丙烯酰胺物理化学性质

外观性质：白色结晶固体，无气味。 
溶解性：溶于水、乙醇、乙醚、丙酮，不溶于苯。 
熔点：82-86 °C(lit.)
沸点：125 °C25 mm Hg(lit.)
密度：1,322 g/cm3 
蒸气密度：2.45 (vs air)
蒸气压：0.03 mm Hg ( 40 °C)
折射率：1.460 
闪点：138 °C  
溶解度：H2O: 50 mg/mL at 20 °C, clear, colorless
form：powder
水溶解性：SOLUBLE, 216 g/100 mL 
敏感性：Light Sensitive 
Merck：14,129 
BRN：605349 

丙烯酰胺的产品用途

用途一：用于酸相对分子质量的测定。 
用途二：是生产聚丙烯酰胺及其系列产品的原料。 
用途三：用作聚丙烯酰胺的单体，其聚合物或共聚物用作化学灌浆物质、土壤改良剂、絮凝剂、胶粘剂和涂料等。 
用途四：聚丙烯酰胺作为添加剂可提高石油的回收率。作为絮凝剂可用于废水处理，亦可作纸张增强剂。 
用途五：丙烯酰胺是丙烯酰胺系和甲基丙烯酰胺系产品中最重要的产品。自1954年用于工业后，需要逐步增长。主要用来制取能溶于水的聚合物，而这种聚丙烯酰胺可作为添加剂用以提高石油的回收率；用作絮凝剂、增厚剂和造纸助剂。少量丙烯酰胺被用来将亲水中心引入亲油的聚合物中以改善粘度，提高软化点和提高树脂的抗溶剂性，并且可以为染料的受色性引入一个中心。丙烯酰胺还常常被用作感光聚合物的一个组分。在乙烯基聚合物中，在交联反应中可以使用这种酰胺基的反应活性。丙烯酰胺可以与某些单体，如乙酸乙烯、苯乙烯、氯乙烯、乙烯叉二氯、丙烯腈等共聚获得具有多种用途的聚合物。主要应用领域：(1)油田用 该品用于油田注水井调整吸水剖面。将本品与引发剂、除氧剂等混合，注入注水井高渗透层带。在地层下聚合成高粘度的聚合物。封堵大孔道，增加扫油体积，提高采油率。此外，本品的聚合物或共聚物，可用于三次采油、压裂、堵水、钻井混浆处理以及化学灌浆等。(2)作絮凝剂 该品的部分水解物或与甲基纤维素的接枝共聚物，用于工厂废水处理及下水处理。(3)土壤改良剂 利用该品水解物作土壤改良剂，可使土壤团粒化，改善空气流通性、水渗透性和保水性。(4)纤维改性与树脂加工 将丙烯酰胺进行氨基甲酰化或接枝聚合。可用于改善含合成纤维的各种纤维的树脂整理，经纱以及作印染浆料使用，以改善纤维织物的基础物性，防皱、防缩和手感好。(5)纸力增强剂 丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物或聚丙烯酰胺的部分水解物，可用作纸力培强剂，代替已经使用的淀粉、水溶性氨基树脂或者共用。(6)胶粘剂 有聚丙烯酰胺与酚醛树脂溶液并用的玻璃纤维胶粘剂，以及与合成橡胶并用的压敏胶。 
用途六：制备聚丙烯酰胺凝胶，供电泳测定蛋白质分子量等。絮凝剂,土壤稳定剂，增强纸张强度，改进纤维质量，粘结剂。 

丙烯酰胺的制备方法

方法一：硫酸水合法 将浓硫酸，吩噻嗪（聚合反应抑制剂），水混合后加入反应釜内，在搅拌下慢慢滴加丙烯腈，滴加毕后，升温至95～100 ℃，保温50 min。冷却至20～25 ℃，加适量水稀释，用碳酸钠中和至中性，过滤，得丙烯酸水溶液。再经冷却结晶，分离，干燥得成品。
催化水合法 丙烯腈与水在铜系催化剂作用下进行液相水合，一般采用连续化生产，反应温度为 85～120 ℃，反应压力为0.29～0.39 MPa，进料浓度6.5%，空速约5 L/h，转化率为85%，选择性95%左右，反应生成的丙烯酰胺浓度为7%～8%，该法得到的丙烯酰胺水溶液可直接作为产品销售。
方法二：1.丙烯腈硫酸水合法 丙烯腈和水在硫酸存在下水解成丙烯酰胺硫酸盐，然后用液氨中和生成丙烯酰胺溶液和硫酸铵，反应物经分离过滤后，将滤液结晶、干燥即得成品。此法的缺点是副产大量价值低廉的硫酸铵，又存在严重的硫酸腐蚀和污染等问题。每吨丙烯酰胺副产硫酸铵2280kg。原料消耗定额：丙烯腈（100%）980kg/t、硫酸（100%）200kg/t、氨（100%）700kg/t。2.丙烯腈直接水合法 丙烯腈与水在铜催化剂存在下，在85-125℃和0.3-0.4MPa压力下直接水合而得。该法得到的丙烯酰胺水溶液（只含少量副产物），可直接作为产品销售，避免丙烯酰胺粉尘污染，用水溶液对劳动保护是有利的。产品参考规格：外观为白色鳞片状或粉状。一级品含量≥95%；二级品含量≥90%；三级品含量≥85%。3.酶催化法在室温下将丙烯腈水溶液送入装有菌种催化剂的固定床反应器中，经反应丙烯腈100%转化为丙烯酰胺。经分离，甚至可不经精制、浓缩就得到丙烯酰胺的工业产品。 

丙烯酰胺的毒性 

丙烯酰胺具有中等毒性，对眼睛和皮肤有一定的刺激作用，可经皮肤、呼吸道和消化道吸收，在体内有蓄积作用，主要影 响神经系统，急性中毒十分罕见。
密切大量接触可出现亚急性发病，出现嗜睡和小脑功能障碍，表现为眼球水平震颤，言语含糊。指鼻及跟膝胫试验不稳 ，轮替动作失调，步态不稳等。2周后出现感觉运动型多发性周围神经病，表现为肢体麻木，剌痛，下肢无力。音叉振动 觉和跟腱反射减退，具有早期诊断价值。神经肌电图检查显示：远端感觉电位明显降低，有神经原性损害，可伴有较多 自发失神经电位。
长期低浓度接触可引起慢性中毒，中毒者出现头痛头晕疲劳，嗜睡，手指剌痛，麻木感，常伴有两手掌发红，脱屑，手 掌足心多汗，进一步发展可出现四肢无力，肌肉疼痛以及小脑功能障碍。步态蹒跚，易前倾倒，神经系统检查，可见深 反射减弱或消失，音叉震动觉和位置觉减退，闭目难立试验阳性等。神经肌电图检查表现与亚急性中毒相似；脑电图可 轻度异常。
丙烯酰胺慢性毒性作用最引人关注的是它的致癌性。研究证实，丙烯酰胺可通过多种途径被人体吸收，其中经消化道吸 收最快，在体内各组织广泛分布，包括母乳，因此存在母婴间传递的可能。它进入体内后，在细胞色素氧化酶的作用下 ，生成环氧丙酰胺，环氧丙酰胺更容易与DNA上的鸟嘌呤结合形成加合物，导致遗传物质损伤和基因突变。
动物试验研究发现，丙烯酰胺可致大鼠小鼠多种器官肿瘤，如乳腺、甲状腺、睾丸、肾上腺、中枢神经、口腔、子宫、 脑下垂体肿瘤等。但目前还没有充足的人群流行病学证据表明，食物摄入本品与人类某种肿瘤的发生有明显相关性。国 际癌症研究机构（IARC）对丙烯酰胺的致癌性进行了评价，将其列为2类致癌物（2A），即人类可能致癌物。其主要依据 就是它在动物和人体均可代谢转化为致癌活性代谢产物环氧丙酰胺。 

丙烯酰胺的控制和预防 

1、职业性接触者要通过改革工艺、采取工程技术措施等手段，降低工作场所空气中丙烯酰胺的浓度；同时通过加强个人防护，如戴口罩、手套，穿防护服和鞋等，以防止或减少其进入体内。
2、日常生活中尽量避免过度烹饪食品，如温度过高或加热时间太长。提倡平衡膳食，减少油炸和高脂肪食品的摄入，多吃水果和蔬菜，不要吸烟。
3、由于煎炸食品是我国居民常吃的食物，国家应加强膳食中丙烯酰胺的监测与控制，开展我国人群丙烯酰胺的暴露评估，并研究探索降低加工食品中含量的方法。

食品中丙烯酰胺含量

既然丙烯酰胺的形成与加工烹调方式、温度、时间、水分等有关，因此不同食品加工方式和条件不同，其形成丙烯酰胺的量有很大不同，即使不同批次生产出的相同食品，其丙烯酰胺含量也有很大差异。在JECFA 64次会议上，从24个国家获得的2002－2004年间食品中丙烯酰胺的检测数据共6,752个，其中67.6％的数据来源于欧洲，21.9％来源于南美，8.9％的数据来源于亚洲，1.6％的数据来源于太平洋。检测的数据包含早餐谷物、土豆制品、咖啡及其类似制品、奶类、糖和蜂蜜制品、蔬菜和饮料等主要消费食品，其中含量较高的三类食品是：高温加工的土豆制品（包括薯片、薯条等），平均含量为0.477 mg/kg，最高含量为5.312 mg/kg；咖啡及其类似制品，平均含量为0.509 mg/kg，最高含量为7.3 mg/kg；早餐谷物类食品，平均含量为0.313 mg/kg，最高含量为7.834 mg/kg；其它种类食品的丙烯酰胺含量基本在0.1 mg/kg以下。
　　由中国疾病预防控制中心营养与食品安全研究所提供的资料显示，在监测的100余份样品中，丙烯酰胺含量为：薯类油炸食品，平均含量为0.78 mg/kg，最高含量为3.21 mg/kg；谷物类油炸食品平均含量为0.15 mg/kg，最高含量为0.66 mg/kg；谷物类烘烤食品平均含量为0.13 mg/kg，最高含量为0.59 mg/kg；其它食品，如速溶咖啡为0.36 mg/kg、大麦茶为0.51 mg/kg、玉米茶为0.27 mg/kg。就这些少数样品的结果来看，我国的食品中的丙烯酰胺含量与其他国家的相近。

人群丙烯酰胺的可能摄入量

根据对世界上17个国家丙烯酰胺摄入量的评估结果显示，一般人群平均摄入量为0.3-2.0µg/kg bw/天，90-97.5百分位数的高消费人群其摄入量为 0.6-3.5µg/kg bw/天，99百分位数的高消费人群其摄入量为 5.1µg/kg bw/天。按体重计，儿童的摄入量为成人的2-3倍。其中丙烯酰胺主要来源的食品为炸土豆条16-30%，炸土豆片6-46%，咖啡13-39%，饼干10-20%，面包10-30%，其余均小于10%。JECFA根据各国的摄入量，认为人类的平均摄入量大致为1µg/kg bw/天，而高消费者大致为4µg/kg bw/天，包括儿童。由于我国尚缺少足够数量的各类食品中丙烯酰胺含量数据，以及这些食品的摄入量数据；因此，还不能确定我国人群的暴露水平。但由于食品中以油炸薯类食品、咖啡食品和烘烤谷类食品中的丙烯酰胺含量较高，而这些食品在我国人群中的摄入水平应该不高于其他国家，因此，我国人群的摄入水平应不高于JECFA评估的一般人群的摄入水平。

丙烯酰胺的合成 

19世纪末，人类首次从丙烯酰氯与氨合成了丙烯酰胺。
1954年，美国氰氨公司采用丙烯腈硫酸水解工艺进行工业生产。
1972年，日本三井东压化学公司首先建立了骨架铜（见金属催化剂）催化丙烯腈水合制丙烯酰胺的工业装置，此后各国相继开发了不同类型的催化剂，采用此项工艺进行工业生产。
80年代，日本日东化学工业公司实现了用生物催化剂由丙烯腈制丙烯酰胺的工业生产。
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盐，然后用液氨中和生成丙烯酰胺和硫酸铵：
CH2＝CHCN+H2O+H2SO4 ─→CH2＝CHCONH2·H2SO4 CH2＝CHCONH2·H2SO4+2NH3─→CH2＝CHCONH2+(NH4)2SO4
此法的缺点是副产大量价值低廉、肥效不高的硫酸铵，又存在严重的硫酸腐蚀和污染等问题。
催化水合法：
丙烯腈与水在铜系催化剂的作用下，于70～120℃、0.4MPa压力下进行液相水合反应。
CH2＝CH-CN+H2O─→CH2＝CHCONH2反应后滤去催化剂，回收未反应的丙烯腈，丙烯酰胺水溶液经浓缩、冷却得结晶。该法工艺流程简单，收率可达98％以上。

