新型疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成及其应用可行性研究报告

新型疏水缔合型聚丙烯酰胺合成

及其应用的可行性报告

一、选题必要性

疏水缔合型水溶性聚合物是指聚合物亲水性大分子链上引入少量疏水基团的水溶性聚合物。在聚合物溶液中，疏水基团由于憎水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。这种疏水结构的形成，使聚合物溶液表现出独特的溶液性能，如高的增粘能力及对剪切作用的特殊响应，可调节流体粘度、流变性能等。在油田三次采油、涂料油漆、造纸、水处理、医药等行业有广泛的优异的应用前景，因而得到了各国科研人员的广泛关注。

（一）、项目所处技术生政策

本项目研究所处技术领域为精细化工，省重点攻关项目指南中“聚丙烯酰胺聚合新工艺及其下游产品开发。主要内容是探索合成新型结构的有机化合物，要求具有疏水性，同时还具有聚合反应性，目的是制备改性的聚丙烯酰胺，并广泛应用于传统聚丙烯酰胺但性能欠佳的领域，特别是近年来高技术发展要求特殊性能材料的领域。本课题研究的目标产物可以以无机导电粉ATO与有机高分子复合包装材料的界面剂为目标开发其用途，也可以做油墨涂料的增稠流平剂，造纸、选矿、水处理，纺织印染等领域的功能助剂开发其用途。我省是一个资源性大省，有丰富的矿产资源，造纸也是我省的重要产业之一，开发高性能的选矿、造纸、水处理等方面用途的聚丙烯酰胺产品，提高效率、节省资源，减少污染，同时进一步带动开发农大化工的丙烯酰胺单体应用具有积极的社会和经济意义。

（二）、相关技术领域国内外发展现状和趋势

聚丙烯酰胺由于它在石油开采、水处理、造纸、医药、纺织、印染、选矿等国民经济领域具有广泛的用途，有“百业助剂”之称。但是目前在应用的大量聚丙烯酰胺中，因聚丙烯酰胺及其衍生物中大量侧基酰胺基团具有亲水性，在一定条件下易被水解成羧酸基团，使用过程存在着明显的不足之处。主要表现在耐盐性、耐温性差，受剪切作用或化学反应作用时易降解、沉淀，随时间和温度变化易水解或去水化作用、粘度越来越小，降低使用效能。为了克服上述缺点，近年来各国科学家正在致力于研究各种方法和途径，对聚丙烯酰胺改性，以满足应用领域的高性能要求，此外，各种应用场合对聚丙烯酰胺的

分子量也提出了越来越高的要求，由通常的几百万增加到了几千万。这样的要求，不仅向传统的聚丙烯酰胺生产方法提出了挑战，而且生产成本也大为增加。因此如何开发新型水溶性聚合物以满足上述要求，是该领域十分关注的课题。

疏水缔合型水溶性聚合物是指聚合物亲水性大分子链上引入少量疏水基团的水溶性聚合物。在聚合物溶液中，疏水基团由于憎水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。这种疏水结构的形成，使聚合物溶液表现出独特的溶液性能，为高的增粘能力及对剪切作用的特殊响应，可调节流体粘度、流变性能等。使其在油田三次采油、涂料油漆、造纸、水处理、医药等行业有广泛的优异的应用前景，因而得到了各国科研人员的广泛关注。也有了较多的研究和一些不同用途的疏水缔合型聚丙烯酰胺发明专利，但其原料合成复杂且价格昂贵，因而其应用推广和工业化较难。本项目研究采用原材料来源广泛、易得的化工产品，简便可行的合成工艺条件和易工业化生产的方法，合成一种新型的疏水缔合型聚丙烯酰胺单体，并制备新型的疏水缔合型聚丙烯酰胺。以满足各领域应用的高性能要求。（三）项目技术先进性，对相关领域技术进步的推动作用（1）、文献和已有专利尚无如何合成PMAM及相关系列单体的方法报道。本研究按设计的路线合成时，合成体系中如何消除水分子存在，以避免异氰酸酯与水作用而失效，应选用适当的有机相中合成，以保证异氰酸酯的加成反应和转化率。

（2）、文献亦无PMAM聚合反应制备及工艺条件的报道。由于PMAM 属自由基聚合，其关键在于选择反应的介质和相应的引发剂，以避免自由基的转移和终止，达到聚合度可控和高转化率。

（3）、对于特定用途，其疏水基团与亲水基团的结构比例对聚合物的性能也将有较大的影响，其关键要根据两种单体的活性或竞聚率来调节配比，以获得预定疏水和亲水结构比的产物。满足选定应用目标领域的性能要求.基此我们着重进行以下研发。

a、探索合成一种全新结构的单体化合物PMAM，采用原材料

易得，可工业化的、尽可能简单的合成路线实现这种单体

的制备。

b、合成一种全新结构的疏水缔合型均聚物PPMAM，开拓该

聚合物的新用途。

c、合成一种全新结构的疏水型水溶性共聚物PPMAM—AM，

用作为界面剂和功能助剂。

本项目研究采用原材料来源广泛、易得的化工产品，简便可行的合成工艺条件和易工业化生产的方法，合成一种新型的疏水缔合型聚丙烯酰胺单体，并制备新型的疏水缔合型聚丙烯酰胺。为聚丙烯酰胺下游产品工推广应用和工业化生产提供广阔前景。

（四）项目进展

本项目研究将以我院客座研究员、华东理工大学材料与化工工程学院陈建定教授、博士生导师为总顾问，为本项目提供研究思想的初步设计、审定、修改研究方案，指导项目研究的实施。该教授在本课题研究方面具有较高的造诣和丰富的经验。曾主持过与本课题相关的“纳米ATO粉体的表面改性及应用”，“新型特种油墨”“粉煤灰造纸界面及软化剂应用等系列研究，并申请了多项发明专列。

本项目通过初步探索性试验研究已取得样品，并在无机导电粉ATO与有机高分子复合色装材料界面剂进行研究。本项目进一步优化新单体和聚合物的合成工艺，提效益率，确定新物质物化性质、结构和性能关系研究。

二、技术方案

(一)、项目技术关键点或创新点，项目完成时达到的技术水平

1、主要技术关键及创新点

本项目主要技术关键为下：

（1）、文献和已有专利尚无如何合成PMAM及相关系列单体的方法报道。本研究按设计的路线合成时，合成体系中如何消除水分子存在，以避免异氰酸酯与水作用而失效，应选用适当的有机相中合成，以保证异氰酸酯的加成反应和转化率。

（2）、文献亦无PMAM聚合反应制备及工艺条件的报道。由于PMAM 属自由基聚合，其关键在于选择反应的介质和相应的引发剂，以避免自由基的转移和终止，达到聚合度可控和高转化率。

（3）、对于特定用途，其疏水基团与亲水基团的结构比例对聚合物的性能也将有较大的影响，其关键要根据两种单体的活性或竞聚率来调节配比，以获得预定疏水和亲水结构比的产物。满足选定应用目标领域的性能要求.

2、创新点

a探索合成一种全新结构的单体化合物PMAM，采用原材料易得，可工业化的、尽可能简单的合成路线实现这种单体的制备。