[发明专利]超高分子量两性聚丙烯酰胺的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，特别是一种超高分子量两性聚丙烯酰胺的制备方法。

背景技术

目前，由于丙烯酰胺聚合物生产成本比较高，产品价格高，因而影响了两性聚丙烯酰胺作为优良助剂的广泛使用。作为高效造纸助剂使用的两性聚丙烯酰胺，其助留助滤性能随两性聚丙烯酰胺阴离子度的增加而增强，随两性聚丙烯酰胺分子量和用量的增大而增强；作为高效絮凝剂而应用的两性聚丙烯酰胺除了要求相对分子量大、溶解速度快以外，还要求其合成工艺简单易操作、聚合成本价格较低等。聚丙烯酰胺的用途在很大程度上取决于丙烯酰胺系列聚合物的化学组成和相对分子质量。例如高相对分子质量两性聚丙烯酰胺在污水处理过程中作为絮凝剂来使用，因其用量少、絮凝效果好以及沉淀过滤速度快等优点而日益受到广泛的关注。在聚丙烯酰胺类絮凝剂中，由于二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)聚合物具有高效无毒，正电荷密度高，价格低廉等特点，所以应重点开展丙烯酰胺(AM)与DMDAAC聚合研究，优化合成工艺，寻找产品最佳适用条件以及与其它化学试剂配合等方面的研究，从而使开发的产品效果更好，成本更低，应用更加广泛。

超高相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺是目前提高原油采收率中应用最广泛的一种聚合物，它可由聚丙烯酰胺在碱性条件下水解而成；也可以通过丙烯酰胺和丙烯酸共聚得到。丁伟，张艳秋等(丁伟，张艳秋，曲广淼.新型超高相对分子量阳离子聚丙烯酰胺的合成[J].胶体与聚合物，2004，23(4)：23-25)采用(NH₄)₂S₂O₈和甲醛合次亚硫酸氢钠的氧化还原体系与水溶性偶氮、辅助引发剂组成复合引发体系引发AM与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AETMAC)合成了相对分子质量在1000万以上，离子度可以在1-50％范围内任意调控的超高相对分子质量聚丙烯酰胺。黄鹏程等(黄鹏程，杨朝东.92秋季中国材料研讨会论文集[M].中国材料学会，国际材料学会中国理事会.1992：580-581)使用双官能度过氧化物与过渡金属组成的氧化还原体系引发AM溶液聚合，得到了相对分子质量1000万-1600万的聚丙烯酰胺(PAM)；程杰成(程杰成.博士学位论文[D].大连理工大学，2000：71-72)经分子设计合成出一种双官能度引发剂，并用于AM聚合，得到2500万-3000万的超高相对分子质量的PAM。王贵江，欧阳坚等(王贵江，欧阳坚，朱卓岩，孙广华.超高相对分子质量聚丙烯酰胺的研究[J].精细化工，2003，20(5)：303-306)探讨了丙烯酰胺的聚合引发体系，建立了一套在5-10℃条件下，由过硫酸钾、氨水、尿素、偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐及脂肪族叔胺类功能性单体(MP)所构成的低温复合引发体系，应用该引发体系并添加甲酸钠和聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯改善聚丙烯酰胺的水溶性，可使聚丙烯酰胺的实验室样品相对分子质量达到3300万以上。

综上所述，前人在制备高相对分子质量的两性聚丙烯酰胺的研究上，采用多种引发体系，选择不同单体进行聚合来制备。

在随着科技的发展，文明的进步，人们希望开发出一种高效无毒，价格低廉，合成工艺简单，环境友好型的高性能高质量的丙烯酰胺类聚合物，以满足现代工业和生活的需要，促进世界文明的发展，提高生活质量。

发明内容

本发明的目的在于：在两性聚丙烯酰胺类絮凝剂中，由于DMDAAC聚合物具有高效无毒，正电荷密度高，价格低廉等特点，所以应重点开展AM与DMDAAC的聚合研究，优化合成工艺，寻找产品最佳适用条件以及与其它化学试剂配合等方面的研究，从而使开发的产品效果更好，成本更低，应用更加广泛。两性聚丙烯酰胺，由于所得产品不需要进行任何分离，水溶液共聚反应液可直接用于纸厂生产，此法基本没有“三废”，投资设备少，生产成本低。水溶液聚合是聚丙烯酰胺生产历史最久的方法，该方法在生产中既安全又经济合理，至今仍是聚丙烯酰胺的主要生产技术。目前国外的两性聚丙烯酰胺产品多是采用此法生产，这也是适合我国国情的一种生产方式。本发明中采用水溶性偶氮化合物为主体引发剂，其具有如下特点：1.在链增长过程中不会改变聚合体系的pH值；2.只须加入少量的水溶性偶氮引发剂，聚合反应即可获得接近100％的转化率；3.水溶性偶氮化合物分解后形成以碳元素为中心的自由基，夺氢能力较弱，所得聚合物分子的支链较少，高分子链较为伸展，在水溶液中聚合物分子的流体动力学体积较大，聚合物产品的增粘效果较好。