CN1133302A - 两性水溶性聚合物的水分散体及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

一种储存稳定并且容易流动的两性水溶性聚合物的水分散体，该分散体的制备方法以及含有该分散体的处理剂。该分散体是在不溶解所得到的聚合物的盐的水溶液中，并在可溶于所述的盐的水溶液中的聚合物电解质分散剂的存在下，搅拌下使包含一种或多种丙烯酸类阳离子单体的单体混合物和一种阴离子单体作为主要组分进行聚合而得到的。

Description

两性水溶性聚合物的水分散体及其制备和应用
本发明涉及一种两性水溶性聚合物的水分散体，其制备方法以及含有该分散体的处理剂，特别涉及一种储存稳定并且容易流动的两性水溶性聚合物的水性分散体，该分散体可以用作一种处理剂，例如作为要加入到在城市污水，人类生活废水或普通的工业废水的污泥絮凝过程中衍生得到的未经处理的污泥、剩余污泥、消化污泥或其混合物中的化学品；作为在滗析器、压带机、压滤机或螺杆压榨机脱水器中对污泥进行处理之前，加入到污泥中以使其絮凝和/或脱水的化学品；作为从含油工业废水分离和处理油的油分离剂；作为造纸工业的排水助剂；作为造纸工业中的助留剂；和作为从造纸工业的白水中回收有用和有价值的物质的化学品，以及制备所述的分散体的方法和含有所述的分散体的处理剂。
通常将阳离子聚合物絮凝和/或脱水剂用于对在城市污水，人类生活废水或普通的工业废水的污泥絮凝过程中衍生得到的未经处理的污泥，剩余污泥，消化污泥或其混合物的絮凝和/或脱水。但是，由于近年来产生出的污泥的数量上升而且质量变坏，因此对于任何已知的阳离子聚合物絮凝和/或脱水剂来说，如果单独使用，都不能有效地对污泥进行处理。此外，脱水后的污泥饼的水含量，悬浮的固体物(下文中称作SS)的可收集的比例以及污泥饼从滤布上的可剥离性并不是令人满意，因此需要改进。
已经提出了大量的方案来改进现有的阳离子聚合物絮凝和/或脱水剂。
例如，已经提出了一种含有丙烯酰氧基乙基三甲基铵盐和丙烯酰氧基乙基二甲基苄基铵盐作为主要组分的共聚物(日本专利申请公开62-262799)；一种由具有一个叔氨基或季铵基的阳离子单体与丙烯酸组成的两性水溶性共聚物(日本专利申请公开56-118798)；一种由具有一个叔氨基的阳离子单体与具有一个季铵基的阳离子单体和(甲基)丙烯酸组成的两性水溶性共聚物(日本专利申请公开3-189000)；以及一种由具有一个氨基的丙烯酸酯单体与具有一个氨基的甲基丙烯酸酯单体和丙烯酸组成的两性水溶性共聚物(日本专利申请公开3-293100)。
在这些方案中，两性聚合物具有特别的吸引力，因为它们表现出优异的絮凝效果。
阳离子水溶性聚合物被用来作为炼油工业中以及从含油工业废水分离和处理油的油分离剂，并对油进行处理。阳离子水溶性聚合物也被用来作为造纸工业中的排水助剂，助留剂以及用于从造纸工业的白水中回收有用和有价值的物质的化学品。
已知的制备用于上述目的，如用于上述的中间过程以及废水处理过程的絮凝剂，用作油分离剂或造纸工艺中的处理剂的阳离子水溶性聚合物制备方法包括：在水溶液中的静态聚合(stationary polymerization)，油包水型的乳液聚合(日本专利申请公开54-102388)以及在疏水溶剂中的悬浮聚合(日本专利申请公开54-69196)。
在一专利文献(日本专利申请公开50-70489)中描述了一种制备非离子或阴离子水溶性聚合物的制备方法，即在硫酸铵水溶液中进行沉淀聚合。
但是，对于在水溶液中的静态聚合来说，为了得到具有高分子量的聚合物，则聚合过程必须在单体浓度为10％(重量)或更高的条件下进行，并且聚合产物为含水凝胶形式，其本身很难溶解，因此在将其市场化之前，必须将其稀释至含量为5％(重量)或更低的水溶液以增加其流动性或是将其干燥和粉末化。
另一方面，如果将聚合产物以低浓度的溶液的形式市场化，将会增加运输成本，而如果将其粉末化，则在干燥过程中将消耗大量的能量。此外，如果将其加热，将会发生三维交联而在其中产生水不溶性部分。
对于油包水型的乳液聚合来说，得到的产物可能具有高可燃性，并且消耗了昂贵的有机溶剂。
另一方面，对于在疏水溶剂中的悬浮聚合来说，需要大量的设备投资费用，因为该方法要使用高度可燃性的物质如环己烷，甲苯等。
对于在硫酸铵水溶液中进行的沉淀聚合来说，其具有设备投资费用低的优点，其缺点是所生产的聚合物会附聚成大块而产生处理上的问题。
为了克服上述缺点，提出了一种制备容易流动的阳离子聚合物的水分散体的方法，该方法包括：在不溶解所得到的聚合物的盐的水溶液中，并在可溶于所述的盐的水溶液中的聚合物电解质分散剂的存在下，搅拌下使阳离子单体聚合(日本专利申请公开61-123610)。
但是，该公开的技术只适用于阳离子聚合物的水性分散体，并且到目前为止，还没有一种可适用于两性水溶性聚合物的水分散体的技术。
因此，本发明的一个目的是提供一种储存稳定并且容易流动的两性水溶性聚合物的水分散体，该分散液可以用作一种处理剂，例如作为要加入到在城市污水，人类生活废水或普通的工业废水的污泥絮凝过程中衍生得到的未经处理的污泥、剩余污泥、消化污泥或其混合物中的化学品；作为在滗析器、压带机、压滤机或螺杆压榨机脱水器中对污泥进行处理之前，加入到污泥中以使其絮凝和/或脱水的化学品；作为从含油工业废水分离和处理油的油分离剂；作为造纸工业中的排水助剂；作为造纸工业中的助留剂；和作为从造纸工业的白水中回收有用和有价值的物质的化学品，以及制备所述的水分散体的方法和含有所述的水分散体的处理剂。
经过广泛深入的研究，本发明的发明人发现，在不溶解所得到的聚合物的盐的水溶液中并在可溶于所述的盐的水溶液中的聚合物电解质分散剂的存在下，搅拌下使包含一种特殊的阳离子单体和一种特殊的阴离子单体作为主要组分的单体混合物聚合得到水分散体，当所述的水分散体中的所得到的两性水溶性聚合物的浓度、盐的浓度、分散剂的浓度、水分散体的粘度以及所述的水分散体中的两性水溶性聚合物的平均颗粒粒径在特定的范围内时，所得到的水分散体储存稳定，容易流动并且很好处理。本发明的发明人还发现，这种水分散体可用已有的设备很容易地制备。
更具体地，按照本发明的第一个方面，提供了一种储存稳定并且容易流动的两性水溶性聚合物的水分散体，该水分散体是这样得到的：在不溶解所得到的聚合物的盐的水溶液中，并在可溶于所述的盐的水溶液中的聚合物电解质分散剂的存在下，搅拌下使包含由下述通式(I)表示的一种阳离子单体
Figure A9512042500111
