[发明专利]高相对分子质量聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的制备方法

说明书

本发明公开了一种高相对分子质量聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的制备方法。所述方法以工业品DAC溶液为原料，水溶性偶氮类化合物为引发剂，在氮气氛围下加入平均聚合度为0～200的含端基双键的甲基三烯丙基卤化铵或其低聚物，使其占单体质量分数0.1％～5.0％，再加入金属离子螯合剂、水溶性偶氮类引发剂，使其分别占单体质量分数0.01％～0.03％和0.03％～0.05％，采用程序升温引发，保温聚合的方式合成PDAC胶体，最后胶体经造粒，流化床烘干，得到高相对分子质量的PDAC干粉。本发明制得的PDAC干粉，其高相对分子质量以特征黏度计为14.61dL/g，单体转化率在99.56％以上。

技术领域

本发明属于水溶性阳离子高分子化合物的制备技术领域，涉及一种高相对分子质量聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDAC)的水溶液聚合制备方法。

背景技术

丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(Acryloyloxyethyl trimethyl ammoniumchloride，简称DAC)是一种具有特殊功能的水溶性阳离子单体，其分子中含有乙烯基团，可均聚或与其它功能性单体共聚。DAC通过自由基聚合反应生成均聚物聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(Poly acryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride，简称PDAC)，其反应方程式如式1所示：

以DAC为基的聚合物在石油开采、造纸、日用化学品、生物、医药和水处理等应用领域发挥着重要作用，且年需求量日益增大。在这些领域的应用过程中，一般认为，当单元结构确定后，不同相对分子质量(可用特征黏度[η]表示)的产物对应着不同的分子链节长度，从而具有不同的性质和应用功能。例如，在水处理应用领域中，作为絮凝剂使用时，聚合物相对分子质量越高，投加量越少，对应的絮凝架桥能力越强，絮凝脱水效果越好，充分体现出高相对分子质量产物特别是高转化率在节能减排、环境保护方面的独特作用。因此，在合成角度而言，如何制备高相对分子质量的均聚物来满足不同用途的需要和开拓新的应用一直是该领域研究的热点和重点。

目前，以DAC为基的聚合物合成工艺研究多集中在共聚反应领域，对其均聚物PDAC的制备工艺研究文献报道较少，且所合成的产物相对分子质量还有待提高。至今为止有代表性的研究工作如下。

文献1(滕晓旭.低聚合度阳离子聚合物的研制及其在无盐染色中的应用[D].大连理工大学,2010.)研究了低聚合度聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的制备条件。具体条件为：单体浓度为20％，过硫酸铵和亚硫酸氢钠总用量为单体质量的1％，阻聚剂对苯二酚浓度为1.0×10^-5mol/L，60℃反应2h。得到的聚合产物经无水乙醇和丙酮精制，真空下干燥，得到了淡黄色的PDAC固体。胶体产物在精制过程中除去了一些未反应的DAC单体以及低聚物，精制产物经真空干燥并粉粹成干粉，其相对分子质量为8.7×10³g/mol。该文献特点是氧化还原引发体系，高温引发，反应时间短，但是其目的是制备低聚合度阳离子聚合物即低相对分子质量的聚合物，未涉及单体转化率，更没有对高相对分子质量的聚合物进行研究。

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.)对聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDAC)的制备工艺进行了研究。具体工艺为：以工业品丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为原料，采用A为引发剂，釆取引发剂一次性加入-反应过程中分三步升温的聚合反应方式，对聚合反应工艺条件进行了系统优化，得到了制备较高相对分子质量PDAC的聚合工艺条件，并探究了各工艺因素对聚合反应的影响规律。所得产物PDAC最高特征黏度值为7.42dL/g，重均相对分子质量为2.579×l0⁶。该文献采用了三步升温的方式，既可以在前期反应过程中减缓反应的进行，防止爆聚，在后期反应中，通过升高温度，来促进引发剂持续引发，进一步消耗体系内残余的单体，从而提高聚合产物的特征黏度，但是未对引发剂进行说明。