聚丙烯酰胺的制備方法多種多樣,主要包括以下幾種:
水溶液聚合法:這是工業生產中采用的主要方法。該方法使用丙烯酰胺單體和水作為反應混合物,加入引發劑引發聚合反應。配方中單體溶液須經離子交換提純,反應介質水應為去離子水。引發劑多采用過硫酸鹽組成的氧化-還原引發劑體系,以降低反應釜溫度。此外,還需加入鏈轉移劑以調節聚合物的分子量分布,并可能加入螯合劑乙二胺四乙酸(EDTA)以消除金屬離子的影響。反應通常在適當的溫度下進行,并通過過濾、沉淀、干燥等處理步驟得到聚丙烯酰胺產品。
反相乳液聚合法:此方法使用丙烯酰胺單體、表面活性劑和水作為反應混合物。丙烯酰胺單體配制成一定濃度的水溶液作為分散相,加入少量乙二胺四乙酸、過硫酸鈉以及氧化-還原引發劑和適量水溶性表面活性劑。用芳烴或飽和脂肪烴作為連續相,加入油溶性表面活性劑。分散相與連續相的比例通常為3:7。通過乳化劑的穩定性作用,將反應混合物乳化成小液滴,然后加入引發劑引發聚合反應。該方法的優點是反應熱易導出,物料體系粘度低,便于操作,且聚丙烯酰胺產品可不經干燥直接應用。但缺點是使用有機溶劑,易燃,且有效生產能力低于水溶液聚合法。
懸浮聚合法:此方法利用強烈的攪拌將單體或單體混合物分散到介質中,形成細小的顆粒,然后再進行聚合。懸浮聚合系統一般由單體、油溶性引發劑、分散劑和水組成。聚合反應在懸浮在水中的單個液滴中進行,這些液滴很小,在水中分散得良好,有利于排除聚合熱。聚丙烯酰胺產品粒徑一般為100~2000μm。
此外,還有一些其他制備方法,如輻射聚合法(利用放射線如紫外線、γ射線等引發聚合反應)、化學聚合法(使用化學反應將丙烯酰胺單體合成為
聚丙烯酰胺)、離子聚合法(使用丙烯酰胺單體和離子引發劑進行聚合反應)、配位聚合法(利用金屬離子與丙烯酰胺單體之間的配位作用引發聚合反應)以及電化學聚合法(利用電場作用下丙烯酰胺單體的氧化還原反應引發聚合反應)等。這些方法各有特點,適用于不同的應用場景和需求。