天水聚丙烯酰胺共聚物的水解

 在PAM共聚物中，除丙烯酰胺单元水解外，其他共聚单体结构单元的水解也须考虑。一类共聚单体为N-取代丙烯酰胺。N-烷基单取代或双取代会使丙烯酰胺链节耐水解性明显地得到改善，如N,N-甲基丙烯酰胺。但随碳数的增多，共聚物的亲水性下降。在取代侧基上引入亲水性的原子或基团，如醚氧基、羟基、羧基、磺酸基等，则可提高链节的亲水性，如AMPS、N-2-甲基丁酸丙烯酰胺、N-羟丙基酰胺、N-羟乙基醚乙基丙烯酰胺等。你测得AAEE聚合物在碱性条件下的水解速率比聚丙烯酰胺慢得多；AMPS也已被证明在121℃具有较好的稳定性，只发生缓慢的水解，在中性及较长时间内仅由4%的水解。因此N-取代丙烯酰胺单体为提高丙烯酰胺类聚合物的耐水性提供了新的途径，也成为扩展丙烯酰胺聚合物的一个重要方向。然而取代基对耐水性的影响与其位置有关，当吸电子基团取代基位于烷基的a位上时，则会加速其水解过程，如N-羟甲基丙烯酰胺、N-氯甲基丙烯酰胺。

  基于（甲基）丙烯酰胺乙酯三甲基氯化铵单体的PAM共聚物是一类重要的阳离子絮凝剂，其脂基的水解速率远较酰氨基的快得多。在PH值大于6的温和条件下就可以发生显著的水解，水解产物为丙烯酸结构单元。随水解的进行，该共聚物的阳离子度下降，并转变为两性聚合物，从而显著改变阳离子型聚合物水溶液的性质和应用性能，甚至发生分子内和分子间阴阳离子缔合而产生浑浊。研究表明，在PH值小于6时水解较缓慢，但在PH值大于6时水解速率明显加快，且随PH值增加和温度升高而加速。在无缓冲剂存在下反应液的PH值随水解会逐渐降低。

  数据表明，水解速率还依赖于阳离子度，随阳离子度的增加水解速率会变，阳离子单体的均聚物则较难水解。13C-NMR研究表明，在睡觉诶产物中存在酰亚胺结构，水解对阳离子度的依耐性与邻位酰氨基参与生成酰亚胺有关，但也有人认为水解后产生的羧基阴离子静电排斥作用降低了局部OH-浓度所致。

  当阳离子单体采用甲基丙烯酰氧乙酯基三甲基氯化铵时，PAM共聚物的水解速率会降低。这也是甲基丙烯酰氧乙酯基三甲基氯化铵更广泛用于阳离子单体的主要原因。但此单体与AM共聚时的竞聚率差较大，会使共聚物的组成产生较宽的分布。

  此外，通过共聚改变AM结构单元结构也可能影响到AM结构单元的水解动力学过程。但这种影响机理尚不明确，可能与降低了PAM中生产酰亚胺的概率有关。如采用乙烯基吡咯烷酮与AM共聚，随VP含量的增加，AM结构单元的水解程度下降；等摩尔VP-AM共聚物在121℃下睡觉诶几个月后达水解平衡时，也只有40%的AM单元发生了水解，即羧基含量仅为总量的16%，此聚合物在较高盐浓度和高二价阳离子含量的水溶液中也不发生沉淀，表现出良好的耐温与抗盐性能。但当采用AMPS与AM共聚时，AMPS的引入则不能对AM的水解起保护作用，只能通过增加AMPS的含量来降低共聚物的水解度，从而增加耐温与抗盐性，比如质量组成40/60的AM/AMPS共聚物可应用在93℃的采油场合。很多被称为“耐温聚丙烯酰胺”的商业品种即为AMPS共聚型的PAM。