[发明专利]一种阳离子聚丙烯酰胺的嵌段共聚物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于高分子领域，具体涉及一种嵌段共聚物及其制备方法和作为絮凝剂的用途。

背景技术

阳离子型聚丙烯酰胺是一种由非离子的丙烯酰胺单元和阳离子单元构成的共聚物，是一种线型的高分子聚电解质。因为自身所带官能团，在水溶液中带正电荷，并且易形成大量的氢键的特性，常用作废水处理的絮凝剂。根据“架桥原理”和“电荷中和原理”，阳离子型聚丙烯酰胺容易吸附聚集水中带负电荷的微粒，使悬浮液体系微粒脱除介稳状态，小颗粒吸附团聚成大絮团，从而达到絮凝沉降作用。

阳离子聚丙烯酰胺的制备方法主要有两大类：一是聚丙烯酰胺的阳离子改性法，主要采用Mannich反应改性，在均聚生产的聚丙烯酰胺大分子上进行胺甲基化，即将聚丙烯酰胺与甲醛、仲胺进行反应，但是由于Mannich反应中产生的毒性问题，限制了此方法的应用；第二种方法是通过丙烯酰胺与其它阳离子共聚而成，共聚法可以通过和不同的功能性单体共聚，从而得到各特性聚合物满足不同环境所需。然而这种方法所制得的产物具有正电荷密度低、水溶解性差、反应过程难以控制的缺点，同时制备得到的阳离子聚丙烯酰胺的絮凝效果也不佳。

因此，需要对现有阳离子聚丙烯酰胺进行改进，提供一种新的、絮凝效果优良的阳离子聚丙烯酰胺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种絮凝效果优良的能够作为阳离子聚丙烯酰胺嵌段共聚物及其制备方法和用途。

本发明首先提供了式Ⅰ所示的嵌段共聚物：

其中，

m为8000～14000；m'为300～1000；n为8000～14000；n'为300～1000。

所述嵌段共聚物是由如下摩尔配比的原料制备而成：

丙烯酰胺 100～200份

S,S′-二(α，α′-甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯 0.6份

甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 15～30份。

优选地，它是由如下摩尔配比的原料制备而成：

丙烯酰胺 100份

S,S′-二(α，α′-甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯 0.6份

甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 20份。

所述嵌段共聚物按照如下步骤制备：

①、S,S′-二(α，α′-甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯与丙烯酰胺反应，得到含有产物PAM-CTA的反应液；

②、向步骤①所得含有产物PAM-CTA的反应液中，加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，进行反应，得到权利要求1所述示嵌段共聚物。

本发明还提供了前述嵌段共聚物的制备方法，它包括以下步骤：

①、S,S′-二(α，α′-甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯与丙烯酰胺反应，得到含有产物PAM-CTA的反应液；

②、向步骤①所得含有产物PAM-CTA的反应液中，加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，进行反应，得到权利要求1所述示嵌段共聚物。

步骤①中，丙烯酰胺与S,S′-二(α，α′-甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯的摩尔比例为(1000～2000)：6；优选为1000：6。

步骤①中，S,S′-二(α，α′-甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯与丙烯酰胺的反应温度30℃～60℃，反应时间为4h～8h；优选地，所述反应温度为40℃，反应时间5h。

步骤①中，S,S′-二(α，α′-甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯与丙烯酰胺的反应，是在加入碱、氧化剂、溶剂、还原剂的条件下进行的；优选地，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碱式碳酸钠；所述氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水；所述溶剂为水；所述还原剂选自亚硫酸氢钠、抗坏血酸、氯化亚铁；进一步优选地，所述氧化剂与还原剂的摩尔比例为1:1；所述氧化剂的摩尔用量为丙烯酰胺的0.5～1％；所述碱的摩尔用量为丙烯酰胺的12.5％。

步骤②中的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与步骤①中所述丙烯酰胺的摩尔比为10:3～20:1.5，优选为10:2。

步骤②中，所述反应的温度为30℃～60℃、时间为4h～8h；优选地，所述反应温度为40℃，反应时间5h。