂可以为氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠等碱性试剂。
         升高温度可以大大加快PAM的水解，在高温和碱性条件下，PAM的水解是一个非常快的过程，在高温下PAM的水解称为热促水解。

各位朋友：
        我是童国松，欢迎光顾我的博客—建筑胶水生产与研究。
        我们生产的丙烯酰胺胶水，常常会在使用时碰到三个问题，第一个就是胶水和粉料搅拌后越搅越稀，第二个就是胶水和粉料搅拌后很稠很粘，第三个就是胶水和水泥搅拌后起豆腐渣。
        针对以上三个问题，我们来分析一下丙烯酰胺聚合物（或聚丙烯酰胺）的三个作用：分散、增稠和絮凝。
        1、分散作用
        分散作用很好理解，通俗地讲：我们生产涂料时，把分散剂加入到粉体浆料中，能快速的把粉料打成均匀细小的浆料。所以说，如果我们反应生成的丙烯酰胺聚合物胶水带有分散的作用，那加入到粉料中会出现越搅越稀的现象。
        丙烯酰胺聚合物要有分散作用，必须要在高分子链上有两种性能不同的基团，即锚定基团和稳定基团，前者对颗粒（粉料）有很强的亲和力，后者对溶剂（水）有很强的亲和力。要生成两种不同性能的基团，接枝反应、交联反应等都可以达到。
        当然，丙烯酰胺聚合物的分散作用通常不是很显著，也受分子量、所带电荷等很多因素影响，聚乙烯醇也有分散乳化作用，另外也可以外加分散剂。分散作用在胶水的优缺点以后我会提到。
        丙烯酰胺聚合物作为分散作用使用的，一般用在造纸、纺织方面用得比较多。
        2、增稠作用
        丙烯酰胺聚合物（或聚丙烯酰胺）的增稠作用我们很熟悉。在PAM的分子链内和分子链间、酰氨侧基间能形成氢键，氢键是最强的分子间作用力，高分子量的PAM分子链上存在大量的氢键。在水中，分子链的扩张，可以增大分子链的流体力学体积，通俗的讲就是增稠，提高水溶液粘度。
        PAM分子量越大，分子链越长，因此增稠效果越明显。
        另外提高PH值，也会增加PAM的增稠效果，如加入碱性物质或粉料（水泥、灰钙、滑石粉等）。
        聚丙烯酰胺在胶水中不是越多越好，胶水也不是越稠越好。聚丙烯酰胺加得多，胶水和粉料搅拌后会很稠很粘，批灰时手感会比较重。
        3、絮凝作用
        聚丙烯酰胺的絮凝作用在工业中应用最广，如在污水处理、油气工业等。
        絮凝作用有三个特点：（1）为均聚物或无规共聚物；（2）有很强的吸附基团（或带有大量电荷）；（3）高分子链有足够的有效长度。
        在丙烯酰胺胶水生产中，可以简单概括为：适度的交联改性絮凝作用会变弱；阴离子比非离子型絮凝作用大；分子量越大，絮凝越大。
        絮凝作用在我们胶水生产中要尽量避免，不然胶水和水泥搅拌后起豆腐渣，至于具体改进方法可以仔细阅读我以前的文章。
        絮凝作用在我们胶水中也可以简单的理解为：丙烯酰胺聚合物和水泥、灰钙中的大量钙离子反应生成沉淀。

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         分子量是聚丙烯酰胺的最重要的结构参数，不同分子量范围内的聚丙烯酰胺有不同的应用性质和用途。
         按其值的大小分为：低分子量（<100万）、中等分子量（100—1000万）、高分子量（1000—1500万）和超高分子量（>1700万）。
         分子量越大，其增稠效果越好，但分子量大的丙烯酰胺胶水不一定好用。
         测定分子量的主要方法是黏度法和光散射法。最常用的是黏度法，其具体测定方法可以参考相关书籍！
         严格的说，我们通常所说的分子量只能测得其“表观”分子量，其值要远大于真实的分子量。另外水解度和盐体系对其表观分子量影响很大。
         相同分子量的离子型聚丙烯酰胺比非离子型的聚丙烯酰胺粘度（稠度）要大很多。
         现在很多厂家出售的增稠剂（聚丙烯酰胺）的分子量存在很大的弄虚作假，下次我会专门提出。
         我们平时生产的丙烯酰胺胶水，其丙烯酰胺聚合物的分子量差不多在几十万到一百多万之间。

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         最近几天博客所在的服务器有点问题，导致经常不能访问，博客更新有点慢，正在解决中...
         聚丙烯酰胺按照在水溶液中的电离性可分为：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性型。
         非离子型：分子链上不带可电离的基团，在水中不电离。
         阴离子型：分子链上带有可电离的负电荷基团，在水中可电离成聚阴离子和小的阳离子。
         阳离子型：分子链上带有可电离的正电荷基团，在水中可电离成聚阳离子和小的阴离子。
         两性型：分子链上带有可电离的负电荷基团和正电荷基团，在水中可电离成聚阴离子和聚阳离子。
         聚丙烯酰胺通常是离子型的，非离子型的聚丙烯酰胺也因酰氨基极易水解，而带有阴离子的电性。
         离子性是聚丙烯酰胺的重要结构参数，也是影响其性能与应用的重要因素。
         1、阴离子型的PAM比非离子型的水溶液粘度大，即增稠能力大。
         2、阴离子型的PAM比非离子型的在水中的溶解速度快。
         3、阴离子型的PAM比非离子型的静电吸附作用和絮凝能力强。
         在丙烯酰胺胶水生产过程，我们要尽量要避免生成阴离子型丙烯酰胺聚合物或加入阴离子型聚丙烯酰胺。这是因为我们前面也有提到，阴离子型丙烯酰胺聚合物与水泥、灰钙、石膏中的大量钙离子发生沉淀反应，即絮凝，具体表现为拌水泥时出现豆腐渣状，严重的可影响水泥的水化，降低水泥的强度，腻子出现脱粉。

