两性离子型聚丙烯酰胺(AmPAM)是一种大分子链 节上同时含有阴、阳离子基团的高分子聚合物，对其研 究始于二十世纪80年代，一些发达国家80年代就有 AmPAM产品投放市场，且品种和产量逐年増加[1]。二十 世纪90年代以来，因水溶性、抗盐性好，国外对AmPAM 的研究和开发趋于活跃[2-3]，其中美国、日本开发的两性 离子型聚丙烯酰胺[4-5]在技术和经济上己具有工业价值。 我国对AmPAM的研究和开发虽然起步较晚，但发展十 分迅速，有关AmPAM研发成果的报道也逐年増加。

AmPAM兼有阴、阳离子性基团的特点，能够处理各 种不同性质的废水，特别是对污泥脱水，不仅有电性中 和、吸附架桥作用，而且还有分子间的“缠绕”包裹作用， 使处理的污泥颗粒粗大，脱水性好[6]。由于其特殊优点，

AmPAM现己被广泛应用于水处理剂、造纸和新型油田 高分子化学剂等领域。目前，有关AmPAM性质和应用 的研究己引起世界学者越来越多的关注。

1两性聚丙烯酰胺的制备

目前，国内外采用的两性聚丙烯酰胺的制备方法主 要分为大分子改性法和单体共聚法。

1.1大分子改性法

所谓大分子改性法一般是指利用聚丙烯酰胺自身

的活性基团酰氨基，通过水解和Mannich反应或Hoffimmn反应制备两性聚丙烯酰胺的方法。

通过Mannich反应制备出两性聚丙烯酰胺，并进行了 合成条件的优选试验，发现用氯化铵和盐酸季铵化可増 加产物的稳定性。近些年来，有关两性聚丙烯酰胺的改性 制备工艺有了较大发展，张环[8]等开发了一种对非离子聚 丙烯酰胺进行改性制备两性聚丙烯酰胺絮凝剂的新方 法，即首先采用无水乙醇与三甲胺、环氧氯丙烷合成季胺 盐型阳离子剂，再进行改性，使得PAM的阳离子化和阴 离子化反应可同时进行，且反应简便，较易控制。刘中卫[9] 等针对两性聚丙烯酰胺制备过程中极易发生的阴离子和 阳离子不相容的问题，利用阴离子型聚丙烯酰胺进行 Mannich反应，再对其进行季胺化，制备了两性聚丙烯酰 胺，并发现碳酸二甲酯具有更好的季胺化效果。李振泉[10] 等在少量阴离子疏水单体4- (W-丙烯酰氧乙氧基)苯 甲酸(PEBA的参与下，合成了改性的丙烯酰胺(AM)- 丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC共聚物。

通过Mannich反应或Hoffimann反应改性制得两性

聚丙烯酰胺的方法，虽然简单易行，可现场操作，但仍有 一些缺点，如反应中存在的游离甲醛和二甲胺使其产品 的溶解性和存储稳定性较差，而且阴、阳离子比例不易 调节。因此需要对其进行季胺化才能使产品稳定性提 高，并在大范围的pH值内显示阳离子性。但是Mannich 反应的季胺化试剂硫酸二甲酯（或氯化烷和Hoffimann 反应的季胺化试剂高浓度次氯酸钠均有剧毒，会对环境 造成危害。两性离子型聚丙烯酰胺的研究进展,刘中卫[9]等针对这一问题尝试了新的季胺化 试剂，发现用碳酸二甲酯做季胺化试剂不仅环保，而且 具有较好的絮凝效果和较广的使用范围。

1.2单体共聚法

单体共聚法一般是指丙烯酰胺与其它具有聚合反 应活性的烯基类阳离子单体、阴离子单体发生共聚反应 以制备两性聚丙烯酰胺的方法。以丙烯酰胺、DMC、丙烯 酸为原料在一定条件下共聚为例，反应方程式如下： 

 

