(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法。該方法應(yīng)用陽離子單體(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨和非離子單體丙烯酰胺為原料,加入金屬離子螯合劑、鏈轉(zhuǎn)移劑,以氧化-還原復(fù)合引發(fā)劑經(jīng)水溶液聚合來制備得到較高相對(duì)分子質(zhì)量、陽離子度系列化的陽離子聚丙烯酰胺。聚合反應(yīng)在較低的引發(fā)劑濃度,較低溫度條件下平穩(wěn)進(jìn)行,因此制備工藝易于操作和工業(yè)化。得到的陽離子聚合物由于結(jié)構(gòu)中不含酯基,產(chǎn)品穩(wěn)定性高,克服了目前主流的DMC,DAC陽離子單體得到的陽離子聚丙烯酰胺易水解的缺點(diǎn),使用效果不受環(huán)境pH值影響,可廣泛應(yīng)用于造紙、采礦、石油開采、紡織印染、水處理等領(lǐng)域。
【專利說明】(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗鹽抗水解陽離子聚丙烯酰胺的制備技術(shù),特別是一種高相對(duì)分子質(zhì)量,系列陽離子度的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法。
【背景技術(shù)】
[0002]陽離子聚丙烯酰胺是目前用量最大,應(yīng)用范圍最廣的水溶性高分子類別之一,在水處理、采油、造紙、紡織等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于陽離子聚丙烯酰胺帶正電荷,可與水中帶負(fù)電荷微粒結(jié)合起到電中和及吸附架橋作用,非常適合于在有機(jī)質(zhì)含量高的印染、造紙、含油廢水等工業(yè)廢水的處理,以及污、淤泥脫水處理中作為絮凝劑使用。大多數(shù)陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑是通過陽離子單體與丙烯酰胺(Acrylamide,AM)共聚而得到。其中占據(jù)當(dāng)今主要國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)份額的是二烯丙基季銨鹽類和丙烯酰氧烷基季銨鹽類陽離子單體產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)外也有大量關(guān)于丙烯酰胺和這兩類陽離子單體共聚得到陽離子聚丙烯酰胺的專利報(bào)道。但以二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)為代表的二烯丙基季銨鹽類陽離子單體由于空間位阻大,聚合活性不高,在高陽離子度聚丙烯酰胺制備時(shí),難以獲得高相對(duì)分子質(zhì)量和高單體轉(zhuǎn)化率的聚合物產(chǎn)品;而以甲基丙烯酰氧乙基三甲基銨(DMC),丙烯酰氧乙基三甲基銨(DAC)為代表的丙烯酰氧烷基季銨鹽類單體雖然聚合活性高,易于得到高相對(duì)分子質(zhì)量和高轉(zhuǎn)化率的聚合物產(chǎn)品,但這類單體分子結(jié)構(gòu)含有酯基,在聚合物的常規(guī)使用濃度下易水解而降低絮凝性能,在高PH值下無法使用,存在明顯的缺點(diǎn)。
[0003](甲基)丙烯酰胺烷基氯化銨類季銨鹽結(jié)構(gòu)與丙烯酰氧類陽離子單體類似,也具有較高的聚合活性,同時(shí)由于以酰胺基代替酯基,克服了丙烯酰氧類陽離子得到的陽離子聚丙烯酰胺易水解,在高PH值環(huán)境下無法使用的缺點(diǎn),其以甲基丙烯酰胺丙基三甲基銨(Methacrylamido prop·yl trimethyl ammonium chloride,簡(jiǎn)稱 MAPTAC),丙烯酸胺丙基三甲基銨(Acrylamido propyl trimethyl ammonium Chloride,簡(jiǎn)稱 APTAC)為代表,由 MAPTAC或APTAC與AM經(jīng)由自由基聚合反應(yīng)生成聚合物的反應(yīng)表達(dá)式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法,其特征在于包括以下步驟:在攪拌釜中,加入工業(yè)陽離子單體(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨、工業(yè)非離子單體丙烯酰胺、引發(fā)劑、金屬離子螯合劑、鏈轉(zhuǎn)移劑和去離子水配成的水溶液反應(yīng)體系,在常溫下攪拌,在反應(yīng)體系中通入氮?dú)?,一定時(shí)間后停止攪拌、通氮?dú)?,將反?yīng)液轉(zhuǎn)入聚合反應(yīng)器中,加熱升溫反應(yīng)體系到聚合反應(yīng)溫度進(jìn)行聚合反應(yīng),聚合反應(yīng)一定時(shí)間后加熱反應(yīng)體系到聚合熟化溫度進(jìn)行聚合熟化反應(yīng)后出料,得到無色透明的陽離子聚丙烯酰胺膠體產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法,其特征在于,所述陽離子單體包括甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨和丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法,其特征在于,所述水溶液反應(yīng)體系中兩種單體的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-65%,陽離子單體(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨占丙烯酰胺物質(zhì)的量的百分比例為5%-50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法,其特征在于,所述引發(fā)劑為過硫酸鹽或者由過硫酸鹽和還原劑亞硫酸氫鈉、二價(jià)鐵鹽等構(gòu)成的氧化-還原復(fù)合引發(fā)劑,引發(fā)劑中過硫酸鹽占兩種單體的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I X 10_4-5 X 10_2,過 硫酸鹽與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:0.0-1:10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法,其特征在于,所述金屬離子螯合劑為乙二胺四乙酸鈉鹽,占兩種單體的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005%-0.1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法,其特征在于,所述鏈轉(zhuǎn)移劑為甲酸鈉、次亞磷酸鈉、異丙醇中的一種,占兩種單體的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005%-0.5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法,其特征在于,所述聚合反應(yīng)、熟化反應(yīng)的時(shí)間分別為l_5h、l-h,溫度分別為40-55 °C、50-70 °C。
【文檔編號(hào)】C08F220/56GK103570868SQ201310516086
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】李瀟瀟, 寧俊錕, 陳林, 王化, 田興友 申請(qǐng)人:安徽循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)工程院