第一節(jié) 固體丙烯酰胺的概述

丙烯酰胺是一種白色晶體化學(xué)物質(zhì)，是生產(chǎn)聚丙烯酰胺的原料。聚丙烯酰胺主要用于水的凈化處理、紙漿的加工及管道的內(nèi)涂層等。淀粉類食品在高溫（>120℃）烹調(diào)下容易產(chǎn)生丙烯酰胺。（可行性 研究 報告）

第二節(jié) 固體丙烯酰胺的合成

硫酸水合法

丙烯腈和水在硫酸存在下水解成丙烯酰胺的硫酸鹽，然后用液氨中和生成丙烯酰胺和硫酸銨：

CH2=CHCN+H2O+H2SO4

─→CH2=CHCONH2·H2SO4

CH2=CHCONH2·H2SO4+2NH3

─→CH2=CHCONH2+(NH4)2SO4

此法的缺點是副產(chǎn)大量價值低廉、肥效不高的硫酸銨，又存在嚴重的硫酸腐蝕和污染等問題。

催化水合法

丙烯腈與水在銅系催化劑的作用下，于70～120℃、0.4MPa壓力下進行液相水合反應(yīng)。

CH2=CH-CN+H2O─→CH2=CHCONH2反應(yīng)后濾去催化劑，回收未反應(yīng)的丙烯腈，丙烯酰胺水溶液經(jīng)濃縮、冷卻得丙烯酰胺結(jié)晶。該法工藝流程簡單，丙烯酰胺的選擇性和收率可高達98%以上。

生化法

生物法制取丙烯酰胺。系將丙烯腈、原料水和固定化生物催化劑調(diào)配成水合溶液．催化反應(yīng)后分離出廢催化劑就可得到丙烯酰胺產(chǎn)品 其特點是：在常溫常壓下反應(yīng)．設(shè)備簡單，操作安全；酶的特異性能使選擇性極高．無副反應(yīng)。采用J-1菌種時．反應(yīng)溫度為5～15℃，pH為7～8，反應(yīng)區(qū)丙烯腈質(zhì)量分數(shù)為1%~ 2%，丙烯腈轉(zhuǎn)化率為99.99%，丙烯酰胺選擇性為99.98%．反應(yīng)器出口丙烯酰胺質(zhì)量分數(shù)接近50%：失活的酶催化劑排出系統(tǒng)外的量小于產(chǎn)品的0.1% ：無需離子交換處理，使分離精制操作大為簡化：產(chǎn)品濃度高．無需提濃操作：整個過程操作簡便，利于小規(guī)模生產(chǎn)。

生化法技術(shù)最早由日本日東化學(xué)公司于1985年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。規(guī)模為4 000 t/a 1991年已達1．4萬t/a規(guī)模。

微生物法丙烯酰胺開創(chuàng)了國內(nèi)生物法生產(chǎn)大宗化工產(chǎn)品、材料的先河，突破了國內(nèi)高相對分子質(zhì)量、超高相對分子質(zhì)量聚丙烯酰胺的生產(chǎn)技術(shù)，并拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。從產(chǎn)品純度上看，化學(xué)法丙烯酰胺中含有微量銅離子和其他金屬離子．反應(yīng)活性受到一定的影響 而微生物法丙烯酰胺則不存在這個問題．反應(yīng)活性非常高．而反應(yīng)活性決定了用丙烯酰胺做衍生物的反應(yīng)速度和產(chǎn)率由于產(chǎn)品純度高．因而聚合度高．特別適合于生產(chǎn)“三次采油”用聚丙烯酰胺 另外．從成本上看。僅原料消耗一項。微生物法就具有很大優(yōu)勢．丙烯腈單耗為0.76 t/t。而化學(xué)法為0.82 t/t。特別是萬噸級以上規(guī)模，其成本優(yōu)勢將更加明顯。可以說，微生物法從根本上“打倒” 了化學(xué)法從長遠來看．微生物法肯定會取代化學(xué)法．這只是時間的問題。

