什么是部分水解聚丙烯酰胺

定义和化学结构

部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）是聚丙烯酰胺（PAM）的一种改性产物。聚丙烯酰胺分子链主要由丙烯酰胺单体单元（-CH₂CHCONH₂-）组成，而部分水解聚丙烯酰胺是在聚丙烯酰胺的基础上，部分酰胺基（-CONH₂）发生水解反应，转化为羧基（-COOH）。其分子结构中同时包含未水解的酰胺基和水解产生的羧基，一般水解度在 1% - 70% 之间。例如，当水解度为 30% 时，分子链上约 30% 的酰胺基被水解为羧基。

制备方法

碱水解法：这是较常见的制备方法。将聚丙烯酰胺溶解在水中，加入适量的碱（如氢氧化钠，NaOH），在一定的温度和反应时间下进行水解反应。反应式为：-CONH₂ + NaOH → -COONa + NH₃↑。反应过程中，酰胺基在碱的作用下发生水解，生成羧酸钠（-COONa），同时放出氨气（NH₃）。通过控制碱的用量、反应温度和时间，可以调节水解度。一般反应温度在 40 - 90℃，反应时间从几小时到几十小时不等，根据所需的水解度来确定。

共聚法：通过丙烯酰胺和丙烯酸（或丙烯酸钠）共聚来制备部分水解聚丙烯酰胺。在聚合反应过程中，按照一定的比例加入丙烯酰胺单体和丙烯酸（或丙烯酸钠）单体，使它们在引发剂的作用下发生共聚反应，生成含有酰胺基和羧基的聚合物。这种方法可以更地控制聚合物的水解度和分子结构。

性能特点

溶解性：由于部分水解聚丙烯酰胺分子链上含有羧基，使其亲水性增强，在水中的溶解性比未水解的聚丙烯酰胺更好。在常温下，较低浓度的部分水解聚丙烯酰胺溶液能够快速溶解，形成均匀透明的溶液，而且溶解过程中不易出现结团现象。

溶液性质：部分水解聚丙烯酰胺溶液具有较高的粘度。这是因为水解产生的羧基使分子链带有负电荷，分子链之间存在静电斥力，使分子链更加伸展，从而增加了溶液的内摩擦力，导致粘度升高。并且，其溶液的粘度受电解质浓度的影响较大。在低电解质浓度下，由于静电斥力的作用，分子链伸展程度高，粘度较大；随着电解质浓度的增加，电解质离子会屏蔽分子链上的电荷，使分子链收缩，溶液粘度降低。

絮凝性能：在水处理等领域用作絮凝剂时，部分水解聚丙烯酰胺的絮凝效果较好。其分子链上的羧基能够与水中带正电荷的悬浮颗粒发生吸附作用，通过电荷中和和吸附架桥的机制，使颗粒聚集形成絮体。与未水解的聚丙烯酰胺相比，部分水解聚丙烯酰胺对一些微小颗粒和胶体的絮凝能力更强，能够有效降低水中的悬浮物和浊度。

应用领域

石油开采：在石油开采的三次采油过程中，部分水解聚丙烯酰胺作为驱油剂得到广泛应用。它可以增加水相的粘度，降低水油流度比，提高驱油效率。通过在注入水中添加部分水解聚丙烯酰胺，使注入水能够更均匀地在油层中推进，将油滴从岩石孔隙中驱替出来，从而提高原油采收率。

水处理：在污水处理和饮用水处理中，部分水解聚丙烯酰胺用于絮凝沉淀。它可以处理各种类型的污水，如城市生活污水、工业废水（包括印染废水、造纸废水等）。对于水中的悬浮颗粒、胶体和有机物等污染物，部分水解聚丙烯酰胺能够有效地将它们絮凝去除，提高水质。在饮用水处理中，作为助凝剂与其他水处理药剂配合使用，有助于提高沉淀效果，确保饮用水的安全和清澈。

造纸工业：在造纸过程中，部分水解聚丙烯酰胺可作为助留助滤剂和纸张增强剂。作为助留助滤剂，它能够帮助保留纸张纤维和填料，提高纸张的强度和均匀性，同时加快水分从纸浆中的滤出速度。作为纸张增强剂，它可以与纸张纤维形成氢键等相互作用，增强纸张的物理强度，如抗张强度、撕裂强度和耐破强度等.