摘要：随着现代工业的不断发展，高分子材料在各生产领域都有着广泛地应用。反相乳液聚合技术的提出与完善，不仅优化了高分子合成的工艺，而且还降低了对环境的损害。笔者在文章中首先说明了反相乳液聚合的反应机理；其次，介绍了聚丙烯酰胺的合成技术与研究进展；最后，介绍了聚丙烯酰胺在实际生产中的主要用途。
关键词：丙烯酰胺；反相乳液聚合；技术进展
引言
在以往的聚丙烯酰胺聚合生产中，不仅对工况温度有着严格的要求，而且流程复杂成本高昂。相比之下，反相乳液聚合技术的引进则令高分子生产技术得到了长足的发展。由于反相乳液聚合过程中介质较为分散，因此也有利于工况温度的控制。即使在低温环境中，聚合反应也能够有效地持续进行。可见，对反相乳液聚合技术原理进行解读，并研究其在生产中的应用就具有重要的实际意义。
一、反相乳液聚合机理
（一）胶束成核
通常而言，乳液聚合工艺会选择亲水性的引发剂，在反应过程中会逐渐转化为自由基。并且受到沉析作用的影响，迅速与分解的自由基聚合。经过对比可以得出，在聚合后粒子的整体大小较此前明显变小，但比表面积却较之前更大。而且该工艺的反应过程与搅拌并无之间关联，只取决于水相的多少。不仅如此，乳化剂的分子排列也与传统工艺有所区别，主要表现在胶束热力学的相关参数与单体滴液截然不同。也正是由于这个原因，在该工艺系统中更有利于自由基的沉析，迅速生产聚合物高分子材料。
（二）均相成核
所谓均相成核，就是指在溶解度饱和的情况下，析出的部分离子受到静电的影响所生产的晶核。通过对反应过程进行观察发现，该工艺系统中并不存在胶束成核所具备的恒速期，反而表现出速率前后浮动的现象。而且这个速度也仅与搅拌有关，在反应结束后粒子的大小数量级没有改变。此外，该工艺所使用的引发剂只溶于水，在溶液中分解后自发形成聚合高分子。
二、聚丙烯酰胺的合成方法
（一）聚合体系的表征
在聚丙烯酰胺的聚合工艺中，首先应该分析乳液的稳定性。一般而言，在反应中应该在正常室温下进行测量，或者对液滴离子的量级进行前后对比。若大小无明显变化则说明乳液的稳定性较强，反之则说明单体的稳定性较差。目前业界主要使用机械与温度两个指标来进行分析，从而更直观地反映出乳液的理化性质。其次，技术人员还需要对单体进行合理分配，均衡单体在油水两相中的含量。在反应时将引发剂、油水以及乳液进行搅拌，并借助于专业的设备将两相分离。与此同时，技术人员应该及时对紫外光谱进行记录，从而给两相分配提供可靠的依据。最后，技术人员还必须对分子量进行准确的测量。分子量的大小值与聚合能力呈现出正相关关系，因此也能够反映出絮凝剂的性能。在反应开展前，可以先测量分子的质量，从而对工艺技术有一个客观的评定。
（二）聚合工艺的参数
反相乳液聚合是一项复杂的系统工艺，其不仅涉及到乳化剂与单体的使用，而且油水比也对反应有着非常明显的影响。故而，在具体制备合成中也较传统工艺更精细化，需要对各项参数进行严格的执行。比如在乳化剂的使用上，就必须满足质量分数高于12％。若乳化剂使用不符合工艺要求，那么不仅会影响到乳液的稳定性，而且还可能导致反应难以进行。技术人员还需要控制好乳化剂的用量，避免产生界膜过后造成的扩散现象。而在油水两相比方面，也需要考虑到合理比例以促进聚合的进行。根据相体积原理可以得出，若某一相的体积分数超过0.74时则远高于堆积的合理值，极容易出现变形等问题。除此之外，还需要对单体选择和用量上进行控制。比如，聚丙烯酰胺通常在水相的溶解度为五成左右，而反应焓则为81千焦/摩尔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一旦开始快速的聚合反应，那么就会在溶液中产生大量的热，给生成物的性能造成十分负面的影响。因此，技术人员应该控制好用量，并不断优化投料方式来改善这一问题。
