聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統(tǒng)稱，是一種線型高分子聚合物，化學式為(C3H5NO)n。在常溫下為堅硬的玻璃態(tài)固體。產(chǎn)品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩(wěn)定性良好。能以任意比例溶于水，水溶液為均勻透明的液體。長期存放后會因聚合物緩慢的降解而使溶液粘度下降，特別是在貯運條件較差時更為明顯。聚丙烯酰胺作為潤滑劑、懸浮劑、粘土穩(wěn)定劑、驅(qū)油劑、降失水劑和增稠劑，在鉆井、酸化、壓裂、堵水、固井及二次采油、三次采油中得到了廣泛應用，是一種極為重要的油田化學品。

由于聚丙烯酰胺結構單元中含有酰胺基、易形成氫鍵、使其具有良好的水溶性和很高的化學活性，易通過接枝或交聯(lián)得到支鏈或網(wǎng)狀結構的多種改性物，在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中具有廣泛的應用，有“百業(yè)助劑”之稱。國外主要應用領域為水處理、造紙、礦山、冶金等；國內(nèi)目前用量最大的是采油領域，用量增長最快的是水處理領域和造紙領域。

聚丙烯酰胺的理化性質(zhì)

在適宜的低濃度下，聚丙烯酰胺溶液可視為網(wǎng)狀結構，鏈間機械的纏結和氫鍵共同形成網(wǎng)狀節(jié)點；濃度較高時，由于溶液含有許多鏈一鏈接觸點，使得PAM溶液呈凝膠狀。PAM水溶液與許多能和水互溶的有機物有很好的相容性，對電解質(zhì)有很好的相容性，對氯化胺、硫酸鈣、硫酸銅、氫氧化鉀、碳酸鈉、硼酸鈉、硝酸鈉、磷酸鈉、硫酸鈉、氯化鋅、硼酸及磷酸等物質(zhì)不敏感。

聚丙烯酰胺為白色粉末或者小顆粒狀物，密度為1.302g/cm3(23℃），玻璃化溫度為153℃，軟化溫度210℃，一般方法干燥時含有少量的水，干時又會很快從環(huán)境中吸取水分，用冷凍干燥法分離的均聚物是白色松軟的非結晶固體，但是當從溶液中沉淀并干燥后則為玻璃狀部分透明的固體，完全干燥的聚丙烯酰胺PAM是脆性的白色固體，商品聚丙烯酰胺干燥通常是在適度的條件下干燥的，一般含水量為5%~15%，澆鑄在玻璃板上制備的高分子膜，則是透明、堅硬、易碎的固體。

在缺氧條件下，加熱至210℃因失水而減重；繼續(xù)加熱到210~300℃時酰胺基分解生成氨和水；當溫度升至500℃時則形成只有原重量40%的黑色薄片。

聚丙烯酰胺的應用

水處理領域

水處理包括原水處理、污水處理和工業(yè)水處理等。在原水處理中與活性炭等配合使用， 可用于生活水中懸浮顆粒的凝聚、澄清。用有機絮凝劑丙烯酰胺代替無機絮凝劑， 即使不改造沉降池， 凈水能力也可提高 20%以上； 在污水處理中， 采用聚丙烯酰胺可以增加水回用循環(huán)的使用率， 還可用作污泥脫水； 工業(yè)水處理中用作一種重要的配方藥劑。聚丙烯酰胺在國外應用最大的領域是水處理， 國內(nèi)在此領域的應用正在推廣。聚丙烯酰胺在水處理中的主要作用:

(1)減少絮凝劑的用量。在達到同等水質(zhì)的前提下， 聚丙烯酰胺作為助凝劑與其它絮凝劑配合使用， 可以大大降低絮凝劑的使用量； 在達到同等水質(zhì)的前提下， 聚丙烯酰胺作為助凝劑與其它絮凝劑配合使用， 可以大大降低絮凝劑的使用量； (2)改善水質(zhì)。在飲用水處理與工業(yè)廢水處理中， 聚丙烯酰胺與無機絮凝劑配合使用， 可明顯改善水質(zhì)； (3)提高絮體強度與沉降速度。聚丙烯酰胺形成的絮體強度高， 沉降性能好， 從而提高固液分離速度， 有利于污泥脫水； (4)循環(huán)冷卻系統(tǒng)的防腐與防垢。聚丙烯酰胺的使用可大大減少無機絮凝劑的用量， 從而避免無機物質(zhì)在設備表面的沉積， 減緩設備的腐蝕與結垢。