式中，A为O或NH；B为含有2-3个碳原子的烷基；R1为H或CH3；R2和R3分别为含有1-2个碳原子的烷基；X-为抗衡阴离子，和一种阴离子单体作为主要组分的单体混合物聚合，所述的水分散体具有下述特征(1)所述的水分散体中，两性水溶性聚合物的浓度为5％(重量)或更高，(2)所述的水分散体中，两性水溶性聚合物的平均颗粒粒径为0.1-150微米，(3)所述的水性分散液的粘度为10-3000cp，(4)所述的水分散体中，盐的浓度为15％(重量)-饱和浓度，以及(5)所述的水分散体中，分散剂的浓度以两性水溶性聚合物计，为1-15％(重量)。
按照本发明的第二个方面，提供了一种储存稳定并且容易流动的两性水溶性聚合物的水分散体的制备方法，其特征是在不溶解所得到的聚合物的盐的水溶液中，并在可溶于所述的盐的水溶液中的聚合物电解质分散剂的存在下，搅拌下使包含由上述通式(I)表示的一种阳离子单体和一种阴离子单体作为主要组分的单体混合物聚合。
按照本发明的第三个方面，提供了一种絮凝和/或脱水剂，油分离剂，排水助剂，助留剂以及作为从造纸工业的白水中回收有用和有价值的物质的化学品。
本发明的水分散体含有高浓度的两性水溶性聚合物，其浓度等于或高于5％(重量)，一般在5％(重量)-40％(重量)之间。本发明的水分散体所含有的所述的盐和所述的分散剂在其相应的特定比例范围内。
尽管本发明的水分散体含有高浓度的两性水溶性聚合物，但由于该两性水溶性聚合物以细颗粒的形式均匀分散于分散介质中，因此其粘度在10-3000cp的低粘度范围内。因此，其容易流动并具有很好的可处理特性。
按照本发明，在水分散体中的两性水溶性聚合物颗粒的平均粒径一般在0.1-150微米的范围内，优选是在0.1-50微米的范围内，更优选是在0.1-30微米的范围内。如果两性水溶性聚合物颗粒的平均粒径超过150微米，它们会很容易沉淀出来而破坏分散体的储存稳定性，并且当将该水分散体与水混合而使用时，由于两性水溶性聚合物颗粒的粒径大，而需要较长的时间才能使其完全溶于水中。
相反，本发明的水分散体储存稳定，并且即使在室温下储存时也不会有颗粒附聚成大块的问题发生。
本发明的水分散体对两性水溶性聚合物的分子量没有特殊的限制。但是，从应用的观点来说，优选是使用大分子量的两性水溶性聚合物，所述的应用包括：作为要加入到在城市污水，人类生活废水或普通的工业废水的污泥絮凝过程中衍生得到的未经处理的污泥、剩余污泥、消化污泥或其混合物中的化学品；作为在滗析器、压带机、压滤机或螺杆压榨机脱水器中对污泥进行处理之前，加入到污泥中以使其絮凝和/或脱水的化学品；作为造纸工业的化学品。当将本发明的水分散体溶于2％(重量)的硫酸铵水溶液中而制备两性水溶性聚合物的浓度为0.5％(重量)的溶液时，所得到的溶液的粘度(用Brookfield粘度计在25℃测定)一般在10-200cp的范围内。
按照本发明，使用一种或多种以上述通式(I)表示的阳离子单体作为一种基本组分。
由上述通式(I)表示的阳离子单体的典型例子包括：
丙烯酰氧基乙基二甲基苄基氯化铵，
甲基丙烯酰氧基乙基二甲基苄基氯化铵，
丙烯酰氨基丙基二甲基苄基氯化铵，和
甲基丙烯酰氨基丙基二甲基苄基氯化铵。
按照本发明，可将一种以上述通式(I)表示的阳离子单体和一种以通式(II)表示的阳离子单体进行共聚：
Figure A9512042500131
式中，A为O或NH；B为含有2-3个碳原子的烷基；R1为H或CH3；R2和R3分别为含有1-2个碳原子的烷基；R4为含有1-2个碳原子的烷基；X-为抗衡阴离子。
由上述通式(II)表示的阳离子单体的典型例子包括：
(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵，
(甲基)丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵，
二甲氨基乙基(甲基)丙烯酸酯氯化物或硫酸盐，和
二甲氨基丙基(甲基)丙烯酸酰胺氯化物或硫酸盐。
按照本发明，使用一种阴离子单体与如上所述的一种阳离子单体作为基本组分。所述的阴离子单体的典型例子包括衣康酸和(甲基)丙烯酸类阴离子单体。
典型的(甲基)丙烯酸类阴离子单体包括(甲基)丙烯酸，2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸等等。
按照本发明，可将以上所述的离子性单体的混合物与(甲基)丙烯酰胺进行共聚。
但是，为了制得具有显著特性的两性水溶性聚合物，共聚物中所含有的离子性单体，包括阳离子和阴离子单体的总摩尔百分数优选为5％(摩尔)或更高，更优选是10％(摩尔)或更高。如果共聚物中离子性单体的总的百分含量小于5％(摩尔)，则共聚物的絮凝，水合作用以及其他功能差。
至于每一种离子性单体的摩尔比例，在两性共聚物中所含有的阳离子单体的总克当量优选是大于其中所含有的阴离子单体的总克当量，因为所述的共聚物中所含有的阳离子基团的数量优选是多于其中所含有的阴离子基团的数量。
本发明中，聚合单体优选是能溶于所述的盐的水溶液中。但是，如果所得到的共聚物是水溶性的，则除了以上所述的单体之外，还可以使用疏水性的单体如丙烯晴，甲基丙烯酸酯，乙基丙烯酸酯，2-乙基己基丙烯酸酯以及苯乙烯进行共聚。
按照本发明，聚合过程是将单体混合物在盐的水溶液中，在分散剂的存在下，搅拌下进行的。单体的浓度优选为5％(重量)或更高，更优选是10％(重量)或更高，最优选是15-40％(重量)。如果单体的浓度低于5％(重量)，则水分散体中的聚合物的浓度变得不利地低。
按照本发明，一个基本的要求是，作为聚合溶剂和分散介质的盐溶液应该不溶解聚合产物而使聚合产物盐析出来。
按照本发明，使两性水溶性聚合物的单体含量和种类以及盐的浓度优化组合是基本的要求。换句话说，通过优化组合使两性水溶性聚合物盐析出而得到水分散体应包括在本发明的范围内。
可用于本发明的目的的盐的例子包括多价阴离子盐如硫酸钠，硫酸铵，硫酸镁，硫酸铝和磷酸二氢钠。其他的不溶解聚合产物的盐也可以使用。
在聚合过程中反应溶液中的盐的浓度可以根据由通式(I)或(II)代表的每一种阳离子单体或阴离子单体的摩尔比例，以及该方法中所使用的盐的种类来变化，因此对其浓度没有特殊的限定。
但是，在聚合过程中反应溶液中的盐的浓度以聚合介质(将其定义为反应混合物的重量减去单体的重量)的重量为基础计，优选是在15％(重量)-饱和浓度之间，更优选是在15％(重量)-30％(重量)之间，最优选是在15％(重量)-25％(重量)之间。如果盐的浓度低于15％(重量)，反应混合物的粘度将变得太高而使得其很难完成聚合过程。
按照本发明，尽管盐是在聚合过程开始之前而加入到溶剂中的，也可以将一部分盐加入到聚合过程完成之后得到的水分散体中。当部分盐是在聚合过程完成之后加入到水分散体中时，所得到的水分散体的粘度比所有的盐是在聚合过程开始之前加入到溶剂中而得到的水分散体的粘度要低。在将部分盐于聚合过程完成之后加入到水分散体之后，以最后的水分散体的重量为基础计，盐的浓度优选是在15％(重量)-饱和浓度之间，更优选是在15％(重量)-25％(重量)之间。
