化學交聯(lián)劑醛類交聯(lián)劑:甲醛和戊二醛是常用的醛類交聯(lián)劑。它們能夠與聚丙烯酰胺(PAM)分子鏈上的活性基團(如酰胺基 - CONH?)發(fā)生反應。以甲醛為例,在適當的溫度和 pH 條件(一般為堿性)下,甲醛分子中的羰基(C = O)與 PAM 的酰胺基反應,形成亞甲基橋(- CH? -),從而將不同的 PAM 分子鏈連接起來,形成三維網狀結構,實現固化。這種交聯(lián)反應使聚丙烯酰胺從線性的可溶狀態(tài)轉變?yōu)椴蝗艿哪z狀態(tài),大大提高了其機械強度和穩(wěn)定性。
環(huán)氧類交聯(lián)劑:如環(huán)氧氯丙烷,其分子中的環(huán)氧基具有較高的反應活性。當與 PAM 混合后,環(huán)氧基可以與 PAM 分子鏈上的氨基或羥基等活性基團反應。環(huán)氧基開環(huán)后與活性基團形成共價鍵,使分子鏈之間相互連接,構建起三維網絡結構。這種固化方式可以在一定程度上控制凝膠的交聯(lián)密度,通過調節(jié)環(huán)氧類交聯(lián)劑的用量和反應條件,得到不同性能的固化產物。
金屬離子交聯(lián)劑鋁離子和鐵離子:鋁鹽(如硫酸鋁 Al?(SO?)?)和鐵鹽(如三氯化鐵 FeCl?)是常見的金屬離子交聯(lián)劑。在水溶液中,這些金屬鹽會發(fā)生水解反應,產生金屬氫氧化物膠體。例如,鋁離子水解生成氫氧化鋁(Al (OH)?)膠體,鐵離子水解生成氫氧化鐵(Fe (OH)?)膠體。這些金屬氫氧化物膠體帶有正電荷,能夠與聚丙烯酰胺分子鏈上的負電荷基團(如部分水解后產生的羧基 - COOH)通過靜電吸附作用相互結合。同時,金屬離子還可以與 PAM 分子鏈上的基團發(fā)生配位反應,形成配位鍵,從而使分子鏈相互交聯(lián),導致聚丙烯酰胺固化。
熱引發(fā)劑(用于熱固化)過氧化物引發(fā)劑:過氧化苯甲酰(BPO)是一種常用的熱引發(fā)劑。當聚丙烯酰胺與過氧化苯甲?;旌喜⒓訜岬揭欢囟葧r,過氧化苯甲酰分解產生自由基。這些自由基能夠引發(fā)聚丙烯酰胺分子鏈上的雙鍵(如果有)或其他活性位點發(fā)生聚合反應,使分子鏈之間相互連接,形成三維網絡結構,實現固化。這種熱固化方法需要控制好溫度和引發(fā)劑的用量,不同的聚丙烯酰胺型號(如陽離子型、陰離子型、非離子型)對熱固化條件的要求也有所不同。
光引發(fā)劑(用于光固化)安息香醚類光引發(fā)劑:例如安息香二甲醚,在紫外線(UV)照射下,安息香二甲醚能夠吸收光能,產生自由基。這些自由基可以引發(fā)聚丙烯酰胺分子鏈的聚合反應,使分子鏈相互交聯(lián)。光固化的優(yōu)點是固化速度快、反應條件溫和,可以在短時間內使聚丙烯酰胺固化。不過,光固化需要有合適的光源設備,并且對光引發(fā)劑的濃度和光照強度等因素比較敏感。