采油中的應用

聚丙烯酰胺是一類多功能的油田化學處理劑，廣泛用于石油開采的鉆井、固井、完井、修井、壓裂、酸化、注水、堵水調(diào)剖、三次采油作業(yè)過程中， 特別是在鉆井、堵水調(diào)剖和三次采油領域。聚丙烯酰胺水溶液具有較高的粘度， 有較好的增稠、絮凝和流變調(diào)節(jié)作用， 在石油開采中用作驅(qū)油劑和鉆井泥漿調(diào)節(jié)劑。在石油開采的中后期， 為提高原油采收率，我國目前主要推廣聚合物驅(qū)油和三元復合驅(qū)油技術。通過注入聚丙烯酰胺水溶液， 改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。在三次采油中加入聚丙烯酰胺， 可增加驅(qū)油能力， 避免擊穿油層， 提高油床開采收率。中國石油工業(yè)是聚丙烯酰胺的最大用戶， 聚丙烯酰胺的科技進步促進了中國石油工業(yè)的發(fā)展， 石油工業(yè)的需求又加速了聚丙烯酰胺的科技創(chuàng)新步伐與行業(yè)的發(fā)展。

造紙領域

聚丙烯酰胺在造紙領域廣泛用作助留劑、助濾劑、均度劑等以提高紙張的質(zhì)量、料漿脫水性能、細小纖維及填料的留著率，減少原材料消耗及對環(huán)境的污染，用作分散劑，可改善紙的均勻度。聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中主要應用在兩個方面，一是提高填料、顏料等的存留率以降低原材料的流失和對環(huán)境的污染；二是提高紙張的強度。在紙料中加入聚丙烯酰胺，能提高細小纖維和填料粒子在網(wǎng)上的留著率，加速紙料的脫水。聚丙烯酰胺的作用機理是漿料中的顆粒靠電中和或架橋而絮凝得以在濾布上保留下來。絮塊的形成也能使?jié){料中的水更易濾出，減少了纖維在白水中的流失量，減少環(huán)境污染，又有利于提高過濾和沉淀等設備的效率。

醫(yī)用材料

聚丙烯酰胺凝膠可用作非凝血酶原粒化劑，外科，隱形眼鏡原料，微膠囊的外層包復料，并用作制造高質(zhì)量的止血拴，婦女衛(wèi)生巾及小兒尿布等。粒度幾百微米到幾十微米的聚丙烯酰胺可用于色譜填料(例如凝膠色譜柱填料) ，可有效地分離細胞色素等球形蛋白質(zhì)。并能進一步對蛋白質(zhì)脫鹽、濃縮等。聚丙烯酰胺樹脂經(jīng) Mannich反應，在酰胺基側鏈上經(jīng)亞甲基橋引入L- 脯氨酸或L- 羥脯氨酸，在與銅離子配位，得到手性配體樹脂，它對一系列DL氨基酸進行有效拆分。經(jīng)Hofmann降解得到的聚乙烯胺樹脂上手性氨基酸再與銅離子絡合， 作為配體交換色譜的固定相，可對一系列氨基酸進行拆分，對芳香氨基酸的拆分效果尤佳，由于骨架的親水性較強，大大縮短了拆分時間。

其他行業(yè)

食品行業(yè)，用于甘蔗糖、甜菜糖生產(chǎn)中蔗汁澄清及糖漿磷浮法提取。酶制劑發(fā)酵液絮凝澄清工業(yè) ，還用于飼料蛋白的回收、質(zhì)量穩(wěn)定、性能好，回收的蛋白粉對雞的成活率提高和增重、產(chǎn)蛋無不良影響，合成樹脂涂料，土建灌漿材料堵水，建材工業(yè)、提高水泥質(zhì)量、建筑業(yè)膠粘劑，填縫修復及堵水劑，土壤改良、電鍍工業(yè)、印染工業(yè)等。