不能使聚合产物盐析出来的两性水溶性聚合物单体组分以及盐的种类和浓度的任何组合都不在本发明的范围内。
按照本发明，一个基本要求是存在于聚合过程中的聚合物电解质分散剂应该是溶于所述的盐溶液中的。
优选是将阳离子聚合物电解质作为聚合物电解质分散剂，因为两性聚合物中所含有的阳离子单体的总克当量优选是大于其中所含有的阴离子单体的总克当量。
可用作本发明的目的的阳离子聚合物电解质的例子包括一种由一种或多种下述单体的均聚物或共聚物，所述的单体包括：
二甲氨基乙基(甲基)丙烯酸酯盐酸盐或硫酸盐，
二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺盐酸盐或硫酸盐，
(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵，
(甲基)丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵，和
二甲基二芳基氯化铵，其摩尔比例为50％(摩尔)至100％(摩尔)，丙烯酰胺的摩尔比例为50％(摩尔)至0％(摩尔)。
以单体的总重量为基础计，聚合物电解质分散剂的用量为约1-15％(重量)，优选为1％(重量)-10％(重量)。如果其用量低于1％(重量)，则不能得到分散状态的聚合产物并且其会附聚成大块。如果其用量高于15％(重量)，则最终得到的水分散体的粘度变得太高而失去了流动性。
按照本发明，对聚合温度没有特殊的限制，只要聚合引发剂在所选择的温度下能够很好地发挥作用即可。同样，对聚合引发剂的选择也没有限制，其可以是氧化还原型的，偶氮型的以及任何其他形式的引发剂。
本发明的水分散体的应用包括作为要加入到在城市污水，人类生活废水或普通的工业废水的污泥絮凝过程中衍生得到的未经处理的污泥、剩余污泥、消化污泥或其混合物中的化学品；作为在滗析器、压带机、压滤机或螺杆压榨机脱水器中对污泥进行处理之前，加入到污泥中以使其絮凝和/或脱水的化学品；作为从含油工业废水分离和处理油的油分离剂；作为造纸工业的排水助剂；作为造纸工业中的助留剂；和作为从造纸工业的白水中回收有用和有价值的物质的化学品，以及制备所述的分散体的方法和含有所述的分散体的处理剂。
因为本发明的两性水溶性聚合物的水分散体是一种共聚物，每一个该共聚物分子中含有一种如上述通式(I)所表示的阳离子单体和一种合适的阴离子单体，由于聚合物所具有的特殊的协同效应，因此与常规的阳离子和两性水溶性聚合物相比较，其表现出优异的絮凝效果。其对油亦表现出很强的亲合性。
在使用前，通常是将此种一般的阳离子或两性水溶性聚合物在水溶液中溶解或稀释到预定浓度(聚合物浓度：约0.2％)。由于本发明的水分散体含有颗粒粒径很小的聚合物细颗粒并且粘度低，具有优异的可流动性以及高的溶解速度，因此其可以有效地用作各种工业设备的自动溶解系统。此外，由于本发明的水分散体具有优异的溶解性，因此其可以直接加入到废水，污泥以及造纸过程中。
当本发明的水分散体用于废水处理或油分离时，以废水中的固体含量或油含量为基础计，其用量通常为0.1-2％。当将其用作造纸过程的添加剂时，以纸浆的总重量计，其用量通常为0.001-0.1％。
按照本发明的水分散体，当其中的所得到的两性聚合物的浓度、盐的浓度、分散剂的浓度、水分散体的粘度以及所述的水分散体中的两性水溶性聚合物的平均颗粒粒径在特定的范围内时，所得到的水分散体储存稳定，容易流动并且很好处理。
本发明的水分散体可采用已知的设备在一盐的水溶液中，并在一种聚合物电解质分散剂的存在下，搅拌下使包含由上述通式(I)表示的一种阳离子单体和一种阴离子单体作为主要组分的单体混合物聚合而很容易地制得。
按照本发明，使用了一种盐的水溶液以防止聚合产物溶解并使其从中盐析出。本发明所使用的聚合物电解质分散剂的作用机理还不是很清楚，其可能是形成了一种保护性的胶体而阻止了聚合产物颗粒之间的相互粘附。
由上述通式(I)表示的阳离子单体带有一个疏水性很强并与氨基键合的苄基，因此可以想象所得到的聚合产物很难溶于一种盐的水溶液中，尽管其是一种水溶性的聚合物。
当将本发明的两性水溶性聚合物的水分散体用作絮凝剂和/或脱水剂时，由于每一个该共聚物分子中含有一种如上述通式(I)所表示的阳离子单体和一种合适的阴离子单体，使得聚合物具有特殊的协同效应，因此与常规的阳离子和两性水溶性聚合物相比较，其表现出优异的絮凝效果。其对油亦表现出很强的亲合性。
与任何现有的常规阳离子或两性水溶性聚合物相比较，本发明的水分散体具有优异的溶解性，因此其可以直接加入到废水、污泥以及造纸过程中作为絮凝和脱水剂，作为排水助剂和助留剂以及用于从造纸工业的白水中回收有价值的物质的化学品。
下面用实施例对本发明进行更详细的说明，但是下述实施例并不是对本发明的范围的限制。实施例1
将4.2克作为分散剂的丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵均聚物和84.0克硫酸钠溶于303.2克离子交换水中，所述的水装于一个1升的五口可拆卸烧瓶中，该烧瓶设有一个搅拌器，一个温度计，一个冷凝器和一个氮气入口。向其中加入49.79克(85％(摩尔))丙烯酰胺，27.8克丙烯酰氧基乙基二甲基苄基氯化铵的80％的水溶液(单体含量22.24克；10％(摩尔))和2.97克(5％(摩尔))丙烯酸，随后将其加热到50℃并将其中的空气用氮气置换。进一步向其中加入2.0克1％的2，2’-偶氮双(2-咪基丙烷)氯化物的水溶液作为聚合引发剂，并使聚合反应在50℃于搅拌下进行10小时，得到以细颗粒的形式分散于所述的盐的水溶液中的聚合物。
当将26克硫酸钠加入到反应混合物中后，得到的水分散体的最终粘度为110cp。
当将该反应产物溶于2％的硫酸铵水溶液中而得到0.5％的聚合物水溶液时，得到的溶液的粘度为56cp(下文中称其为“0.5％盐的水溶液的粘度”)。
进一步地，本说明书中所有的粘度数据都是用Brookfield粘度计在25℃测得的。
当将最终的水分散体在光学显微镜下观察时，可以看到平均粒径为5微米的单个的细颗粒。在将其气密密封并在室温下储存一个月后，再在光学显微镜下观察，发现仍然有与制备后马上观察所发现的单个的细颗粒相同的单个的细颗粒。因此，这可以证明水分散体中的聚合物颗粒在长时间储存后仍然不会附聚并保持为分散状态。
表1汇总了实施例中的聚合条件以及所加入的盐的种类和用量。
                                                  表1