丙烯酰胺的聚合 

在丙烯酰胺聚合时，常用化学催化系统或光催化系统进行。 (1)化学催化系统：丙烯酰胺的化学催化聚合过程是在引发剂和加速剂组成的系统中完成的。参与反应的引发剂有过硫酸铵(或过硫酸钾)和过氧化氢，而参与反应的加速剂则有二甲胺丙腈等。由于丙烯酰胺聚合时，可在酸性或碱性条件下进行，所以选用的引发剂和加速剂就应随酸碱性变化而变化。
当丙烯酰胺(Arc)、交联剂(Bis)和四甲基乙二胺(tetramethyl ethylene diamine，TEMED)的水溶液中加入过硫酸铵(ammoniumpersulfate，AP)时，AP[(NH4)2S20s]立即产生自由基(S：OU—2S07)，Arc与自由基作用后，随即“活化”，活化的Arc彼此连接形成多聚长链。含有这种多聚体链的溶液尽管比较黏稠但不能形成凝胶，只有当Bis存在时才能形成凝胶。在AP-TEMED催化系统中，Arc和Bis聚合的初速率与AP浓度的平方根成正比，并且在碱性条件下反应迅速。例如，7％的Arc溶液完全聚合，当pH8．8时，仅需0．5h；而当pH4．3时，则需1．5h。此外，温度、氧分子和杂质等也都会影响聚合速度。一般在室温下比在o℃时聚合快，溶液预先抽气比不抽气的聚合快。
(2)光催化系统：该系统的催化剂是维生素B2。光聚合过程是在光激发下催化完成的。维生素B：在氧及紫外线作用下，生成含自由基的产物，自由基的作用如同上述的AP试剂一样。通常将混合液置于一荧光灯旁，即可使反应发生。用维生素B2催化时，可不加TEMED，但是加入后可使聚合速度加快。光聚合形成的凝胶呈乳白色，透明度较差。用这种催化剂的优点是，用量极少(1ml／100mi)，对分析样品无任何不良影响；聚合时间可以通过改变光照时间和强度来延长或缩短。
化学聚合的孔径比光聚合的小，重复性和透明度也比后者好。但是化学聚合的引发剂AP是强氧化剂，若残存于凝胶中往往会使某些蛋白质分子丧失活性，或者产生畸变的电泳图谱。

丙烯酰胺的化学品安全说明书(MSDS)

危险性概述
健康危害：本品是一种蓄积性的神经毒物，主要损害神经系统。轻度中毒以周围神经损害为主；重度可引起小脑病变。中毒多为慢性经过，初起为神经衰弱综合征。继之发生周围神经病。出现四肢麻木，感觉异常，腱反射减弱或消失，抽搐，瘫痪等。重度中毒出现以小脑病变为主的中毒性脑病。出现震颤、步态反紊乱、共济失调，甚至大小便失禁或小便潴留。皮肤接触本品，可发生粗糙、角化、脱屑。本品中毒主要因皮肤吸收引起。  燃爆危险：本品可燃，有毒，为可疑致癌物。 
急救措施
皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。 
眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 
吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。 
食入：饮足量温水，催吐。就医。 
消防措施
危险特性：遇明火、高热可燃。若遇高热，可发生聚合反应，放出大量热量而引起容器破裂和爆炸事故。受高热分解产生有毒的腐蚀性烟气。 
有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。 
灭火方法：采用雾状水、抗溶性泡沫、二氧化碳、干粉、砂土灭火。 
泄漏应急处理
应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏：避免扬尘，用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏：收集回收或运至废物处理场所处置。 
接触控制/个体防护
中国MAC(mg/m3)：0.3[皮] 
前苏联MAC(mg/m3)：0.2 
TLVTN：ACGIH 0.03mg/m3[皮] 
工程控制：严加密闭，提供充分的局部排风。提供安全淋浴和洗眼设备。 
呼吸系统防护：空气中粉尘浓度超标时，应该佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器。紧急事态抢救或撤离时，佩戴空气呼吸器。 
眼睛防护：呼吸系统防护中已作防护。 
身体防护：穿胶布防毒衣。 
手防护：戴橡胶手套。 
其他防护：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕，彻底清洗。单独存放被毒物污染的衣服，洗后备用。实行就业前和定期的体检。  

丙烯酰胺的安全特性

 类别：有毒物品  
刺激数据：皮肤-兔子500 毫克/24小时 轻度; 眼睛-兔子 100 毫克/24小时 中度 
毒性分级：高毒 
急性毒性：口服-大鼠 LD50: 124 毫克/公斤; 口服-小鼠 LD50: 107 毫克/公斤 
可燃性危险特性：明火可燃;高热分解; 燃烧释放有毒氮氧化物烟雾 
灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、砂土 
职业标准：TWA 0.3 毫克/立方米; STEL 0.9 毫克/立方米 

丙烯酰胺的包装常规方法 

螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶（罐）外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱。

丙烯酰胺的操作设施与储运特性

操作注意事项：密闭操作，提供充分的局部排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器，穿胶布防毒衣，戴橡胶手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。 
储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。不宜大量储存或久存。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。 
运输注意事项：铁路运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装。运输前应先检查包装容器是否完整、密封，运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与酸类、氧化剂、食品及食品添加剂混运。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。