[发明专利]两性聚丙烯酰胺及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种两性聚丙烯酰胺及其制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：将丙烯酰胺类单体水溶液、季铵盐类阳离子单体、N,N‑二甲基丙烯酰胺、分子量调节剂与水混合，得到阳离子单体混合物，再与第一引发剂混合进行聚合反应，得到阳离子聚合物；将丙烯酰胺类单体水溶液、含磺酸基的阴离子单体、N,N‑二甲基丙烯酰胺、分子量调节剂与水混合，得到阴离子单体混合物，再与第二引发剂混合进行聚合反应，得到阴离子聚合物；将阳离子聚合物、阴离子聚合物与第三引发剂混合进行交联聚合反应，得到两性聚丙烯酰胺。通过该制备方法能够得到具有阴‑阳离子不均一特性的两性聚丙烯酰胺，其絮聚效果好，作为干强剂用于造纸保留率高，能提高纸张强度。

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，特别是涉及一种两性聚丙烯酰胺及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，造纸厂废水排放减少，白水封闭循环，且随着废纸原料的循环利用，优质原料补充的减少，导致造纸体系垃圾和杂质积累严重，需要添加大量的干强剂。其中，聚丙烯酰胺由于合成时分子结构可控，价格相对便宜，可以满足不同需求，作为干强剂在造纸行业中广泛应用。

传统技术中的聚丙烯酰胺包括非离子型聚丙烯酰胺和离子型聚丙烯酰胺，其中，由于非离子型聚丙烯酰胺存在保留差的问题，将非离子聚丙烯酰胺进行降解，使其成为阴离子型聚丙烯酰胺，或者将非离子聚丙烯酰胺进行阳离子化，使其成为阳离子型聚丙烯酰胺。然而，阴离子型聚丙烯酰胺和阳离子型聚丙烯酰胺在使用过程中存在一定的局限性，如阳离子型聚丙烯酰胺用量过高，会导致体系中引入过量的阳离子从而吸附大量阴离子物质，产生絮凝；而阴离子型聚丙烯酰胺只能用于酸性体系中，并且易造成阴离子垃圾。

为了克服单一离子型聚丙烯酰胺的过离子化、应用受限等问题，在聚丙烯酰胺的合成过程中同时加入阴离子单体和阳离子单体，可以得到一种两性聚丙烯酰胺。但是，由于两性聚丙烯酰胺分子结构的限制，当两性聚丙烯酰胺在造纸过程中达到一定的用量时，两性聚丙烯酰胺在水体系中的保留率降低，对纸张强度的提升效果较差。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种两性聚丙烯酰胺及其制备方法和应用；通过该制备方法能够得到具有阴-阳离子不均一特性的两性聚丙烯酰胺，其絮聚效果好，作为干强剂用于造纸保留率高，能够有效提高纸张强度。

一种两性聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：

将丙烯酰胺类单体水溶液、季铵盐类阳离子单体、N,N-二甲基丙烯酰胺、分子量调节剂与水混合，得到阳离子单体混合物，并将所述阳离子单体混合物与第一引发剂混合进行聚合反应，得到阳离子聚合物；

将丙烯酰胺类单体水溶液、含磺酸基的阴离子单体、N,N-二甲基丙烯酰胺、分子量调节剂与水混合，得到阴离子单体混合物，并将所述阴离子单体混合物与第二引发剂混合进行聚合反应，得到阴离子聚合物；以及

将所述阳离子聚合物、所述阴离子聚合物与第三引发剂混合进行交联聚合反应，直至反应产物在25℃的粘度达到5000cpa·s-10000cpa·s时加入终止剂终止反应，得到两性聚丙烯酰胺，所述两性聚丙烯酰胺分子结构中的阴离子部分和阳离子部分不均一分布。

在其中一个实施例中，将所述阳离子单体混合物与第一引发剂混合进行聚合反应的步骤中，所述阳离子单体混合物与所述第一引发剂分批混合，混合体系的温度小于或者等于95℃；

及/或，将所述阴离子单体混合物与第二引发剂混合进行聚合反应的步骤中，所述阴离子单体混合物与所述第二引发剂分批混合，混合体系的温度小于或者等于95℃。

在其中一个实施例中，将所述阳离子单体混合物与第一引发剂混合进行聚合反应的步骤中，所述阳离子单体混合物与所述第一引发剂的质量比为500:1-2400:1；

及/或，将所述阴离子单体混合物与第二引发剂混合进行聚合反应的步骤中，所述阴离子单体混合物与所述第二引发剂的质量比为500:1-1800:1。