聚合条件       后加的盐
   聚合溶液的量(g)   单体量(g)                          阳离子单体   阳离子单体的克当量             阴离子单体           其它单体              盐           分散剂 类型   加入量(g)
            式(I)          式(II) 类型      加入量    阴离子单体的克当量 类型        加入量 类型      加入量 类型       加入量
类型        加入量 类型       加入量    (g)  mol(％)     (g)   mol(％)   (g)    wt％以溶剂为基础计(％)    (g)    wt％以单体为基础计(％)
    (g)   mol(％)    (g)  mol(％)
   实施例 1  474    75 DMABC   22.24 10 -   0   0   0.083 AAc   2.97   5    0.041 AAm 49.79 85 (1) 84   21.05 (3) 4.2     5.6 (1) 25
2 475 100 DMBC 37.31 17 DMPQ 20.78 13 0.232 IA 7.55 7.5 0.116 AAm 34.36 62.5 (2) 80 21.33 (3) 5.0 5.0 (2) 25
3  475   100 DMPBC   54.71 30 DMC   13.40   10   0.258 AMPS   6.68   5    0.032 AAm 25.21 55 (2) 80   21.33 (4) 7.0     7.0 (2) 25
4  475   100 DMABC   52.08 30 DMQ   24.93   20   0.322 AAc   9.28   20    0.129 AAm 13.72 30 (2) 80   21.33 (3) 5.0     5.0 (2) 25
5  485   125 DMABC   75.77 40 DMQ   27.20   20   0.422 IA   4.57   5    0.070 AAm 17.47 35 (2) 75   20.83 (3) 5.0     4.0 (2) 15
6  485   125 DMABC   85.12 45 DMC   20.77   15   0.400 AAc  12.01   25    0.167 AAm 7.11 15 (2) 75   20.83 (3)(5) 2.52.5     4.0 (2) 15
7  475   100 DMABC   52.08 30 DMQ   24.93   20   0.322 AAc   9.28   20    0.129 AAm 13.72 30 (2) 80   21.33 (3) 10.0    10.0 (2) 25
8  475   100 DMABC   52.08 30 DMQ   24.93   20   0.322 AAc   9.28   20    0.258 AAm 13.72 30 (2) 80   21.33 (3) 15.0    15.0 (2) 25
9  500   100 DMABC   52.08 30 DMQ   24.93   20   0.322 AAc   9.28   20    0.129 AAm 13.72 30 (2) 105   26.25 (3) 5.0     5.0 none -
对比例 1  500   100 -   0 0 DMQ   73.05   50   0.378 AAc  10.87   20    0.151 AAm 16.06 30 (2) 105   26.25 (3) 5.0     5.0 none -
2 500 100 DMABC 52.08 30 DMQ 24.93 20 0.322 AAc 9.28 20 0.129 AAm 13.72 30 (2) 50 12.50 (3) 5.0 5.0 none -
3  500   100 DMABC   52.08 30 DMQ   24.93   20   0.322 AAc   9.28   20    0.129 AAm 13.72 30 (2) 105   26.25 (3) 0.5     0.5 none -
4  500   100 DMABC   52.08 30 DMQ   24.93   20   0.322 AAc   9.28   20    0.129 AAm 13.72 30 (2) 105   26.25 (3) 20.0    20.0 none -
表1中，缩写符号代表的含义如下：DMABC：丙烯酰氧基乙基二甲基苄基氯化铵DMBC： 甲基丙烯酰氧基乙基二甲基苄基氯化铵DMPBC：丙烯酰氨基丙基二甲基苄基氯化铵DMPQ： 丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵DMC：  甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵DMQ：  丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵AAm：  丙烯酰胺AAc：  丙烯酸IA：   衣康酸AMPS：2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸(1)Na2SO4(2)(NH4)2SO4(3)p-DMQ：聚丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(4)p-DMC：聚甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(5)p-DMDAC：聚二甲基二芳基氯化铵
表2汇总了由上述实施例得到的最终水分散体的量和他们的一些性质。
                                                       表2
 最终分散体的重量(g)                   水分散体的性质
       总盐量  最终分散体的粘度(cp) 0.5％盐的水溶液的粘度(cp)  平均粒径(μm) 稳定性 完全溶解所需时间(分)
 加入量(g)    wt％以最终分散体为基础计(wt％)
  实施例 1  500 110  22.0  110 56  5 1个月后颗粒不粘附 20
2  500 105  21.0  230 75  8 同上 20
3  500 106  21.0  650 71  8 同上 20
4  500 105  21.0  300 66  15 同上 20
5  500 90  18.0  450 55  10 同上 20
6  500 90  18.0  250 45  10 同上 20
7  500 105  21.0  1200 63  10 同上 20
8  500 105  21.0  2300 65  10 同上 20
9  500 105  21.0  2500 66  120 同上 40
对比例 1 500 105 21.0  大块
2  500 50  10.0  大块
3  500 105  21.0  150 46  5000 1天后颗粒相互粘附成大块 120
4  500 105  21.0  8500 38  60 1个月后颗粒不粘附 90
按下述方法测试水分散体的溶解性并以溶解所花的时间来分级。
在每一次试验中，将200克蒸馏水加入到一300毫升的烧杯中并用一电磁搅拌器以1000转/分钟的速度搅拌以产生水涡流。随后用注射器向该蒸馏水中加入水分散体，其加入量使得聚合物的浓度为0.2％，并且在当用肉眼观察时，测定聚合物完全溶解于蒸馏水中并变得完全透明时的时间。完全溶解所需要的时间也示于表2中。在以下所描述的实施例2-9和比较实施例1-4中的每一个中，最终获得的水分散体的重量为500克。实施例2-6
每一个实施例中，都是按照与实施例1相同的方式通过聚合而制得水分散体，只是聚合条件如表1所示。为了降低溶液的粘度而加到所得到的水分散体中的盐的种类和用量也示于表1中。这些实施例所得到的水分散体的一些性质也示于表2中。实施例7-8
在这些实施例中，聚合时，单体和盐的用量以及浓度与实施例4相同，只是在实施例7中分散剂的用量增加到10克(占单体重量的10％)，而在实施例8中则增加到15克(占单体重量的15％)，以制备相应的水分散体。为了降低溶液的粘度而加入到所得到的水分散体中的盐的种类和用量亦示于表1中。这些实施例所得到的水分散体的一些性质也示于表2中。实施例9
在该实施例中，聚合时，单体、盐以及分散剂的用量以及浓度与实施例4相同。不同的是，在该实施例中，将在实施例4中聚合时加入的盐和聚合后加入到水分散体中的盐一起在聚合时加入以使聚合在高的盐浓度下进行。表1示出了该实施例的聚合条件。该实施例所得到的水分散体的一些性质也示于表2中。
尽管最终的水分散体显示出一定的流动性，其粘度为2500cp，高于实施例4得到的水分散体的粘度。由此可以发现，如果将部分盐在聚合完成之后加入到水分散体中，可以有效地降低最终水分散体的粘度。此外，由于该水分散体中的颗粒具有相对较大的平均粒径，因此需要较长的时间使其完全溶解。对比实施例1(与实施例9比较)
将5.0克作为分散剂的丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵均聚物和105.0克硫酸铵溶于269.74克离子交换水中，所述的水装于如实施例1所述的可拆卸烧瓶中。向其中加入16.08克(30％(摩尔))丙烯酰胺，91.31克丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的80％的水溶液(单体含量73.05克；50％(摩尔))和10.87克(20％(摩尔))丙烯酸，随后将其加热到50℃并将其中的空气用氮气置换。没有使用与通式(I)相应的单体。进一步向其中加入2.0克1％的2，2’-偶氮双(2-咪基丙烷)氯化物的水溶液作为聚合引发剂，并使聚合反应在50℃于搅拌下进行。随着聚合反应的进行，体系的粘度增加，约1小时后，已不可能对其进行进一步的搅拌。最后，所生成的聚合物附聚成大块，不能得到分散态的聚合物。表1示出了该实施例的聚合条件。该实施例的一些聚合结果也示于表2中。对比实施例2(与实施例9比较)
将5.0克作为分散剂的丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵均聚物溶于323.74克装于如实施例1所述的可拆卸烧瓶中的离子交换水中，向其中加入50克硫酸铵(以溶剂为基础计为12.5％，以最终产物为基础计为10.0％)，其用量比实施例9的105.0克要少。与实施例9相似，向其中加入13.72克(30％(摩尔))丙烯酰胺，65.1克丙烯酰氧基乙基二甲基苄基氯化铵的80％的水溶液(单体含量52.08克；30％(摩尔))，31.16克丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的80％的水溶液(单体含量24.93克；20％(摩尔))和9.28克(20％(摩尔))丙烯酸，随后将其加热到50℃并将其中的空气用氮气置换。进一步向其中加入2.0克1％的2，2’-偶氮双(2-咪基丙烷)氯化物的水溶液作为聚合引发剂，并使聚合反应在50℃于搅拌下进行。随着聚合反应的进行，体系的粘度增加，约1小时后，已不可能对其进行进一步的搅拌。最后，所生成的聚合物附聚成大块，不能得到分散态的聚合物。表1示出了该实施例的聚合条件。该实施例的一些聚合结果也示于表2中。对比实施例3(与实施例9比较)
将105.0克硫酸铵加入如实施例1所述的可拆卸烧瓶中并向其中加入273.24克离子交换水。向其中加入0.5克作为分散剂的丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵均聚物(以单体为基础计为0.5％)，其加入量比实施例9的5.0克要少。与实施例9相似，向其中加入13.72克(30％(摩尔))丙烯酰胺，65.1克丙烯酰氧基乙基二甲基苄基氯化铵的80％的水溶液(单体含量52.08克；30％(摩尔))，31.16克丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的80％的水溶液(单体含量24.93克；20％(摩尔))和9.28克(20％(摩尔))丙烯酸，随后将其加热到50℃并将其中的空气用氮气置换。进一步向其中加入2.0克1％的2，2’-偶氮双(2-咪基丙烷)氯化物的水溶液作为聚合引发剂，并使聚合反应在50℃于搅拌下进行10小时。得到在盐的水溶液中的平均粒径为5毫米(5000微米)聚合物沉淀物。
当将其静置过夜，聚合物颗粒相互粘结在一起，即使搅拌也不能再分散。
表1示出了该实施例的聚合条件。该实施例得到的产物的一些性质也示于表2中。
将0.5克平均粒径为5毫米的颗粒产物溶于蒸馏水中，并且在当用肉眼观察时，测定聚合物完全溶解于蒸馏水中并变得完全透明时的时间。完全溶解所需要的时间亦示于表2中。与普通的粉末产品相类似，该颗粒需要2小时才能溶解。对比实施例4(与实施例9比较)
单体和盐的用量和浓度与实施例9相同，只是分散剂的用量增加到20克(以单体为基础计为20％)。
最终水分散体的粘度高达8500cp，并没有显示出具有实际的流动性。
表1示出了该实施例的聚合条件。该实施例得到的产物的一些性质也示于表2中。
完全溶解所需要的时间按实施例1所述相同的方法测定，结果亦示于表2中。尽管该水分散体中的颗粒的平均粒径相对较小，但由于其粘度非常高，当将其用注射器注入到蒸馏水中时，其将沉降而形成固体块状物。因此其最后结果与溶解聚合物的大颗粒的情况相同。实施例10絮凝和脱水剂
将实施例4制得的水分散体加入到城市污水处理装置的污泥中以测试该处理剂的絮凝和脱水效果。
试验按如下程序进行。将200毫升污泥加入到一500毫升的烧杯中，然后向其中加入预定量的水溶液，该水溶液溶解有实施例4制得的水分散体使得其中的聚合物浓度为0.2％。将溶液用一搅拌棒搅拌20秒钟，该搅拌棒的前端装设有三个直径为5毫米，长度为20毫米的圆形棒，搅拌棒的转速为200转/分。使用60目的尼龙滤布对絮凝的污泥进行重力过滤，并在过滤之后20秒钟时测定过滤出的水的量。同时，污泥被放置于两块30平方厘米的聚酯单丝滤布之间，该单丝滤布进一步放置于两块设置有排水槽的聚氯乙烯板之间并采用活塞直径为20毫米的水压机，在保持活塞压力为50千克/厘米2的条件下压榨30秒钟，以除去其中的水分。最后，通过测定所得到的脱水后的污泥的重量以及将其在120℃干燥3小时后的固化污泥的重量来确定脱水后的污泥的含水量。
对其他样品进行相同的试验以进行比较。对于对比样品1，所使用的是按照日本专利申请公开61-123610所描述的方法制得的阳离子水溶性聚合物(共聚物中的单体的摩尔比为DMABC∶DMQ∶AAm＝30∶20∶50，0.5％的盐的水溶液的粘度为63cp)的水分散体，对于对比样品2，所使用的是可商购得到的粉末状两性水溶性聚合物(共聚物中的单体的摩尔比为DMQ∶AAC∶AAm＝50∶20∶30，0.5％的盐的水溶液的粘度为65cp)的水分散体。
表3示出了所得到的结果。
所加入的聚合物的量以固化后的污泥的重量为基础，以％(重量)表示。
              表3
   样品   滤出水(ml)   含水量(％)
实施例4    115    78.6
对比样品1     98    81.5
对比样品2    103    80.7
说明：固化污泥：1.8％，聚合物加入量：1.2％
与对比样品1和2相比较，实施例4的两性水溶性聚合物的水分散体显示出具有明显的改进的絮凝效果并且得到的固化后的污泥的水含量降低。这可能是由于本发明的聚合物中具有苄基的阳离子单体和阴离子单体的协同作用所致。实施例11油分离剂
将实施例5和6制得的两性水溶性聚合物的水分散体加入到原油开采过程中排出的含油盐水中以测试分离油的效果。
每一个试验中，将1升阿拉伯原油加入到模拟盐水(在蒸馏水中以37毫克/升的量加入氯化钾，以50毫克/升的量加入硫酸钠，以36毫克/升的量加入氯化钙，以50毫克/升的量加入六水氯化镁(MgCl2.6H2O)，以及以743毫克/升的量加入碳酸氢钠以调节其盐度)中，将混合物在一混合器中以10000转/分的速度搅拌10分钟然后静置1分钟。分离出下层的混浊的含油水作为模拟废水。
试验按如下程序进行。将500毫升的模拟废水加入到一1000毫升的烧杯中，并用振动试验器(jar tester)以200转/分的速度搅拌之。然后向其中加入预定量的水溶液，该水溶液溶解有实施例5制得的水分散体使得其中的聚合物浓度为0.1％，并将混合物继续搅拌30秒钟，当转速降低到50转/分时观察所形成的块状物的直径。在终止搅拌操作后，将混合物静置5分钟，然后抽出液体混合物的下部液体，并测定其浊度和含油量。
与此同时，用实施例6制得的水分散体以及其他的对比样品进行相同的试验以进行比较。对于对比样品3，所使用的是按照日本专利申请公开61-123610所描述的方法制得的阳离子水溶性聚合物(共聚物中的单体的摩尔比为DMABC∶DMQ∶AAm＝40∶20∶40，0.5％的盐的水溶液的粘度为60cp)的水分散体，对于对比样品4，所使用的是可商购得到的粉末状两性水溶性聚合物(共聚物中的单体的摩尔比为DMQ∶AAC∶AAm＝60∶20∶20，0.5％的盐的水溶液的粘度为48cp)的水性分散体。
表4示出了所得到的结果。
所加入的聚合物的量以固化后的污泥的重量为基础，以％(重量)表示。
                          表4
   样品     用量(mg/l)   块状物大小(mm)   浊度(度)  含油量(mg/l)
未加入     -      -  3820   540
实施例5     3     3.0  600    93
    5     4.0  470    84
    7     4.0  450    81
实施例6     3     3.0  620    95
    5     3.5  550    89
    7     4.0  460    85
对比样品3     3     1.0  1100   195
    5     2.0  830   158
    7     2.5  720   116
对比样品4     3     1.0  1500   270
    5     1.0  1410   256
    7     1.5  1290   220
可以很清楚地看出，与对比样品3和4相比较，实施例5和6的两性水溶性聚合物的水分散体显示出具有改进的絮凝效果和分离油的效果。这可能是由于本发明的聚合物中具有苄基的阳离子单体和阴离子单体的协同作用所致。实施例12排水助剂
用挂面瓦楞纸板的纸浆(通过向加拿大标准游离度值(下文中称之为CSF值)为420毫升的回收的瓦楞纸板浆中分别加入3％，0.1％和0.2％的液体明矾，施胶剂和纸增强剂而制得)进行排水试验。
试验按如下程序进行。将纸浆用白水稀释到纸浆浓度为0.3％(PH＝5.5)。然后将1000毫升稀释的纸浆加入到一1000毫升的测量圆桶(me asuring cylinder)中，并向其中加入预定量的水溶液，该水溶液溶解有实施例2制得的水分散体使得其中的聚合物浓度为0.1％。随后将该测量圆桶转动三次使其混合并将得到的混合物加入到加拿大标准游离度测试器中以测定从其侧部管线中排出的排水量。
用实施例3和4制得的水分散体以及此前描述过的对比样品1和2进行类似的试验。
表5示出了试验结果。
         表5排水量(CSF值；毫升)
