非离子聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）是一类重要的水溶性高分子聚合物，具有特殊的物理化学性质，广泛应用于国民经济各个行业，享有“百业助剂”之称。随着我国工业化迅速发展，PAM的应用范围不断扩大，需求量也不断增加，有关PAM生产技术及其应用一直是人们关注的研究领域。

PAM产品主要有三大剂型：水溶液胶体、粉状和乳液，每种剂型中都有不同离子型产品，可分为非离子型（NPAM）、阳离子型（APAM）和阴离子型（CPAM）三大类，这些聚合物可以是均聚物，也可以是共聚物。目前PAM在中国用量最大的领域是油田的三次采油，其次是水处理和造纸，其消费结构为油田开采占81%，水处理占9%，造纸占5%，矿山占2%，其它占3%。世界上应用最广的是水处理和造纸，不同国家和地区丙烯酰胺聚合物的消费量及消费结构比例不同。PAM应用范围主要包括石油工业、水处理、造纸工业、纺织工业、印染工业、医药工业、农业、建筑工业、矿冶工业。

 

PAM在石油工业主要用于以下几个方面

 

1、提高采收率

在提高石油采收率的三次采油诸方法中，用PAM作驱油剂占有重要地位。加入PAM的作用是调节注入水的流变性，增加驱动液的粘度，改善水驱波及效率，降低地层中水相渗透率，使水与油能匀速地向前流动，提高开采率。

2、用作钻井液调整剂

PAM可用作钻井泥浆的增稠剂、稳定剂和沉降絮凝剂。将聚丙烯酰胺加入钻井泥浆中，可以增加泥浆的稠度，提高悬浮力，使泥浆分散均匀，控制失水，增加稳定性，降低摩阻，提高固井速度。

3、用作压裂液添加剂

PAM交联而成的压裂液，由于具有高粘度、低摩阻、良好的悬砂能力、滤失性小、粘度稳定性好、残渣少、货源广以及配制方便和成本低的优势而被广泛应用。

 

水处理

 

PAM及其衍生物的分子链上含有大量的的酰胺基，具有良好的水溶性、优良的絮凝性能和吸附性能，可与许多物质亲和、吸附形成氢键，其在水处理中，作为絮凝剂，可用于城市污水、生活污水、工业废水等的处理以及各种地下水和工业悬浮液固液分离工程中。PAM是目前世界上应用最广、效能最高的高分子有机合成絮凝剂、沉降剂及助滤剂，它的絮凝效果远远优于无机絮凝剂，其品种多，规格全，用量小，成本低，效率高，生成的泥渣少，后处理容易。PAM在水处理中用作絮凝剂，主要有以下几种情况：

1、减少絮凝剂用量。在达到同等水质的前提下，PAM作为助凝剂与其它絮凝剂配合使用，可大大降低絮凝剂的使用量。

2、改善水质。在原水处理中与活性炭等配合使用，可用于生活水中悬浮颗粒的凝聚、澄清；在污水处理中用作污泥脱水；在工业水处理中用作一种重要的配方药剂。

3、提高絮体强度与沉降速率，减少了无机絮凝剂的使用量，避免循环冷却系统的腐蚀与结垢。

 

纺织、印染工业

在纺织工业中，PAM作为织物的上浆剂和整理剂，可以生成柔顺、防皱、耐霉菌的保护层，利用它的吸湿性强的特点、较好的成膜性及浆膜的光滑度、高强低弹性、对纤维良好的亲和性、与天然浆料和合成浆料良好的互溶性，能减少纺细纱时的断线率，防止织物的静电和阻燃。用作印染助剂时，PAM可使产品附着牢度大，鲜艳度高，还可作为漂白的非硅高分子稳定剂及匀染剂纺织助剂等。此外，PAM还可用于纺织印染污水的高效净化剂、脱色剂等。

 

