專利名稱：高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陽離子型聚丙烯酰胺制備方法，具體涉及一種高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯酰胺(PAM)是用途廣泛的水溶性高分子化合物，它是丙烯酰胺均聚物和各種共聚物的統(tǒng)稱，包括非離子型、陰離子型、陽離子型和兩性離子型，并均可以以液態(tài)、膠態(tài)、干粉等物理形態(tài)出現(xiàn)。根據(jù)應(yīng)用的需要，研究者們在聚合物鏈段中引入各種功能性單體，從而制備出具有不同功能的聚丙烯酰胺。疏水改性陽離子型聚丙烯酰胺(以下簡稱疏水陽離子型聚丙烯酰胺)也是其中的一種研究較多的功能性聚丙烯酰胺。
疏水陽離子型聚丙烯酰胺采用具有一定疏水能力的單體與丙烯酰胺、陽離子單體共聚，陽離子單體有甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)、二甲基二烯丙基氯化銨(縮寫為DMDAAC)等；所得共聚物在水溶液中時由于疏水基團的疏水作用發(fā)生物理交聯(lián)形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以具有相當(dāng)強的耐溫耐鹽抗剪切性能，可以用于高溫高鹽高剪切環(huán)境。同時，由于聚合物中疏水基團具有較強的親油性能，能伸入乳化油中從而增強聚合物鏈捕捉油滴的能力，大大提高了陽離子聚丙烯酰胺的除油性能。疏水基團的引入還增強了聚合物與有機物的相互作用，降低絮體的親水性，加快絮體沉降速度，滿足污泥脫水的需要。但是，目前的制備方法制備的聚丙烯酰胺還存在著分子量低、溶解性差或絮凝效果不明顯等情況。例如有的產(chǎn)品溶解性好，但是分子量低于1000萬；而有的產(chǎn)品分子量高于1000萬,但是溶解性不好。中國專利文獻(xiàn)CN 100372876C (申請?zhí)?00510046055. 7)公開了一種既有較高大分子量、又有較好溶解性的高分子量陽離子聚丙烯酰胺的制備方法，是以丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為主要混合單體原料，添加助劑，在氧化-還原復(fù)合引發(fā)體系中通過共聚反應(yīng)制得的水溶性高分子量聚合物，所述的助劑是尿素、異丙醇、甲酸鈉、EDTA、十二烷基硫醇、0P-10、聚醚AD4074中的一種，它們的加入量為混合單體重量的O. 5% 5% ;該復(fù)合引發(fā)體系由氧化劑、還原劑、增鏈劑以及偶氮化合物類組成的復(fù)合引發(fā)體系，所述的氧化劑為過硫酸鹽，加入量為混合單體重量的O. 001% O. 15%，還原劑為有機胺類，加入量為混合單體重量的O. 01% O. 20%，增鏈劑加入量為混合單體重量的O. 001% O. 10% ;偶氮化合物類加入量為混合單體重量的O. 005% O. 20%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種速溶且高分子量的疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法，包括以下步驟
①稱取單體包括丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和丙烯酸十八脂備用，上述三種單體的物質(zhì)的量之比為(47 189. 5) (10^50) (O. 5 3);將上述三種單體的質(zhì)量之和記為單體總重。②將步驟①稱取的丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨依次加入帶有水浴的反應(yīng)容器中；再向反應(yīng)容器中加入去離子水，所述去離子水的重量與單體總量的質(zhì)量比為(7(Γ80) (2(T30);然后向反應(yīng)容器中通高純氮氣除氧并進行攪拌，攪拌速度為50 80轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1(Γ15分鐘。③向步驟②攪拌后的物料中加入陽離子表面活性劑，保持繼續(xù)通高純氮氣并進行攪拌，攪拌速度為80 100轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1 (Γ15分鐘；所述陽離子表面活性劑的質(zhì)量與單體總重之比為(O. 02 O. 05) I。④向步驟③攪拌后的物料中加入步驟①稱取的丙烯酸十八脂，繼續(xù)通高純氮氣并進行攪拌，攪拌速度為120 150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20 25分鐘。⑤向步驟④攪拌后的物料中加入作為反應(yīng)助劑的尿素和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，繼續(xù)通高純氮氣并進行攪拌，維持步驟④中的攪拌速度，攪拌5 10分鐘；尿素與甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的質(zhì)量比為(1. 5 2. 5) : (O. 5 I);反應(yīng)助劑的質(zhì)量總和與單體總重之比為(O. 002 O. 005) I。⑥向步驟⑤攬祥后的物料中加入作為反應(yīng)引發(fā)劑的過硫Ife按、亞硫Ife氣納和2,2’ -偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，反應(yīng)引發(fā)劑的質(zhì)量總和與單體總重之比為(O. 001 O. 002) I ;然后繼續(xù)通高純氮氣，在攪拌下開始反應(yīng)直至反應(yīng)容器中的物料發(fā)粘，停止攪拌并且停止通高純氮氣；反應(yīng)結(jié)束后保溫2 3小時，保溫結(jié)束后取出膠塊，經(jīng)造粒、烘干、粉碎、過篩后得到產(chǎn)品。上述步驟⑥中反應(yīng)引發(fā)劑中的過硫酸銨、亞硫酸氫鈉和2，2’ -偶氮(2脒基丙烷)二氫氯化物的重量比為(1. 5 2. 5) (O. 5 I) (O. 5 I)。上述步驟⑥中停止反應(yīng)后在65V 75°C下保溫2小時。從上述步驟②投料開始至步驟⑥反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)容器的水浴溫度控制在5°C 10。。。上述步驟③中加入的陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。本發(fā)明具有積極的效果(I)本發(fā)明制備方法所使用的反應(yīng)助劑和反應(yīng)引發(fā)劑使得聚合反應(yīng)平穩(wěn)，有利于鏈的增長，從而得到高分子量的陽離子型聚丙烯酰胺。(2)本發(fā)明制備方法制得的陽離子型聚丙烯酰胺水溶性好，溶解速度快，使用方便。
具體實施例方式(實施例1)本實施例的高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法包括以下步驟①稱取單體包括丙烯酰胺(CAS NO. 79-06-1)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(CASNO. 46830-22-2)和丙烯酸十八脂(CAS NO. 4813-57-4)備用，上述三種單體的物質(zhì)的量之比為(47 189. 5) (10 50) (O. 5 3);將上述三種單體的質(zhì)量之和記為單體總重。本實施例中稱取丙烯酰胺37. 7g (O. 53mol)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨11. 3g(O. 059mol)和丙烯酸十八脂O. 9g (O. 0028mol)備用；上述三種單體的物質(zhì)的量之比為189 : 21 :1。②將步驟①稱取的丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨依次加入帶有水浴的反應(yīng)容器中，水浴溫度控制在5°C 10°C (本實施例中保持水浴溫度5°C);再向反應(yīng)容器中加入去離子水，所述去離子水的重量與單體總量的質(zhì)量比為(7(Γ80) (2(T30);然后向反應(yīng)容器中通高純氮氣除氧并進行攪拌，攪拌速度為50 80轉(zhuǎn)/分鐘(本實施例中為52轉(zhuǎn)/分鐘)，攪拌1(Γ15分鐘(本實施例中攪拌10分鐘)。本實施例中加入去離子水150g。③向步驟②攪拌后的物料中加入作為陽離子表面活性劑的十六烷基三甲基溴化銨1. lg，保持繼續(xù)通高純氮氣并進行攪拌，攪拌速度為80 100轉(zhuǎn)/分鐘(本實施例中為80轉(zhuǎn)/分鐘)，攪拌1(Γ15分鐘(本實施例中攪拌10分鐘)。陽離子表面活性劑的質(zhì)量與單體總重之比為(O. 02 O. 05) I，本實施例中為0.022 I。④向步驟③攪拌后的物料中加入步驟①稱取的丙烯酸十八脂，繼續(xù)通高純氮氣并進行攪拌，攪拌速度為120 150轉(zhuǎn)/分鐘(本實施例中為120轉(zhuǎn)/分鐘)，攪拌2(Γ25分鐘 (本實施例中攪拌20分鐘)。⑤向步驟④攪拌后的物料中加入作為反應(yīng)助劑的尿素和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，繼續(xù)通高純氮氣并進行攪拌，維持步驟④中的攪拌速度，攪拌5分鐘。尿素與DA的質(zhì)量比為(1. 5 2. 5) (O. 5 I);反應(yīng)助劑的質(zhì)量總和與單體總重之比為(O. 002 O. 005) I。本實施例中向步驟④攪拌后的物料中加入O. 075g尿素和O. 025g的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。