A poliakrilamid (röv. PAA) az akrilamidon és származékain alapuló polimerek és kopolimerek csoportjának általános neve .
Az IUPAC szabályai szerint a fő név poli(2-propénamid) vagy poli(1-karbamoil-etilén) , általános képlete (-CH 2 CHCONH 2 -) n .
Az akrilamid (AA) és más telítetlen amidok alapú polimerek szintézisének fő módszere a gyökös polimerizáció, amely minden ismert módszerrel elvégezhető: ömlesztett kristályos és olvadt monomerekben, oldatban, emulzióban és szuszpenzióban. Mindegyik módszernek megvannak a maga sajátosságai, amelyek meghatározzák a polimerek tulajdonságait és a gyártás műszaki és gazdasági mutatóit. Az alábbiakban az AA és más telítetlen amidok különböző szintézismódszerekkel történő homopolimerizálásának szabályszerűségeit és technológiai vonatkozásait tekintjük át. Ezen túlmenően, ebben a fejezetben az AA más monomerekkel való polimerizációjának sajátosságairól és az AA különböző polimerekhez való ojtásának sajátosságairól is olvashat.
A homogén polimerizáció olyan oldószerekben végzett polimerizációs eljárásokat foglal magában, amelyekben a monomer és a polimer egyaránt oldódik. A poliakrilamid (PAA) esetében kevés az ilyen oldószerek száma: víz, formamid, ecetsav és hangyasav, dimetil-szulfoxid (DMSO), valamint néhány víz-szerves keverék. Ezenkívül a PAA korlátozottan oldódik dimetil-formamidban (DMF), etilénglikolban és glicerinben. A polimetakrilamid (PMAA) sokkal kevésbé oldódik, mint a PAA. Az N,N-dimetil- és N,N-dietil-akrilamid polimerei vízben oldódnak és szénhidrogénekben oldhatatlanok. A poli-N,N-dietil-akrilamid acetonban oldódik. A nitrogénatomnál hosszabb alkil-szubsztituenst tartalmazó polimerek vízben kevésbé, szerves oldószerekben viszont jobban oldódnak. A poli-N-metil- és poli-N-n-butil-metakrilamid könnyen oldódik DMF-ben, polimer N-(2-etil-hexil)-metakrilamid- toluolban. Az akril- és metakril-karbamid polimerei tömény sósavoldatokban oldódnak.
Az N-szubsztituált akrilamidok általában sokkal gyorsabban polimerizálódnak, mint a megfelelő metakrilamid-származékok. A terjedelmes szubsztituenseket tartalmazó akrilamidok, például antrakinon, nem mennek keresztül homopolimerizáción.
Az AA alapú polimerek szintézisének módszerei között fontos helyet foglal el a vizes oldatokban történő polimerizáció. Ennek a polimerizációs módszernek az elterjedtségét meghatározó fő tényezők a polimerképződés nagy sebessége és a nagy molekulatömegű polimer előállításának lehetősége ilyen körülmények között. Feltételezzük, hogy a víz AA polimerizációra gyakorolt specifikus hatásának oka a gyök protonálódása, ami a párosítatlan elektron lokalizációjához vezet, ami a makroradikális reaktivitás növekedését eredményezi, ami magas a lánc növekedési sebességi állandó értékei. A hasonló töltésű gyökök kölcsönös taszítása felelős a bimolekuláris láncvégződés sebességi állandójának korlátozásáért. Egy protonálatlan gyökben, amely a nem vizes oldószerekben történő polimerizáció során létezik, egy párosítatlan elektron konjugációja a C=O csoport -elektronjaival a gyök stabilizálódásához és aktivitásának csökkenéséhez vezet. Ezenkívül az AA vizes oldatokban való nagy reaktivitása annak tudható be, hogy e monomer molekulái autoasszociációját elnyomják a vízmolekulákkal hidrogénkötések képződése miatt. Nem poláros oldószerekben, amelyek nem képesek ilyen kötéseket kialakítani az AA-val, a monomer túlnyomórészt asszociált állapotban van, ciklikus dimer, trimer és lineáris multimolekuláris asszociációk formájában. Ez a feltételezés összhangban van az N-szubsztituált akril- és metakrilamidok polimerizációja során kapott adatokkal. Tehát a No-metoxi- és No-etoxi-fenil-metakrilamidok sokkal gyorsabban polimerizálódnak ömlesztve, mint m- és n-izomerjeik, mivel az előbbiekben nincs molekulatársulás, míg az utóbbi molekulái hidrogénkötéseken keresztül kapcsolódnak egymáshoz. A dimetil-hidrazidok, az akrilsav (AA) és a metakrilsav (MAA), hidrokloridjaikkal ellentétben, nem polimerizálódnak tömegesen, mivel ezeknek a monomereknek a molekulái erősen kapcsolódnak egymáshoz. Vizes oldatokban mind a sók, mind a szabad bázisok polimerekké alakulnak.
A fentiekkel összefüggésben az AA-nak meglehetősen magas a kp/k00,5 konstansok aránya (különböző szerzők szerint a 30-60 °C hőmérséklet-tartományban 3,2-4,4), amely a kicsivel együtt és a víz lehetővé teszi a PAA vizes oldatokban történő előállítását olyan sebességgel és molekulatömeggel (MW), amely a szerves oldószerekben történő polimerizáció során elérhetetlen. A vízben történő polimerizáció elterjedtségének további okai közé tartozik az energiaköltségek csökkenése a kiindulási monomer kristályos formában történő izolálásához, ami szintén összefügg a spontán polimerizáció valószínűségével, valamint a szerves oldószerek regenerációja, a környezetszennyezés, és a polimer reagensek oldódási szakaszának kizárása, általában vizes oldatok formájában használják.
A poliakrilamid széles körű gyártása az 1950-es évek elején kezdődött. A fenntartható növekedést a polielektrolit egyedülálló tulajdonságai biztosították, amelyek széleskörű alkalmazási lehetőséget biztosítottak zselésítőként , filmképzőként, pelyhesítőként és koagulálószerként .
A poliakrilamid fő felhasználási területe egy olcsó, vízben oldódó polimer, amely polielektrolit tulajdonságokkal rendelkezik. Az alábbiakban bemutatjuk a PAA fő alkalmazási területeit: