[发明专利]系列化阳离子度和高特征黏度P(DAC-AM)的制备方法

说明书

本发明公开了一种系列化阳离子度和高特征黏度P(DAC‑AM)的制备方法。所述方法以工业单体DAC和AM为原料，采用氧化还原引发剂，含醇水溶液聚合法，根据不同阳离子度，选择程序升温引发、保温聚合条件，经分步引发聚合、同步脱除和回收醇类溶剂步骤，获得P(DAC‑AM)胶体产物，胶体经造粒、烘干，得到系列化阳离子度、高特征黏度和高单体转化率的P(DAC‑AM)易溶解干粉。本发明制得的P(DAC‑AM)干粉的阳离子度为10％～90％，特征黏度为15.12～26.30dL/g，单体转化率达99.50％以上。

技术领域

本发明属于阳离子型聚丙烯酰胺共聚物的制备技术领域，涉及一种系列化阳离子度和高特征黏度P(DAC-AM)的制备方法。

背景技术

阳离子型聚丙烯酰胺P(DAC-AM)(式1)是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(Acryloyloxyethyltrimethyl ammonium chloride，简称DAC)和丙烯酰胺(Acrylamide，简称AM)的共聚物，是一种常用的有机阳离子水溶性高分子。由于其阳离子度(即起始DAC占总单体的摩尔分数)和粘均相对分子质量(可用特征黏度[η]表示)可调，被广泛地应用于各个工业生产领域，特别是作为絮凝剂用于印染、造纸和市政废水污泥的絮凝脱水，成为国内外用量最大的阳离子型聚丙烯酰胺之一。

近年来，很多文献报道了P(DAC-AM)的合成工艺，采用P(DAC-AM)作为絮凝脱水剂来处理各种工业废水、污泥的方法，但是，大部分所报道文献中的P(DAC-AM)的阳离子度集中在30％～50％左右，并且其表征粘均相对分子质量的特征黏度值普遍不高。对于系列化阳离子度和高特征黏度的P(DAC-AM)的具体的制备工艺尚无文献报道，这导致系列化阳离子度和高特征黏度的P(DAC-AM)相关应用技术的开发利用受到了极大的限制。已有紧密相关研究文献如下。

文献1(王春晓,董利,梁志.低温引发制备高阳离子度絮凝剂[J].化工时刊,2008,22(3):34-37.)，通过采用氧化还原引发剂，水溶液聚合法制备阳离子度为60％～70％的P(DAC-AM)。具体步骤为：在引发温度为10℃，单体质量分数60％，引发剂m(亚硫酸氢钠):m(过硫酸钾):m(尿素)＝1:1:1，用量分别为聚合单体的质量分数0.1％，m(AM):m(DAC)＝1:8，pH值为5时，聚合时间8h，生成聚合物的特征黏度达4dL/g以上(乌式粘度计，1.00mol/LNaCl溶液，(30±0.1)℃测定)。该文献的特征是低温引发，一步升温的方式，该法虽然可以在开始反应时，控制引发速率，防止爆聚，但是由于反应一直处于低温状态，不利于引发剂的持续引发，导致后期无法进一步有效引发除去残余单体，因此聚合产物的特征黏度较低。此外，文献未报道单体转化率数据。

文献2(鞠久妹.DAC、DMC聚合反应工艺初步研究[D].南京理工大学,2013)，通过采用水溶液聚合法制备阳离子度为30％的P(DAC-AM)。文中以工业单体DAC和AM为原料，A为引发剂，采用前期一次性加入所有引发剂A，反应过程中分两步升温的聚合方式，获得的了30％阳离子度P(DAC-AM)胶体产物。最佳工艺条件为w(单体)＝35％、w(A)＝0.025％、w(Na₄EDTA)＝0.02％、T₁＝46℃反应3h、T₂＝60℃反应5h。在此条件下，制备出特征黏度为17.23dL/g(乌式粘度计，1.00mol/LNaCl溶液，(30±0.1)℃测定)，单体转化率为98.02％的P(DAC-AM)胶体产物。该文献是采用两步升温的新方法，不仅防止开始反应时发生爆聚，还可以通过升温，来促进引发剂进一步引发，消除体系内的残余单体，提高胶体产物的特征黏度和单体转化率。但是该文献只对阳离子度为30％的P(DAC-AM)的制备方法进行了研究，并且未对引发剂进行说明。