两性聚丙烯酰胺（AmPAM)的分子结构较为独特，因而具有特殊的性质。它是一种人工合成的多功能高分子聚电解质，分子链上同时含有阴、阳离子基团，具有很好的水溶性、很高的分子量和良好的粘性容量。其阴离子基团通常有羧基、硫酸基或磷酸基，阳离子基团通常有季铵盐基、吡啶嗡离子基或喹啉嗡离子基。阴离子基团可以通过酰胺基水解制得，也可以通过酰胺基的反应接枝聚合，阳离子基团一般是通过接枝获得，也可以通过酸胺基团的反应活性接枝聚合上去。

    聚丙烯酰胺的合成：

    丙烯酰胺和丙烯酸的共聚反应

    将丙烯酸和丙烯酰胺单体配成一定浓度水溶液，用10%的氢氧化钠溶液调节pH值，在氮气保护下，于60℃以适量过硫酸钾－脲作氧化还原型引发剂，引发共聚3h，得丙烯酸－丙烯酰胺共聚物。该共聚物为阴离子型聚丙烯酸类水溶性高分子。

    Mannich改性：

    将一定浓度的聚丙烯酰胺溶液加入到恒温水浴中的四口烧瓶中,加温到一定温度后,加入甲醛和二甲胺(摩尔比为1∶1.2)的预混液,反应一定时间后取出备用。将共聚物在pH=10和50℃下进行Mannich反应，即用共聚物中丙烯酸摩尔数1.1倍的甲醛和二甲胺改性，得叔胺型两性聚丙烯酸类水溶性高分子。

    引发剂浓度的影响：

    按自由基聚合规律，引发剂浓度增加，在同样温度下，体系中的自由基浓度增加，引发速率加快，提高引发剂用量有利于提高聚合物的粘度，即提高分子量，但是引发剂用量增加到一定用量时，继续增大引发剂用量，会发生交联，聚合物的分子量反而下降。由图1可知，将引发剂的浓度应以0.6%为宜。

    单体浓度的影响：

    从图2可以看出，随着单体浓度的增加，分子量不断增加，但当单体浓度达到30%后，分子量增加趋势减缓，因此控制单体浓度在30%。

    pH值的影响

    在聚合中，介质的pH值影响反应和聚合物的结构性质，较低pH值下（<7）聚合易伴生分子内和分子间的酰亚胺化反应，形成支链或交联型产物；在较高ph值下（>7），单体分子或聚合物变成含有羧基的共聚物。因为本实验采用共聚法要制得一定水解度的产品，因而我们在酸性条件下聚合。

    从图4可以看出，pH值从4到6.5范围内，随pH值升高，分子量增加较快；pH值在3时，分子量也较大。但由于pH值过低，对反应设备和贮存设备要求较高，而且交联严重，因而我们选用pH值在6.5左右。

    反应温度的影响

    从图5可以看出，聚丙烯酰胺胺化度随反应温度的升高而增加，但温度达到50℃后，胺化度提高不明显，并且在高温条件下,加快了交联反应速度,导致交联产物增加,因而一般控制温度在50℃。

    反应时间对胺化度的影响

    从图6中可以看出，随着反应时间的延长，产物的胺化度提高，当反应至3h，胺化度已达22.5％，继续反应胺化度增加不明显，有时甚至下降，这是因为长时间在较高温度下反应,加速了羟甲基团间交联反应和产品水解所致。从经济的角度考虑，将反应时间定为3h。

    絮凝剂用量的影响：

    从图7可以看出，沉降率随着絮凝剂浓度的增加先增后减，当絮凝剂浓度为10mg/L时，沉降率达到最大值92.6％。

    pH值的影响：

    高岭土悬浊液pH值的变化对悬浊液絮凝性能的影响如图8所示。从图8可以看出，与阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺相比，两性型聚丙烯酰胺在pH=2－10范围内絮凝效果都很好，即pH适用范围较宽，而且两性型聚丙烯酰胺的絮凝效果受pH值变化的影响较小，因而在实际应用中适应性也较强。

    结论：

    1.丙烯酰胺单体和丙烯酸单体共聚反应，单体浓度30％，采用氧化还原引发体系，pH值6.5左右，制得阴离子丙烯酰胺共聚体。

    2.丙烯酸－丙烯酰胺共聚反应中，当引发剂浓度为0.6%，单体浓度为30%，pH值为6.5，分子量可达到400万以上。

    3.Manich反应中，当原料配比（mol比）PAM:HCHO:(CH3)2NH为1:1:1.2，反应温度50℃，反应时间3小时，胺化度可达25.8％。

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