聚丙烯酰胺分子量計(jì)算結(jié)果及分析
將計(jì)算得各聚合物（聚丙烯酰胺）的特性黏度和黏均分子量列入表1。
表1 聚丙烯酰胺的特性黏度與黏均分子量
| 聚合物名稱 | H | C0/（g·mL-1） | [η]/（mL·g-1） | Mη/107 |
| KYPAM-1 | 1.387 | 0.0005 | 2774 | 2.644 |
| HPAM | 1.304 | 0.0005 | 2607 | 2.434 |
| MICROG | 0.2795 | 0.0005 | 559 | 0.313 |
表1數(shù)據(jù)顯示，KYPAM-1和HPAM的分子量超過2400萬，而反相乳液MICROG只有300多萬，這表明水溶液聚合法制備的聚丙烯酰胺分子量普遍較高，數(shù)量級在107，而反相乳液法制備的聚合物盡管具有一定的黏度，但其分子量難以提高。在相同濃度下，聚合物的分子量越大，其黏度越大，增黏效果也就越好。在鉆井液中聚丙烯酰胺作為增黏劑使用，就需要具備超高分子量，以提升其增黏效果。
反相乳液聚合物的特性黏度與實(shí)驗(yàn)合成過程中引發(fā)劑加量，體系pH值，聚合反應(yīng)溫度等因素有關(guān)。
大量研究表明：
① 引發(fā)劑含量過高時(shí)，聚合物交聯(lián)點(diǎn)間的相對分子質(zhì)量過小，聚合物的黏度降低;反之，則活性中心較少，聚合速率慢，導(dǎo)致交聯(lián)度下降，交聯(lián)點(diǎn)間的相對分子質(zhì)量過大，聚合物的黏度也減小。
② 聚合體系pH較小時(shí)，溶液呈酸性，聚合體系中存在大量的羧基負(fù)離子，且聚合物分子鏈上也存在部分羧基負(fù)離子。根據(jù)同性相斥的原理，羧基負(fù)離子妨礙單體與鏈自由基之間的接近，使聚合反應(yīng)難以進(jìn)行，導(dǎo)致產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量和黏度均較低。隨聚合體系pH的增加，溶液逐漸呈堿性，有一部分單體變成羧酸鹽。由于異性相吸作用，聚合體系中電離的正離子在羧基負(fù)離子周圍聚集，形成正離子屏蔽，使得產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量和黏度增加。
③ 聚合反應(yīng)的鏈引發(fā)活化能(>100kJ/mol) 通常較鏈增長活化能(20-30kJ/mol) 高，而鏈增長通常又是一個(gè)放熱反應(yīng)。提高反應(yīng)溫度可以使反應(yīng)體系中單體和自由基的擴(kuò)散速率增快，從而使得產(chǎn)物特性黏數(shù)上升。但聚合反應(yīng)溫度過高，聚合體系的黏度降低，易發(fā)生暴聚，乳膠顆粒變大，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生凝膠。
在實(shí)驗(yàn)室條件，我們可以通過尋找較佳配比、引發(fā)劑量以及體系pH值和反應(yīng)溫度，提高反相乳液聚合物的分子量。目前國內(nèi)外也致力于研究制備超高分子量聚丙烯酰胺，但存在技術(shù)及工藝難題，很難突破。
掃一掃，關(guān)注我們