    样品  排水助剂的用量(以纸浆重量计)
 100ppm  200ppm  300ppm
    实施例2    450    510    560
    实施例3    440    500    550
    实施例4    445    505    555
    对比样品1    420    450    480
    对比样品2    415    430    450
说明：没有试剂加入时的CSF值为390毫升。实施例13排水助剂
用瓦楞纸板的瓦楞纸芯层纸浆(由90％瓦楞纸板的循环纸浆和10％的新闻纸循环纸浆制得的混合纸浆，CSF＝400毫升)进行排水试验。
试验按如下程序进行。将纸浆用白水稀释到纸浆浓度为1％(PH＝5.5)。然后将420毫升稀释的纸浆加入到一1000毫升的烧杯中，并在搅拌器以600转/分的转速搅拌下，向该纸浆溶液中分别加入3％和0.2％的液体明矾和纸增强剂(以纸浆的重量为基础计)。然后，向其中加入预定量的水溶液，该水溶液溶解有实施例2制得的水分散体使得其中的聚合物浓度为0.1％。随后，在造纸网40目的TAPPI标准造纸机中制得定量为100克/平方米的湿纸片。将制得的湿纸片放置于两块毛布之间并用试验压光机加压设备脱水。脱水后，测定该湿纸片的含水量。
用实施例3和4制得的水分散体以及此前描述过的对比样品1和2进行类似的试验。
表6示出了试验结果。
                 表6含水量(％)
    样品    排水助剂的用量(以纸浆重量计)
  200ppm   300ppm   400ppm
实施例2    64.2    63.9    63.5
实施例3    64.0    63.7    63.2
实施例4    64.1    63.8    63.4
对比样品1    65.0    64.5    64.0
对比样品2    65.2    64.8    64.5
说明：没有处理剂加入时的含水量66.0％。实施例14排水助剂
用白格粗纸板的中间层纸浆(由90％瓦楞纸板的循环纸浆和10％的新闻纸循环纸浆制得的混合纸浆，CSF＝180毫升)进行排水试验。
试验按如下程序进行。将纸浆用白水稀释到纸浆浓度为0.3％，然后向该纸浆溶液中加入3％的液体明矾(以纸浆的重量为基础计)以使其PH值为6.80。随后进行如实施例12所述的步骤。
用实施例3和4制得的水分散体以及此前描述过的对比样品1和2进行类似的试验。
表7示出了试验结果。
       表7排水量(CSF值；毫升)
   样品  排水助剂的用量(以纸浆重量计)
 100ppm   200ppm  300ppm
实施例2    325    365    420
实施例3    310    350    405
实施例4    320    360    410
对比样品1    275    315    370
对比样品2    260    300    350
说明：没有处理剂加入时的CSF值为150毫升。实施例15助留剂
用酸性机械木浆纸进浆口的纸浆(GP＝40％，DIP＝45％，BKP＝15％，PH＝4.80，SS＝7967ppm，灰分含量＝727ppm)用布里特(Britt)-型动力振动测试器进行助留试验。
试验按如下程序进行。将500毫升进浆口的纸浆加入到布里特-型动力振动测试器中。然后在1500转/分的搅拌速度搅拌进口处的物质的条件下，向所述的进浆口的纸浆中加入预定量的水溶液，该水溶液溶解有实施例2制得的水分散体使得其中的聚合物浓度为0.1％作为助留剂，打开白水取样旋塞使白水通过一筛网(200目)流出。丢弃头10秒钟流出的白水，收集随后的30秒钟流出的白水，并测定所收集到的白水的SS浓度和灰分含量。
用其他样品进行类似的试验。对于对比样品5，所使用的是按照日本专利申请公开61-123610所描述的方法制得的阳离子水溶性聚合物(共聚物中的单体的摩尔比为DMABC∶DMQ∶AAm＝20∶10∶70，0.5％的盐的水溶液的粘度为58cp)的水分散体，对于对比样品6，所使用的是可商购得到的粉末状两性水溶性聚合物(共聚物中的单体的摩尔比为DMQ∶AAC∶AAm＝30∶10∶60，0.5％的盐的水溶液的粘度为62cp)的水分散体。
表8和9示出了所得到的结果。
留着率按下式计算。
Figure A9512042500391
              表8总单程留着率(％)
    样品      助留剂的用量(以纸浆重量计)
   100ppm   200ppm   300ppm
实施例2     60.0    65.3    66.9
对比样品5     58.9    60.6    62.3
对比样品6     58.4    59.6    61.8
说明：当没有处理剂加入时，总留着率为52.8％。
            表9填料单程留着率(％)
     样品     助留剂的用量(以纸浆重量计)
  100ppm   200ppm   300ppm
实施例2    20.1    26.8    32.0
对比样品5    16.6    18.1    23.0
对比样品6    15.5    16.2    19.8
说明：当没有处理剂加入时，填料留着率为8.8％。
实施例16助留剂
采用布里特(Britt)-型动力振动测试器，对中性纸进浆口的纸浆(LBKP纸浆，CSF＝400毫升，以纸浆的重量计，分别加入13％碳酸钙，0.5％液体明矾，0.5％阳离子淀粉和0.5％中性施胶剂，PH＝7.70，SS＝9200ppm，灰分含量为1265ppm)，其中加入有预定量的水溶液，该水溶液溶解有实施例1制得的水分散体使得其中的聚合物浓度为0.1％作为助留剂，按照与实施例15相同的方式，进行助留试验。
用其他样品进行类似的试验。对于对比样品7，所使用的是按照日本专利申请公开61-123610所描述的方法制得的阳离子水溶性聚合物(共聚物中的单体的摩尔比为DMABC∶AAm＝10∶90，0.5％的盐的水溶液的粘度为55cp)的水分散体，对于对比样品8，所使用的是可商购得到的粉末状两性水溶性聚合物(共聚物中的单体的摩尔比为DMQ∶AAC∶AAm＝10∶5∶85，0.5％的盐的水溶液的粘度为58cp)的水分散体。
表10和11示出了所得到的结果。留着率按以上所述的公式计算。
              表10总单程留着率(％)
    样品 助留剂的用量(以纸浆重量计)
  100ppm   150ppm   200ppm
实施例1    76.2    78.3    82.2
对比样品7    72.5    75.5    78.2
