聚丙烯酰胺是一種可溶于水的高分子聚合物，具備線(xiàn)性結構和聚電解質(zhì)特性，其分子鏈內包含的極性基團使其能夠吸附水中的懸浮固體顆粒。通過(guò)電荷中和、粒子間架橋或凝聚作用，這些被吸附的顆粒會(huì )形成較大的絮體，從而有助于加速懸浮液中顆粒物的沉降，提高溶液澄清速度，并促進(jìn)過(guò)濾效果。在水解過(guò)程中，聚丙烯酰胺分子中的酰胺基轉變?yōu)轸然?，但是直接測定這一轉變的準確度很困難。實(shí)踐中采用水解時(shí)所加入氫氧化鈉的數量與聚丙烯酰胺的重量之比來(lái)表達，這個(gè)比例稱(chēng)為“水解比”。

那么，有哪些因素會(huì )導致聚丙烯酰胺的水解速度變慢？以下是詳細解釋?zhuān)?/p>

1、分子擴散效應

溶解過(guò)程涉及到的溶質(zhì)分子尺寸遠大于溶劑分子，導致兩者擴散速率不同。在溶解初期階段，主要是水分子向聚丙烯酰胺擴散，而由于其分子結構原因，聚丙烯酰胺難以向水擴散，所以必須經(jīng)歷一個(gè)溶脹階段。

2、氫鍵和分子纏結

聚丙烯酰胺的分子鏈上的酰胺側基能夠形成氫鍵，這是一種非常強的分子間作用力。具有高分子量的聚丙烯酰胺分子鏈上形成了許多氫鍵，同時(shí)由于其長(cháng)度較長(cháng)，達到一定尺寸后會(huì )發(fā)生卷曲和聚集，引起分子間的纏結現象。因此，要實(shí)現聚丙烯酰胺的快速溶解就需要水分子迅速滲透進(jìn)其結構、打破氫鍵及解開(kāi)分子鏈的纏繞。而影響溶解速率的因素包括了分子量大小、離子度、分子的幾何構型、溶液的溫度、攪拌強度以及添加方式等。

隨著(zhù)水解時(shí)間的延長(cháng)，聚丙烯酰胺溶液的粘度也會(huì )發(fā)生變化。如果水解時(shí)間較短，溶液的粘度較低，這是因為聚合物沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)形成網(wǎng)狀結構；而水解時(shí)間過(guò)長(cháng)則導致溶液結構疏松，進(jìn)而使粘度降低。部分水解后的聚丙烯酰胺在水中溶解會(huì )產(chǎn)生帶有負電的大分子，這些分子之間的靜電斥力，以及同一個(gè)分子不同鏈段之間的負電荷排斥作用，使得它們在溶液中伸展并相互交織。這種作用是部分水解聚丙烯酰胺能夠顯著(zhù)提升溶液粘度的原因。