⑥向步驟⑤攬祥后的物料中加入作為反應(yīng)引發(fā)劑的過硫Ife按、亞硫Ife氣納和2,2’ -偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，然后繼續(xù)通高純氮氣，在攪拌下開始反應(yīng)直至反應(yīng)容器中的物料發(fā)粘，本實施例反應(yīng)了 I小時；停止攪拌并且停止通高純氮氣。本實施例所用的2，2’_偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物為汕頭市新景物資有限公司銷售的型號為V-50的2，2 ’ -偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物。反應(yīng)結(jié)束后在72°C下保溫2小時，保溫結(jié)束后取出膠塊，經(jīng)造粒、95°C烘干、粉碎、過篩后得到顆粒狀產(chǎn)品。所得的聚合物中疏水體的摩爾含量為O. 5%，陽離子摩爾含量為10%。所得聚合物的分子量為9. 2 X IO6。上述反應(yīng)引發(fā)劑的質(zhì)量總和與單體總重之比為(O. 001 O. 002) I。反應(yīng)引發(fā)劑中的過硫酸銨、亞硫酸氫鈉和2，2’ -偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的重量比為(1. 5 2.5) (O. 5 I) (O. 5 I)。本實施例中加入過硫酸銨O. 03g、亞硫酸氫鈉O. Olg和2，2’ -偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物O. Olg0取本實施例制得的疏水陽離子型聚丙烯酰胺固體O.1g加入裝有IOOg蒸餾水的燒杯中，攪拌40分鐘后得到均一的溶液，然后用量筒準(zhǔn)確量取6mL該溶液投加200mL含纖維素、果酸、含氮化合物的印染煮練廢水中，用玻璃棒攪拌均勻后靜置，發(fā)現(xiàn)絮團沉降50mL刻度需要3秒；絮團濾水性比較好，染料廢水上清液濁度為57NTU。(實施例2)本實施例的制備方法其余與實施例1相同，不同之處在于步驟①中稱取丙烯酰胺42. 9g (0.60mol)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨29.6g(O. 15mol)和丙烯酸十八脂2. 5g (O. 0077mol)備用。步驟②中向反應(yīng)容器中加入去離子水225g，攪拌速度為54轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌12分鐘。步驟③中十六烷基三甲基溴化銨的加入量為2. 25g，攪拌速度為85轉(zhuǎn)/分鐘。步驟④中的攪拌速度為122轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌18分鐘。步驟⑤中尿素的加入量為O. 12g，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的加入量為O. 03g ;攪拌速度為122轉(zhuǎn)/分鐘。步驟⑥中過硫酸銨的加入量為O. 045g，亞硫酸氫鈉的加入量為O. 015g，2，2’ -偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的加入量為O. 015g。(實施例3)本實施例的制備方法其余與實施例1相同，不同之處在于步驟①中稱取丙烯酰胺73. 9g (1. 03mol)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨36. 9g(O. 19mol)和丙烯酸十八脂4. 2g (O. 013mol)備用。步驟②中向反應(yīng)容器中加入去離子水385g，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分鐘。步驟③中十六烷基三甲基溴化銨的加入量為2. 3g，攪拌速度為90轉(zhuǎn)/分鐘。步驟④中的攪拌速度為125轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20分鐘。步驟⑤中尿素的加入量為O. 086g,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的加入量為O. 029g ；攪拌速度為125轉(zhuǎn)/分鐘。步驟⑥中過硫酸銨的加入量為O. 069g，亞硫酸氫鈉的加入量為O. 023g，2，2’ -偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的加入量為O. 023g。
權(quán)利要求
1.一種高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于包括以下步驟 ①稱取單體包括丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和丙烯酸十八脂備用，上述三種單體的物質(zhì)的量之比為(47 189. 5) (10^50) (O. 5 3);將上述三種單體的質(zhì)量之和記為單體總重； ②將步驟①稱取的丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨依次加入帶有水浴的反應(yīng)容器中；再向反應(yīng)容器中加入去離子水，所述去離子水的重量與單體總量的質(zhì)量比為(7(Γ80) (2(Γ30);然后向反應(yīng)容器中通高純氮氣除氧并進行攪拌，攪拌速度為50 80轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1(Γ15分鐘； ③向步驟②攪拌后的物料中加入陽離子表面活性劑，保持繼續(xù)通高純氮氣并進行攪拌，攪拌速度為80 100轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1(Γ15分鐘；所述陽離子表面活性劑的質(zhì)量與單體總重之比為(O. 02 O. 05) I ； ④向步驟③攪拌后的物料中加入步驟①稱取的丙烯酸十八脂，繼續(xù)通高純氮氣并進行攪拌，攪拌速度為120 150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌20 25分鐘； ⑤向步驟④攪拌后的物料中加入作為反應(yīng)助劑的尿素和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，繼續(xù)通高純氮氣并進行攪拌，維持步驟④中的攪拌速度，攪拌5 10分鐘；尿素與甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的質(zhì)量比為(1. 5 2. 5) : (O. 5 I);反應(yīng)助劑的質(zhì)量總和與單體總重之比為(O. 002 O. 005) I ； ⑥向步驟⑤攬祥后的物料中加入作為反應(yīng)引發(fā)劑的過硫酸按、亞硫酸氣納和2,2’ -偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物，反應(yīng)引發(fā)劑的質(zhì)量總和與單體總重之比為(O. 001 O.002) I ;然后繼續(xù)通高純氮氣，在攪拌下開始反應(yīng)直至反應(yīng)容器中的物料發(fā)粘，停止攪拌并且停止通高純氮氣；反應(yīng)結(jié)束后保溫2 3小時，保溫結(jié)束后取出膠塊，經(jīng)造粒、烘干、粉碎、過篩后得到產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于步驟⑥中反應(yīng)引發(fā)劑中的過硫酸銨、亞硫酸氫鈉和2，2’_偶氮(2-脒基丙烷)二氫氯化物的重量比為(1. 5 2. 5) (O. 5 I) (O. 5 I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于步驟⑥中停止反應(yīng)后在65°C 75°C下保溫2小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于從步驟②投料開始至步驟⑥反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)容器的水浴溫度控制在5°C 10°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于步驟③中加入的陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高分子量疏水陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法，首先稱取單體包括丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和丙烯酸十八脂備用，然后向反應(yīng)容器中依次加入丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、去離子水、陽離子表面活性劑、丙烯酸十八脂和反應(yīng)助劑，每組物料加入后分別進行攪拌；最后加入反應(yīng)引發(fā)劑，攪拌至反應(yīng)容器中的物料發(fā)粘，停止攪拌并且停止通高純氮氣；反應(yīng)結(jié)束后保溫，保溫結(jié)束后取出膠塊，經(jīng)造粒、烘干、粉碎、過篩后得到顆粒狀產(chǎn)品。本發(fā)明制備方法所使用的復(fù)合引發(fā)體系使得聚合反應(yīng)平穩(wěn)，有利于鏈的增長，從而得到高分子量的陽離子型聚丙烯酰胺。
文檔編號C08F220/56GK103012669SQ20121053975
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者侯群鋒, 姚科 申請人:天使(江蘇)精細(xì)化工有限公司