 

f性聚丙烯酰胺乳液对铝土矿赤泥的絮凝效果显著。用导致茼分子链降解和交联，使产品溶解性变差

根据聚合物共聚理论及单体AM和其他阴、阳离子 单体的Q值与e值可知，在两性聚丙烯酰胺的分子链 上，阴离子单元、阳离子单元和非离子单元主要以交替 分布为主[11]。其中常见的阳离子单体有甲基丙烯酰氧乙 基三甲基氯化铵（DMC、二甲基二烯丙基氯化铵 (DMDAAC、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AETMAC和 丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐(DAC等。其中，DMC作为 AmPAM的阳离子聚合单体应用较为普遍；阴离子单体 主要有 RC=CR- COOH 和 RC=CR(COOH) 2[12]，其中常用 的是丙烯酸或其钠盐。

近年来，有关单体共聚法制备两性聚丙烯酰胺的报 道也日益増多。陶征红[13]等采用泡沫体系分散聚合法， 用丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵（DAC)、丙烯酰胺 (AM)、丙烯酸钠、丙烯酸(AA)制备了相对分子质量高 且溶解性好的两性聚丙烯酰胺[P (DAC- AM- AA]。彭 晓宏[14]等人采用反相乳液聚合法合成了特性粘数最高 可达26.7 dL/g的两性聚丙烯酰胺乳液，发现这种速溶 朱胜庆[15]等人采用疏水单体全氟辛基乙基丙烯酸酯 (FMK2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰 胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMD通过 自由基胶束共聚合成了 P (FM-AMPS-AM-DMC)四元 共聚物，即氟碳型两性聚丙烯酰胺(FPAM)絮凝剂。结 果表明，FPAM水溶液中存在强烈的分子间缔合作用， 用于净化洗煤水、污泥脱水等具有良好的效果，与无机 絮凝剂聚合氯化铝复配时絮凝效果更好。

单体共聚法合成两性聚丙烯酰胺的优点是反应易 控制，引入的功能团含量准确，两性离子型聚丙烯酰胺的研究进展,有效成分含量高，使用范 围广。由于产品不需要进行任何分离，水溶液共聚反应 液可直接用于纸厂生产，因此基本没有“三废”排放，且 投资设备少，生产成本低。目前国外的两性聚丙烯酰胺 产品基本上采用这种工艺合成。近几年，国内有关共聚 法制备两性聚丙烯酰胺的报道也越来越多。但这种共聚 方法也并非完美，存在一定的缺点，如聚合溶液质量分 数低；同时在制成粉状产品过程中，高温烘干和剪切作

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干强剂咖-D ,并进一步研究了娜-1干强剂对纸张_学世界，麵仙养抵

内外的科研工作者正试着改变引发剂的种类或改变聚 合方法等解决上述问题，并取得了一定进展。

2两性聚丙烯酰胺的应用

两性聚丙烯酰胺因兼有阴、阳离子基团而具有独特 的性质，是一类多功能的水溶性高分子材料，现己在水处 理、造纸、油田开采等领域表现出了十分重要的应用潜力。 2.1在水处理方面的应用

两性聚丙烯酰胺在水处理方面主要用作絮凝剂、污 泥脱水混凝剂等。

两性聚丙烯酰胺絮凝剂因其结构的特点而比较适 宜于处理其他絮凝剂难以处理的场合，而且还可在大范 围的pH范围内使用。不仅可除去废水中的悬浮物和胶 体，而且可除去一般絮凝剂难以除去的物质一废水中 的溶解物(如有色物质、腐植酸及表面活性剂等)。这是 因为两性聚丙烯酰胺中的阴、阳离子基团能与色度物 质、腐植酸类物质及表面活性剂等发生络合（螯合)作 用，再通过絮凝沉淀达到净化的目的，因此可望在印染 废水处理、微污染给水处理及真溶性有机物的去除方面 起到积极的作用。庄犠[16]制备的两性聚丙烯酰胺乳液 AmPAM对生活污水的絮凝性能研究结果表明，当絮凝 剂用量为12.5mg/L，pH值为6,温度为30°C时，絮凝效 果最佳，且明显优于阳离子絮凝剂。

