โพลีอะคริลาไมด์ (PAM) เป็นโพลีเมอร์สังเคราะห์ที่ใช้เป็นหลักในการจับตัวเป็นก้อน การแข็งตัว และคุณสมบัติการเพิ่มความหนืด บทบาทของโพลีอะคริลาไมด์โพลีเมอร์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งาน แต่หน้าที่หลักบางประการ ได้แก่:

1. การตกตะกอนและการแข็งตัว: โพลิอะคริลาไมด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการบำบัดน้ำและน้ำเสีย เพื่ออำนวยความสะดวกในการรวมตัวและการกำจัดอนุภาคแขวนลอย สารอินทรีย์ และสารคอลลอยด์ มันทำหน้าที่เป็นตัวช่วยตกตะกอนหรือช่วยตกตะกอนโดยการจับกับอนุภาคและอำนวยความสะดวกในการเชื่อมโยงและการรวมตัวของพวกมัน ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของฟล็อคขนาดใหญ่ขึ้นที่สามารถแยกออกจากเฟสของเหลวได้อย่างง่ายดายผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การตกตะกอนหรือการกรอง

2. การปรับความหนาและความหนืด: โพลีอะคริลาไมด์ขึ้นชื่อในเรื่องความสามารถในการเพิ่มความหนืดและปรับปรุงคุณสมบัติทางรีโอโลยีของสารละลายที่เป็นน้ำ มันสร้างโครงข่ายโพลีเมอร์ที่ยืดหยุ่นและละลายได้ในน้ำ ส่งผลให้มีความหนืดของสารละลายเพิ่มขึ้น คุณสมบัตินี้มีประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เครื่องสำอาง สิ่งทอ และปิโตรเลียม โดยที่ PAM ถูกใช้เป็นตัวทำให้ข้น สารยึดเกาะ หรือสารทำให้คงตัวเพื่อเพิ่มเนื้อสัมผัส การไหล หรือความเสถียรของผลิตภัณฑ์

3. สารลดแรงต้าน/ลดแรงเสียดทาน: ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมบางอย่าง เช่น การขนส่งน้ำมันผ่านท่อหรือระบบชลประทาน การไหลเชี่ยวสามารถนำไปสู่การใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นและการสูญเสียจากแรงเสียดทาน โพลีอะคริลาไมด์สามารถใช้เป็นสารลดแรงต้านหรือสารเติมแต่งต้านการเสียดสีเพื่อลดความต้านทานการไหลและปรับปรุงประสิทธิภาพของการขนส่งของไหล โพลีเมอร์ออกฤทธิ์โดยการปรับเปลี่ยนรูปแบบการไหลและลดความปั่นป่วนในระบบ

4. การควบคุมการพังทลายและเสถียรภาพของดิน: โพลีอะคริลาไมด์ถูกนำมาใช้ในการเกษตรและแนวทางการจัดการที่ดินเพื่อลดการพังทลายของดิน ปรับปรุงโครงสร้างของดิน และเพิ่มการควบคุมตะกอน PAM สามารถจับอนุภาคดินเข้าด้วยกัน เพิ่มการเกาะตัวกันและป้องกันการกัดเซาะที่เกิดจากน้ำไหลบ่า นอกจากนี้ยังสามารถช่วยในการแทรกซึมของน้ำ การเก็บความชื้นในดิน และการงอกของเมล็ดในสภาพดินที่แห้งแล้งหรือเสื่อมโทรม

5. การนำน้ำมันกลับมาใช้ใหม่: ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม โพลีอะคริลาไมด์ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการนำน้ำมันกลับมาใช้ใหม่ (EOR) สามารถฉีด PAM เข้าไปในแหล่งกักเก็บน้ำมันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการกวาดและการแทนที่น้ำมันจากการก่อตัวของหินที่มีรูพรุน ช่วยลดการเคลื่อนที่ของน้ำที่ฉีด สร้างโปรไฟล์การไหลที่ดี และเพิ่มประสิทธิภาพการแทนที่ด้วยกล้องจุลทรรศน์ ส่งผลให้การผลิตน้ำมันเพิ่มขึ้น