农业

PAM作为土壤结构改良剂，可有效改善土壤结构，增加土壤表层颗粒间的凝聚力，增大土壤表面粗糙度，降低土壤容重，使土壤颗粒和孔隙结构保持稳定，防止土壤结皮，增加土壤的入渗，防止土壤流失以及抑制土壤水分蒸发等。PAM通过对土壤结构的改善，增加了土壤水稳性团粒数量，增强了土壤的透气、渗透性能，有效地增强了土壤的抗蚀能力，用PAM处理过的土壤具有很好的保水、保土、保肥、增产的效果。

 

医药工业

PAM及疏水缔合衍生物由于分子链上同时带有亲水与憎水基团，使其水凝胶具有温敏性，它在水中的溶胀性在某一临界温度随温度的微小变化发生激烈的突变，体积变化可达几十到几百倍，可以做成智能性凝胶，用于药物的控制释放和酶的包埋、蛋白质电泳、人工器官材料、接触眼镜片等。PAM水凝胶早在20 世纪80 年代就开始应用于整形美容外科，大部分用于乳房增大和塑型，还可用于软组织填充，比如薄唇变厚、大小腿外形塑造。另外，PAM可用作分离抗菌素的絮凝剂，用作药片的赋型粘接剂以及药物缓释剂等。

 

造纸工业

PAM在造纸工业中的应用主要表现在两个方面：一是提高填料、颜料等的存留率，以降低原材料的流失和对环境的污染；二是提高纸张的强度。PAM用作分散剂，可以改善纸页的均匀度，促进长纤维在抄纸时的分散，增加纸浆液的稳定性及填料和颜料的粘结性；用作增强剂，能有效地提高纸张的强度，提高纸张的抗撕性和多孔性；用作助留剂、滤水剂、沉降剂，能提高填料粒子和细小纤维的存留率，加速脱水速度，有利于提高过滤和沉淀等回收设备的效率，减少污染。

 

矿冶工业

PAM在矿冶工业中的应用主要涉及采矿、选矿和冶金，在这些过程中需要使用大量的水，最后常需回收水中的有用固体，并将废水净化回收利用。应用PAM作为絮凝剂和助滤剂，可促进有用固体矿物的快速下沉，加速细粒物料的浓缩、液体的澄清和泥饼的脱水，从而可提高生产效率，减少尾矿流失和水消耗，降低设备投资和加工成本，并避免环境污染。铀矿提取是PAM最早的重要应用领域之一，用酸或磺酸盐溶液沥取铀矿石时，在沥取物的浓缩和过滤中，添加PAM进行处理非常有效。PAM在选煤厂中，其主要用于两方面：一是在煤泥水深度净化浓缩机中，加速煤泥沉降，降低溢流水浓度；二是在真空过滤机或压滤机中，改善滤饼结构，降低滤饼水分，提高过滤速度。

 

建筑工业

在建筑工业中，PAM可以增强石膏水泥的硬度，提高湿法水泥制造中沉降槽的生产能力和水泥的可滤性，改善窑料均一性，加速石棉水泥的脱水速度。用高压水柱切割金属或大理石时，在水中添加极少量的PAM便可极大地提高切割效率。PAM可用作涂料增稠分散剂、锯石板材冷却剂以及陶瓷粘接剂，可用作墙板（纸）、石棉制品等的胶粘剂。PAM还可用作矿床、池塘、水坝、地基等的灌浆材料，可增强土壤团粒结构的坚固性，增加土壤结构的承载负荷。PAM凝胶可用于建筑物的填缝、修复及堵漏。此外，PAM还可以用作隧道、水坝等工程堵水固沙的化学灌浆和水下、地下建筑物的防腐剂等。

 

其他工业

在电镀工业中，添加PAM可改善金属在阴极沉积的质量，并增加电流效率，能使金属沉淀匀化，使镀层更加光亮。在养殖业中，PAM可改善水质，增加水的透光性能，从而改善水的光合作用。在游泳池水里添加极少量PAM共聚物，可抑制游泳池表面水份蒸发。PAM水凝胶还可用于凝胶炸药、电池的凝胶电解液、火箭燃料中使用的凝胶联胺、色谱柱等。此外，PAM涂于船舶表面，可降低航行阻力。PAM尚可用作金属铸造中的砂模胶合剂，金属的防锈保护膜以及油墨、乳胶漆的稳定剂等。