[发明专利]一种长支链水溶性聚合物水处理剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种水处理剂，尤其涉及一种长支链水溶性聚合物水处理剂及其制备方法与应用。

背景技术

水溶性聚合物是很重要的一类有机高分子水处理剂。例如聚丙烯酸是一种线状的水溶性聚合物，其分子链上的羧基在碱性水溶液中由于静电相斥作用，使聚合物链伸展，并使原先包裹在中分子中间的吸附功能的基团外露到表面，这些活性点吸附溶液中的悬浮粒子，形成粒子间的架桥，从而加速了悬浮粒子的沉降。相对分子质量高的水溶性聚合物由于大分子的架桥作用，被用作水处理剂，然而，未引入疏水改性的水溶性聚合物难于取得预期的效果，而疏水改性水溶性聚合物独特的流体力学性质将使其具有更显著的絮凝脱色效果，从而提高其在污水处理中的应用价值。

疏水改性水溶性聚合物，如长支链水溶性聚合物溶于水时，由于疏水基团之间相互的疏水缔合作用而聚集，聚合物链之间产生分子内和分子间缔合成可逆的网状分子结构，从而形成很大的超分子链聚集体，增大了聚合物的流体动力学体积，能显著地提高溶液的粘度。疏水改性水溶性聚合物显著的增粘作用和其独特的溶液性能使其在油气开采、涂料工业和日用工业等领域内有重要的用途。在水处理行业中，这类聚合物独特的流体力学性质使其具有更显著的絮凝效果，有望应用于各种工业污水处理，尤其是较难脱色的高色度红色和黄色染料污水的处理。

疏水缔合水溶性聚合物的合成主要有非均相共溶剂法、均相共溶剂法、超声波法、胶束共聚法、微乳液聚合法、反相微乳液聚合法、自由基界面聚合法、无皂乳液聚合法、活性阴离子聚合法、基团转移聚合法、原子转移自由基聚合法、可逆加成-断裂链转移聚合法、氧阴离子引发聚合法和高分子化学修饰法等，由于油溶性单体和水溶性单体极性差别很大，两者的不相溶，以及个别聚合方法需要使用分散剂或者乳化剂等，使得聚合工艺和产物纯化工艺非常复杂。例如，胶束聚合法是制备疏水缔合水溶性聚合物较常用的方法，但是聚合过程中需加入大量表面活性剂，难以除去，影响聚合物的疏水缔合性能。

超临界二氧化碳由于惰性、无毒、价廉和不易燃爆等特性，是可用于替代传统挥发性有机溶剂的环境友好溶剂，也是研究最多、应用最广的一种超临界流体。超临界二氧化碳具有如溶解能力强且溶解能力可调，对聚合物有很强的溶胀、扩散能力和强渗透性，传热传质速率快、能控制某些反应的速度、反应温度和压力适中、易被回收循环利用和无溶剂残留等优点。在超临界二氧化碳中进行的自由基聚合反应，在一定程度上克服了疏水改性聚合物常规合成方法的不足，可根据需要调控极性差别很大的水溶性单体和油溶性疏水单体之间的比例，达到分子水平的混合，从而引入足够的疏水基团，使产物发挥更优异的疏水缔合性能；聚合过程中不会对自由基聚合产生链转移而不会影响产物性能；且沉淀聚合过程不需要添加任何乳化剂、分散剂，反应中产物直接与介质分相，反应温度和压力适中，聚合反应工艺简单，产物易分离纯化，具有独特的优势，对于疏水改性长支链水溶性聚合物的合成和生产具有重要的理论意义和实际意义。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种高效的长支链水溶性聚合物水处理剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备得到的水处理剂。

本发明的目的还在于提供上述水处理剂的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种长支链水溶性聚合物水处理剂的制备方法，是以下列按重量份数计的物质为原料，在超临界状态的二氧化碳中进行自由基沉淀聚合得到的：

所述水溶性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、衣康酸、马来酸、马来酸酐或N-乙烯基吡咯烷酮中的一种以上。

所述长脂肪碳链单体为丙烯酸酯类单体，即丙烯酸类单体与长碳链脂肪醇的酯化产物，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸或甲基丙烯酸，所述丙烯酸酯类单体的酯基的简式为-COOR，R为碳原子数为4~40的芳基或烷基。

所述长脂肪碳链单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸二十二烷基酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基(2)乙氧基乙基丙烯酸酯（结构式为英文名称为Phenol(3)ethoxylated acrylate）或壬基苯氧基(3)乙氧基乙基丙烯酸酯（结构式为英文名称为Nonyl phenol(4)ethoxylated acrylate）中的一种以上。