6. การทำกระดาษและการแปรรูปสิ่งทอ: โพลีอะคริลาไมด์มักใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษและเยื่อกระดาษเพื่อช่วยในการกักเก็บและการระบายน้ำ ช่วยปรับปรุงการกักเก็บอนุภาคละเอียด สารตัวเติม และเส้นใยในกระบวนการผลิตกระดาษ ส่งผลให้คุณภาพกระดาษดีขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต PAM ยังพบการใช้งานในการแปรรูปสิ่งทอ ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นตัวแทนปรับขนาด สารยึดสี หรือสารหล่อลื่น เพื่อปรับปรุงกระบวนการผลิตและคุณสมบัติของสิ่งทอ

สิ่งเหล่านี้คือบทบาทหลักบางประการของโพลีอะคริลาไมด์โพลีเมอร์ในอุตสาหกรรมและการใช้งานต่างๆ ข้อกำหนดบทบาทและประสิทธิภาพเฉพาะอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานและผลลัพธ์ที่ต้องการในแต่ละกรณี

เกี่ยวกับวิธีการสังเคราะห์โพลีอะคริลาไมด์ โดยทั่วไปมีสองวิธีหลัก:

1. โพลีเมอไรเซชันของสารละลาย: วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการโพลิเมอไรเซชันของโมโนเมอร์อะคริลาไมด์ในสารละลายที่เป็นน้ำโดยใช้ตัวเริ่มปฏิกิริยาทางเคมี เช่น แอมโมเนียมเพอร์ซัลเฟต (APS) และตัวรีดิวซ์ เช่น N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine (TEMED) ). โดยทั่วไปปฏิกิริยาจะดำเนินการภายใต้อุณหภูมิและสภาวะ pH ที่ควบคุม การเกิดพอลิเมอไรเซชันเริ่มต้นโดยการก่อตัวของอนุมูลอิสระ ซึ่งเริ่มต้นการเชื่อมโยงข้ามและการขยายสายโซ่ของโมโนเมอร์อะคริลาไมด์เพื่อสร้างสายโซ่โพลีอะคริลาไมด์

2. โพลีเมอไรเซชันแบบอิมัลชัน: ในวิธีนี้ โมโนเมอร์อะคริลาไมด์จะถูกกระจายตัวในเฟสน้ำมัน (โดยปกติจะเป็นไฮโดรคาร์บอน) พร้อมด้วยอิมัลซิไฟเออร์และน้ำ อิมัลซิไฟเออร์ส่งเสริมการก่อตัวของไมเซลล์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นภาชนะปฏิกิริยาสำหรับการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน ปฏิกิริยานี้เริ่มต้นโดยตัวริเริ่มอนุมูลอิสระที่คล้ายคลึงกันในสารละลายโพลิเมอไรเซชัน และเกิดขึ้นโดยการแพร่กระจายของโมโนเมอร์ไปยังไมเซลล์ อนุภาคโพลีอะคริลาไมด์ที่เกิดขึ้นมักจะอยู่ในรูปของลาเท็กซ์ และสามารถทำให้เสถียรได้เมื่อมีสารลดแรงตึงผิวอยู่บนพื้นผิว

วิธีการสังเคราะห์ทั้งสองนี้สามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อควบคุมน้ำหนักโมเลกุล ความหนาแน่นของประจุ และคุณสมบัติอื่นๆ ของโพลีอะคริลาไมด์โพลีเมอร์ที่ได้ โดยการปรับพารามิเตอร์ของปฏิกิริยา ความเข้มข้นของโมโนเมอร์ หรือการรวมโมโนเมอร์หรือสารเชื่อมขวางเพิ่มเติมเข้าด้วยกัน

สิ่งสำคัญที่ควรทราบก็คือการสังเคราะห์โพลีอะคริลาไมด์จำเป็นต้องมีมาตรการด้านความปลอดภัยและแนวทางปฏิบัติในการจัดการที่เหมาะสม เนื่องจากความเป็นพิษของโมโนเมอร์อะคริลาไมด์ โดยทั่วไปการผลิตโพลีอะคริลาไมด์ทางอุตสาหกรรมจะใช้ระเบียบวิธีด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของพนักงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อม