丙烯酰胺主要在高碳水化合物、低蛋白質(zhì)的植物性食物加熱(120°C 以上)烹調(diào)過程中形成。140-180℃為生成的最佳溫度，而在食品加工前檢測不到丙烯酰胺；在加工溫度較低，如用水煮時，丙烯酰胺的水平相當?shù)?。水含量也是影響其形成的重要因素，特別是烘烤、油炸食品最后階段水分減少、表面溫度升高后，其丙烯酰胺形成量更高；但咖啡除外，在焙烤后期反而下降。丙烯酰胺的主要前體物為游離天門冬氨酸（土豆和谷類中的代表性氨基酸）與還原糖，二者發(fā)生Maillard反應(yīng)生成丙烯酰胺。食品中形成的丙烯酰胺比較穩(wěn)定；但咖啡除外，隨著儲存時間延長，丙烯酰胺含量會降低。

第三節(jié) 固體丙烯酰胺的生產(chǎn)方法

方法一：水解法

水解法制得的丙烯酰胺，其丙烯酸鹽鏈節(jié)在大分子鏈上的分布是無規(guī)則的，它占大分子鏈上所有鏈節(jié)數(shù)的摩爾百分比即為水解度。共聚法相比，一般水解法制備的產(chǎn)物水溶性去屑因子（HD)不高，低于30%，理論上HD大于70%的產(chǎn)物應(yīng)通過共聚法制取，該法對水解溫度和事件有一定要求，同時水解過程中易發(fā)生大分子降解。

方法二：水溶液聚合反應(yīng)

水溶液聚合反應(yīng)時把反應(yīng)單體及引發(fā)劑溶解在水中進行的聚合反應(yīng)。該作法簡單、環(huán)境污染少且聚合物產(chǎn)率高，易獲得高相對分子質(zhì)量聚合物，是聚丙烯酰胺工業(yè)生產(chǎn)最早采用的方法，而且一直是聚丙烯酰胺工業(yè)生產(chǎn)的主要方法。對水溶液聚合 研究 已經(jīng)比較深入。

方法三：反相乳液聚合

反相乳液聚合及反相懸浮聚合之前都需要制備反相膠體分散體系，即將單體水溶液借助攪拌分散或乳化劑的油相中，形成水/油（W/0)非均相分散體系，然后加入引發(fā)劑進行游離基聚合。一般反相乳液聚合使用油溶性引發(fā)劑，多為陰離子型自由基引發(fā)劑和非離子自由基引發(fā)劑，而反相懸浮聚合多使用費水溶性引發(fā)劑，如過硫酸鹽等。 有關(guān)AM/AA反相乳液聚合機理的成核機理存在兩種看法：膠束成核及單體液滴成核。其動力學(xué)與典型正乳液聚合動力學(xué)有較大差別。

方法四：反相懸浮聚合

反相懸浮聚合時近10年發(fā)展起來的實現(xiàn)水溶性聚合物工業(yè)化生產(chǎn)的理想方法，1982年Di-monie利用電導(dǎo)、NMR、電鏡 研究 了AM反相懸浮聚合。

方法五：其他聚合方法

除了上述方法外還可以通過Mannich反應(yīng)、接枝共聚合復(fù)合作用等手段對丙烯酰胺及其衍生物的均聚物、共聚物進行改性。 Mannich反應(yīng)時在聚丙烯酰胺上引入胺類物質(zhì)，是聚丙烯酰胺獲得陽離子聚電接枝的重要途徑，常用的胺有二甲胺、二乙胺、二乙醇胺等。AM/AA常與淀粉接枝共聚來制備高吸水樹脂，或與其他大分子單體共聚從而將AM/AA接枝在某類膜。高相對分子質(zhì)量陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）廣泛用于石油開采，但HPAM耐鹽性較差。為了提高陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）耐鹽性，尚振平等人合成了端陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）大分子單體，并在水溶液中中用硫酸亞鐵/異丙苯過氧化氫氧化-還原體系引發(fā)丙烯酰胺、丙烯酸鈉與聚（β-氨基丙酸）大分子單體的共聚反應(yīng)，合成了（丙烯酰胺-CO-丙酸鈉）-g-（β-氨基丙酸）接枝共聚物。

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