（三）聚合技术的发展
反相乳液聚合技术早在上个世纪就已经引入国内，并在各生产领域受到了业界的青睐。但笔者发现，由于技术不成熟或企业技术储备薄弱，因此在实际应用中往往多为低浓度反应。而经过多年来的发展，业界在聚合技术方面相继取得了重大的突破。比如辐射聚合、种子聚合等新提法，不仅使生产工艺经济性指标有所改善，而且还显著提升了产品的性能。在辐射聚合中，紫外线技术的应用尤为重要。这种工艺在操作上更加简单，能够在极端的时间内迅速生产目标产物。而且由于紫外线的特殊性，反应所需的引发剂用量较少，能够极大的节约企业的生产成本。而近几年随着绿色生产理念的提出，业界也十分重视工艺的环保效益。在聚合技术中，就需要对工艺温度以及原材料的用量进行控制。同时针对方向乳液聚合所存在的固体残留物，也需要提出相应的解决方法。
三、聚丙烯酰胺的应用
（一）水资源处理
通常而言，聚丙烯酰胺主要用作分散剂与絮凝剂的加工，目前在化工以及制造业中发挥着重要的作用。而对水资源的净化处理则是最为常见的一种，能够显著提升水资源的品质。比如目前人们在用水时对环保指标提出了较高的要求，而水资源污染问题又普遍存在。为了缓解这一问题，业界就使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂来进行预处理。在使用后，水资源的结垢现象得到了及时控制，对以往废水污染问题作出了较大贡献。而该工艺会受到水温、酸碱度以及搅拌速度的影响，因此在操作中也需要结合具体的规范来执行。比如有部分企业利用聚丙烯酰胺对水溶液进行碱性吸附，将水从酸性逐渐转化为弱碱性。此外，在江河水以及湖泊水等不同的水域中，该工艺的治理效果也不相同。经过研究对比，在江河等水域的絮凝更加出色，因此在使用过程中也需要结合实际情况来制定工艺方案。
（二）能源开采
石油作为当代工业的重要生产资料，逐渐成为衡量一国工业水平的重要指标。而为了提高开采率，石油企业也经常使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂来辅助工作。比如有部分企业制作出聚丙烯酰胺堵水剂，在常规温度下产品能够吸纳1.5升以上的水分。不仅如此，该产品若放置半天后吸水率能够超过两成，其性能较传统产品有了大幅度的提高。而且聚丙烯酰胺堵水剂还具有极强的耐热性，在高温地区的油田开采中也能够正常使用。除此之外，我国还有部分油田盐度较大在开采过程中更需要絮凝剂来辅助。比如，有企业利用聚丙烯酰胺与阳离子配合，形成一种环糊精物质。通常这种处理后，絮凝剂的张力以及抗剪性表现都得到了提升，在油田开采中表现更加突出。
（三）医疗领域
生物的组成也大多是由高分子材料构成，因此反相乳液聚合技术的成熟也给医疗卫生事业提供了新的发展方向。而且与传统高分子产品相比，聚丙烯酰胺的结构更加可控，更适合应用在医疗领域。比如有部分研究者将其作为整容材料，不仅能够达到相关的质量标准，而且其良好的生物相溶性也与其它产品更值得信赖。除此之外，该材料还可以作为药物缓释剂，使药物的半衰期有效改善。最后值得一提的是，聚丙烯酰胺还可以与海藻酸钠作为制备原料，生产一种医疗用的薄膜。这种产品与传统工艺相比，具有更好的吸附性，避免在细胞中产生排斥或不良反应。这与此前所进行的肌肉组织实验恰好相吻合，证明了聚丙烯酰胺产品的弹性与粘性参数符合生物医疗的各方面要求。
参考文献：
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论文作者:姚昊亮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/14
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