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物理变化过程及产物特性(在常规加热温度下)
当聚丙烯酰胺(PAM)在常规加热温度下(如低于其分解温度),主要发生物理变化。随着温度的升高,PAM 分子链的热运动加剧。这会导致溶液中的 PAM 分子链逐渐伸展,溶液的黏度发生变化。例如,在水溶液中加热聚丙烯酰胺,其溶液的黏度会先降低,这是因为分子链在热运动下变得更加舒展,分子链间的缠结减少。
同时,在一定温度范围内,加热可以使 PAM 的溶解性增强。对于一些溶解性稍差的 PAM 产品,适当的加热有助于其在水中更好地溶解,形成均匀的溶液。这种物理变化过程中,产物依然主要是聚丙烯酰胺分子,只是分子的状态和溶液的性质有所改变。
化学变化过程及分解产物(在高温下)
当聚丙烯酰胺被加热到较高温度(一般超过 200 - 300℃,具体取决于其结构和环境条件)时,会发生化学分解反应。PAM 分子链中的酰胺键(-CONH₂)是主要的反应位点。在高温下,酰胺键会断裂,产生氨气(NH₃)和含有不饱和键的聚合物碎片。
例如,酰胺键断裂的反应大致如下:,生成的羧酸(-COOH)会留在分解后的聚合物碎片上。随着温度继续升高和反应的进行,这些含有不饱和键的聚合物碎片会进一步发生交联、碳化等反应。
如果在有氧环境下加热,还发生氧化反应。氧气会与分解产生的聚合物碎片和不饱和键反应,生成二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)以及一些小分子的有机化合物,如醛、酮等。的产物会是一个复杂的混合物,包括气体(如 NH₃、CO₂)、液体(如含有小分子有机物的焦油状物质)和固体残渣(碳化后的聚合物)。