水解反應(yīng)聚丙烯酰胺(PAM)分子鏈上含有酰胺基(- CONH?)。在堿性條件下,酰胺基會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)。反應(yīng)過程是氫氧根離子(OH?)進(jìn)攻酰胺基中的羰基碳,使酰胺鍵斷裂。水解的結(jié)果是酰胺基逐步轉(zhuǎn)化為羧基(-COOH)和氨基(- NH?)。隨著水解反應(yīng)的進(jìn)行,聚丙烯酰胺分子鏈上的官能團(tuán)發(fā)生變化,從原來的酰胺基為主逐漸變?yōu)楹休^多的羧基。
例如,在氫氧化鈉(NaOH)溶液作用下,聚丙烯酰胺的水解反應(yīng)可以表示為:。水解反應(yīng)的速率與堿的濃度、溫度等因素有關(guān)。堿濃度越高,水解反應(yīng)進(jìn)行得越快;溫度升高也會(huì)加速水解反應(yīng)。
對(duì)分子鏈結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響分子鏈電荷變化:水解后的聚丙烯酰胺分子鏈上帶有更多的負(fù)電荷(由于羧基的存在)。這使得分子鏈在水中的伸展程度發(fā)生變化,分子鏈之間的相互排斥作用增強(qiáng)。這種電荷變化會(huì)影響聚丙烯酰胺在水溶液中的流變性質(zhì),如溶液的黏度會(huì)隨著水解程度的增加而發(fā)生改變。
溶解性變化:水解后的聚丙烯酰胺在水中的溶解性會(huì)增強(qiáng)。因?yàn)轸然怯H水性基團(tuán),它的增加使分子鏈與水分子之間的相互作用更加有利,從而提高了聚合物在水中的溶解性能。
絮凝性能變化:在污水處理等應(yīng)用中,水解后的聚丙烯酰胺其絮凝性能也會(huì)受到影響。由于分子鏈電荷和結(jié)構(gòu)的改變,它對(duì)懸浮顆粒的吸附和架橋作用方式會(huì)發(fā)生變化。一般適當(dāng)水解程度的聚丙烯酰胺在絮凝方面會(huì)表現(xiàn)出更好的性能,因?yàn)榉肿渔溕系聂然梢愿玫嘏c帶正電荷的顆粒相互作用,增強(qiáng)吸附效果。
與其他物質(zhì)的反應(yīng)與金屬離子反應(yīng):在堿性條件下,水解后的聚丙烯酰胺帶有較多的羧基,這些羧基可以與水中的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。例如,與鈣離子(Ca2?)、鎂離子(Mg2?)等金屬離子形成絡(luò)合物。這種絡(luò)合反應(yīng)在水處理過程中會(huì)影響水中金屬離子的存在狀態(tài),同時(shí)也改變聚丙烯酰胺自身的沉淀性能等。
與其他聚合物反應(yīng):如果溶液中存在其他聚合物,在堿性條件下,聚丙烯酰胺會(huì)與它們發(fā)生相互作用。例如,與含有陽離子基團(tuán)的聚合物發(fā)生靜電相互作用,這種相互作用導(dǎo)致聚合物的聚集或形成新的復(fù)合物,從而影響整個(gè)體系的物理化學(xué)性質(zhì)。