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         聚丙烯酰胺产品主要有三大剂型：水溶液胶体、粉状和乳液。
         聚合方法按单体在介质中的分散状态分类主要有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。
         按单体和聚合物的溶解状态分类可分为均相聚合和非均相聚合。
         具体生产方法主要有：水溶液聚合法、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、悬浮聚合、沉淀聚合、辐射聚合法、泡沫聚合法等。
         对产品的共同要求是相对分子质量可控，易溶于水及残存单体少，产品质量稳定均一、便于使用和降低成本，是当今聚丙烯酰胺生产技术发展的方向。
         水溶液聚合是PAM生产历史最久的方法，该方法在生产中既安全又经济合理，至今仍是PAM的主要生产技术。
         丙烯酰胺聚合过程遵循一般自由基聚合反应的规律，自由基聚合反应的全过程一般由链引发、链增长、链终止和链转移四个基元反应组成。
         工业生产中根据产品性能和剂型要求，可采用低质量分数 (8% ～12%)，中质量分数(20% ～30%)或高质量分数(>40%)聚合。一般PAM胶体采用低质量浓度AM水溶液在引发剂作用下直接聚合而得，PAM干粉则多用中质量浓度或高质量浓度AM溶液进行聚合，聚合后得到的PAM胶体经造粒、捏合、干燥、粉碎后制得产品。
         水溶液聚合法操作简单、环境污染少、聚合物产量高且易获得高相对分子质量的聚合产物。

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        甲醛不仅在聚乙烯醇胶水中用量比较大，在丙烯酰胺胶水中也有很大的作用。
        甲醛和丙烯酰胺的反应称之为羟甲基化反应，主要体现在丙烯酰胺上的酰氨基和甲醛之间反应。
        在中性和碱性情况下，甲醛和丙烯酰胺反应迅速，在室温下即可进行，反应后生产羟甲基丙烯酰胺。羟甲基丙烯酰胺在碱性情况下很容易发生水解反应，生成丙烯酸和氨（前面文章中我们提到没有加入氨水，却在胶水中闻到氨水的气味）。
        在酸性条件下，甲醛和丙烯酰胺反应生成羟甲基丙烯酰胺，羟甲基丙烯酰胺单元之间和丙烯酰胺单元的酰氨基之间可以发生缩合反应，生成亚甲基桥（或者说生成醚）。此缩合反应可以发生在分子内，又可在分子间。这种缩合反应导致的结果是粘度逐渐增加，严重的甚至凝胶化，升高温度将加剧缩合反应，我们常将这种缩合反应称之为交联。
        丙烯酰胺除了和甲醛反应外，还可以与其他醛，如乙二醛等都可以反应。
        通过控制反应的PH值和温度，我们可以控制反应的交联程度和反应速度。
        另外甲醛的加入，还存在着另一个反应：甲醛+亚硫酸氢钠—>甲醛次硫酸氢钠
        甲醛次硫酸氢钠，俗称：雕白块、吊白块、雕白莫道不消魂粉。白色块状或结晶性粉末，溶于水，对人体有严重的毒副作用，在常温下较为稳定，在高温下分解而成亚硫酸盐。
        甲醛次硫酸氢钠，有强的还原性，可以加速过硫酸铵的分解，因此能加速丙烯酰胺的共聚反应。

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         前面一些文章中也提高尿素的作用，今天来总结一下：
         尿素，又称脲（与尿同音）。其化学公式为 CON2H4、(NH2)2CO 或 CN2H4O，外观是白色晶体或粉末。尿素属于低分子有机胺物质，在丙烯酰胺聚合中经常用到。
         1、反应时加—提高分子量
         丙烯酰胺聚合时，添加适量的尿素，可以起到链转移剂的作用，减少支链的形成，还可以起到辅助还原剂参与聚合反应，有利于分子量的增长，因而能增加丙烯酰胺胶水的稠度。尿素的添加量有一个极大值，过量会降低分子量。一般在生产丙烯酰胺胶水时，建议添加量在1-2公斤左右。
         2、反应后加—提高溶解速度
         尿素在丙烯酰胺聚合后加入，一起干燥、造粒、粉碎。在聚丙烯酰胺的分子链内和分子链间、酰氨键间能形成氢键，氢键是最强的分子间作用力，高分子量的PAM分子链上存在大量的氢键，因此聚丙烯酰胺固体溶解速度很慢，容易遇水结团。尿素能破坏聚丙烯酰胺分子链上的氢键，因此添加尿素能提高聚丙烯酰胺的溶解度，加速聚丙烯酰胺的溶解速度。