两性聚丙烯酰胺因为兼有阴、阳离子基团的特点，不 仅具有电中和、吸附架桥作用，而且还有分子间的“缠绕” 包裹作用，所以具有较好的脱水性能。它对不同性质、不同 腐败程度的污泥都有较好的脱水和助滤作用，得到的泥饼 含水率低，且用量较少，所以成为国内外研究的热点。

2.2在造纸工业中的应用

两性聚丙烯酰胺在造纸工业中主要用作纸张干强剂 和助剂。废纸原料由于纤维短、杂质多和机械强度差等缺 点，严重影响了纸张和纸板的强度。因此，需要添加干强 剂以提高纸张强度。两性聚丙烯酰胺除具有能弥补阴、阳 离子型聚丙烯酰胺各自的不足，调节系统阴、阳电荷的离 子平衡等优点外，两性离子型聚丙烯酰胺的研究进展,还可防止抄造系统白水循环利用时可 能发生的电荷逆转问题。两性助剂比阳离子助剂能更有 效地提高纸页的强度、填料留着率和纸机的滤水性，从而 提高纸机车速，大大减轻白水处理负荷。徐青林[17]等研究 了新型结构两性聚丙烯酰胺的増强、助留助滤作用，结果 表明，其对各种废纸浆及非木材纸浆均具有良好的増强、 助留助滤效果，可与硫酸铝复配使用，而且具有很好的辅 助施胶效果。许桂红1]等人合成了两性聚丙烯酰胺纸张 的増干强作用、对浆料系统的助留效果和对白水系统电 导率的影响。结论表明，与阳离子聚丙烯酰胺类増干强剂 相比，两性聚丙烯酰胺类増干强剂对于废纸浆抄纸有更 好的増强效果。

2.3 在采油等方面的应用

目前我国己经进入二次甚至三次采油阶段，具有抗 温、抗盐、抗剪切的两性聚丙烯酰胺将为提高石油开采 率发挥其独特的性能。有研究表明，具有“反聚电解质效 应”的两性聚丙烯酰胺是理想的高温、高盐油藏聚合物 驱油剂[19]，并被称为提高原油采收率的第二代聚合物。 罗文利[20]等人用制得的两性聚丙烯酰胺做驱油试验，结 果表明，在相同的条件下两性聚合物的采收率比部分水 解的聚丙烯酰胺提高4.3°%，最终采收率可达80°%。

在油田领域内，聚丙烯酰胺还可用作钻井液的増稠 剂、泥浆的降粘剂、降滤失剂、堵水调剖剂等。此外，两性 聚丙烯酰胺也可应用于矿物筛选、高吸水性树脂、皮革 复鞣剂、表面活性剂和土壤改良等方面。

3研宄趋势及展望

两性聚丙烯酰胺AmPAM用途广泛，性能优越，可 以预见在不久的将来其会在更多的领域表现出重要的 应用前景。近些年来，研究人员己在AmPAM的合成和 应用方面取得了很大的进展，然而仍有许多机理、性能 问题有待进一步研究，为此对以后工作提出以下建议：

(1)进一步开展降低产品成本，提高产品性能的研 究，比如用来源丰富、价格低廉的天然高分子为原料，与 阴、阳离子单体进行三元或四元共聚制备AmPAM。

(2)光引发聚合作为一种新的聚合方法己在 NPAM、APAM以及CPAM的研究中显示了其独特的优 点。目前，国内有关光引发聚合制备AmPAM的研究尚 少，应对其从机理、合成工艺以及应用性能上进行更深 入的研究。

(3)应加强AmPAM的结构与应用性能关系的研 究，两性离子型聚丙烯酰胺的研究进展,如阴、阳离子度、分子量等对应用性能的影响规律。 这将有助于稳定产品质量，促进产品的工业化。

(4)应用现代研究手段，加强对AmPAM的应用性 能与作用机理之间关系的研究，为产品的应用提供理论 指导。

(5)进一步扩展AmPAM的应用范围，使其在更多 领域里得到应用，最大限度地发挥其优势作用。