摘要：綜述了聚丙烯酰胺（PAM）水溶液的物理化學性質。
聚丙烯酰胺（Polyacryamide，簡稱PAM）是一類重要的水溶性高分子聚合物，源于分子結構上的特性，聚丙烯酰胺具有特殊的物理化學性質，易通過接枝或交聯得到支鏈或網狀結構的多種改性物，廣泛應用于國民經濟各個行業，享有“百業助劑”之稱。隨著我國工業化迅速發展，聚丙烯酰胺應用范圍不斷擴大，需求量也不斷增加。
聚丙烯酰胺（PAM） 產品主要有3大劑型，即水溶液膠體、粉狀和乳液，每種劑型中都有不同離子型產品。根據PAM大分子鏈上官能基在水溶液中的離解性質，可將其分為陰離子型（CPAM）、陽離子型（APAM）、非離子型（NPAM）及兩性離子型。
PAM的應用主要視其水溶液的性質而定，因此需要了解聚丙烯酰胺水溶液的特性，對聚丙烯酰胺的擴大應用和工業化快速發展具有重要意義。
聚丙烯酰胺水溶液的性質
1、物理性質
PAM能以任意比例溶于水，溶解不受溫度影響，其水溶液為均一清澈的高黏度液體。在適宜的低濃度下，聚合物溶液可視為網狀結構，鏈間機械的纏結和氫鍵共同形成網狀節點；濃度較高時，由于溶液含有許多鏈-鏈接觸點，使得PAM溶液呈凝膠狀。
PAM水溶液與許多能和水互溶的有機物有很好的相容性，對電解質有很好的相容性，對氯化胺、硫酸鈣、硫酸銅、氫氧化鉀、碳酸鈉、硼酸鈉、硝酸鈉、磷酸鈉、硫酸鈉、氯化鋅、硼酸及磷酸等物質不敏感。
PAM水溶液的黏度不僅與相對分子質量、濃度、溫度有關，而且還受pH值、水解度及含鹽量等因素影響。在一定溫度下，黏度隨PAM分子量和濃度的增高而增加，近似可成對數關系，對高分子量的PAM而言，即使百分之幾的質量分數，其溶液已相當黏稠。升高溫度能降低黏度但不顯著。水解度增加，黏度增加，無機鹽的存在會使溶液黏度下降。pH的大小直接影響水解PAM分子中羧基的解離程度，進而影響分子在水中的伸展程度，使黏度發生變化。
PAM水溶液為假塑性流體，濃度稍高時機械纏繞足以影響黏度，其黏度隨剪切速率增加而下降，這是由于在剪切作用下大分子鏈伸展，堆積密度降低的結果。
PAM水溶液的穩定性已能滿足許多應用方面的要求，但會受物理應力和化學反應的影響，或因細微的鏈構象重排而使溶液在陳放數日或數周內，黏度越來越小，這將會降低它的使用效能。所以在制造和貯運時，要細心控制條件，一般貯存溫度不宜超過50℃或更低的溫度。其他因素包括剪切、光、超聲波和加熱都可使聚合物降解。
2、化學性質
2.1 水解反應
PAM在80-100℃堿性條件下，可以通過它的酰胺基水解而轉化為含有羧基的聚合物，這種聚合物和丙烯酰胺-丙烯酸鈉共聚物的結構相似。反應式如下：
由于水解產物中還含有酰胺基團，這表示酰胺基并未完全水解，因此這種水解產物稱為部分水解PAM。工業生產中，常采用在AM聚合前的溶液中加進堿，或者在聚合后的PAM膠體中拌進堿制造部分水解的PAM。用這種方法很容易得到水解度為30%（物質的量分數） 的陰離子PAM產品。但要制備高水解度（特別是70%以上） 的陰離子PAM產品時，要用AM和丙烯酸鈉共聚的方法。
2.2 交聯反應
PAM與甲醛水溶液在酸性條件下共熱可發生交聯反應，分子間的酰胺基通過亞甲基而交聯成不溶性凝膠。反應式如下：
凝膠生成速率隨PAM和甲醛的濃度及溫度增加而增加，乙二醛、脲醛樹脂、密胺樹脂、酚醛樹脂等均可與PAM發生交聯反應。
2.3 羥甲基化反應
在堿性條件下， PAM水溶液與甲醛在40-60℃可發生羥甲基化反應。反應式如下：
PAM和甲醛的羥甲基化反應在酸性和堿性條件下均可進行，在堿性條件（pH值8-10）時反應速率很快；而在酸性條件下反應進行得較慢。因為這時大多數甲醛都以鏈狀形式存在，降低了其有效濃度。在高pH值下，上述反應在室溫下也能進行，若加熱到100℃以上則發生交聯反應，生成不溶性凝膠。
2.4 磺甲基化反應
PAM與亞硫酸氫鈉和甲醛在堿性條件下反應，可在酰胺基上引入磺甲基生成陰離子衍生物—磺甲基化PAM。反應式如下：
2.5 霍夫曼降解反應
PAM可與次鹵酸鹽（如次氯酸鈉或次溴酸鈉） 在堿性條件下反應，該反應稱為霍夫曼降解反應。反應式如下：
2.6 胺甲基化反應
PAM與甲醛和胺在堿性條件下作用，可生成N-甲基化丙烯酰胺聚合物，該反應稱曼尼奇反應。反應式如下：