对比样品8    72.0    75.2    78.0
说明：当没有处理剂加入时，总留着率为68.5％。表11填料单程留着率(％)
    样品 助留剂的用量(以纸浆重量计)
  100ppm   150ppm   200ppm
实施例1    33.5    40.0    45.2
对比样品7    25.8    31.2    34.6
对比样品8    25.0    29.4    33.2
说明：当没有处理剂加入时，填料留着率为18.0％。
实施例17于从白水中回收有价值的物质的化学品
采用振动试验器对造纸过程的白水进行絮凝效果试验以制备酸性化学纸浆(PH＝5.70，SS＝1680毫升/升)。
试验按如下程序进行。将500毫升白水加入到一1000毫升的烧杯中，并用转速为200转/分的振动试验器加以搅拌。然后向其中加入预定量的水溶液，该水溶液溶解有实施例2制得的水分散体使得其中的聚合物浓度为0.1％，将混合物再搅拌30秒钟。随后降低搅拌速度至100转/分搅拌30秒钟。此后在将振动试验器停机以前，将搅拌速度进一步降低到50转/分并再搅拌60秒钟。终止搅拌操作之后，将混合物静置1分钟，然后抽出200毫升上清液并测定溶液的SS值。此外，在搅拌后，观察块的平均尺寸和其沉降速度。
用对比样品5和6进行类似的试验。
表12汇总了试验结果。加入到白水中的聚合物的量是以白水的体积为基础计算的。
                           表12
   样品    用量(mg/l)  块状物大小(mm)   上清液SS(mg/l)   沉降速度(肉眼观察)
实施例2     0.5     2.0     25     稍差
    1.0     4.5     12     好
    2.0     7.0     3     非常好
对比样品5     0.5     0.5     88     非常差
    1.0     1.5     43     稍差
    2.0     3.0     18     好
对比样品6     0.5     0.5     72     非常差
    1.0     2.0     38     稍差
    2.0     3.5     15     好
实施例18用于从白水中回收有价值的物质的化学品
按照与实施例17相同的方式，使用实施例1制得的水分散体以及对比样品7和8，采用振动试验器对普通的中性复印纸的制备过程中产生的白水进行絮凝效果试验(PH＝7.20，SS＝1960毫升/升)。
表13汇总了试验结果。
                            表13
样品    用量(mg/l)  块状物大小(mm)  上清液SS(mg/l) 沉降速度(肉眼观察)
实施例1    1.0  5.0  8 好
对比样品7    1.0  2.0  35 稍差
对比样品8    1.0  1.5  68 稍差
由于本发明的两性水溶性聚合物的水分散体是在不溶解所得到的聚合物的盐的水溶液中，并在可溶于所述的盐的水溶液中的聚合物电解质分散剂的存在下，搅拌下使包含一种特殊的阳离子单体和一种特殊的阴离子单体作为主要组分的单体混合物聚合而得到的，因此当其中的所得到的两性聚合物的浓度、盐的浓度、分散剂的浓度、水分散体的粘度以及所述的水分散体中的两性水溶性聚合物的平均颗粒粒径在特定的范围内时，所得到的水分散体储存稳定，容易流动并且很好处理。
本发明的两性水溶性聚合物的水分散体可用已知的合适的设备很容易地制得。此外，其还解决了任何现有的可比较的水分散体的下述问题：需要使用有机溶剂，需要加热和干燥以及因为浓度低而导致的高的运输费用。
由于本发明的两性水溶性聚合物的水分散体包括小粒径的细颗粒，使得其粘度低，容易流动并且能够快速溶解，本发明的聚合产物的应用场合包括用作要加入到在城市污水，人类生活废水或普通的工业废水的污泥絮凝过程中衍生得到的未经处理的污泥、剩余污泥、消化污泥或其混合物中的化学品；作为在滗析器、压带机、压滤机或螺杆压榨机脱水器中对污泥进行处理之前，加入到污泥中以使其絮凝和/或脱水的化学品；作为从含油工业废水分离和处理油的油分离剂；作为造纸工业的排水助剂；作为造纸工业中的助留剂；和作为从造纸工业的白水中回收有用和有价值的物质的化学品，以及制备所述的分散体的方法和含有所述的分散体的处理剂。此外，其可以有效地用作各种工业设备的自动溶解系统，或者是为各种工业设备的自动化作贡献。进一步地，由于本发明的水分散体具有优异的溶解性，因此其可以直接加入到废水，污泥以及造纸过程中。更进一步地，由于本发明的两性水溶性聚合物的水分散体中的聚合物的每一个分子含有一种如上述通式(I)所表示的阳离子单体和一种合适的阴离子单体，使得聚合物所具有的特殊的协同效应，因此与常规的阳离子和两性水溶性聚合物相比较，其表现出优异的絮凝效果。其对油亦表现出很强的亲合性。因此本发明的两性水溶性聚合物的水分散体可有效地广泛应用于各种工业应用场合。

Claims (20)

1、一种两性水溶性聚合物的水分散体，该水分散体是这样得到的：在不溶解所得到的聚合物的盐的水溶液中，并在可溶于所述的盐的水溶液中的聚合物电解质分散剂的存在下，搅拌下使包含由下述通式(I)表示的一种阳离子单体
Figure A9512042500021
式中，A为O或NH；B为含有2-3个碳原子的烷基；R1为H或CH3；R2和R3分别为含有1-2个碳原子的烷基；X-为抗衡阴离子，和一种阴离子单体作为主要组分的单体混合物聚合，所述的水分散体具有下述特征(1)所述的水分散体中，两性水溶性聚合物的浓度为5％(重量)或更高，(2)所述的水分散体中，两性水溶性聚合物的平均颗粒粒径为0.1-150微米，(3)所述的水分散体的粘度为10-3000CP，(4)所述的水分散体中，盐的浓度为15％(重量)-饱和浓度，以及(5)所述的水分散体中，分散剂的浓度以两性水溶性聚合物计，为1-15％(重量)。
2、如权利要求1所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，将一种以上述通式(I)表示的阳离子单体和一种以通式(II)表示的阳离子单体的单体混合物，(甲基)丙烯酰胺和一种阴离子单体作为主要组分进行聚合：
式(II)中，A为O或NH；B为含有2-3个碳原子的烷基；R1为H或CH3；R2和R3分别为含有1-2个碳原子的烷基；R4为含有1-2个碳原子的烷基；X-为抗衡阴离子。
3、如权利要求1或2所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，所述的阴离子单体包括选自衣康酸，(甲基)丙烯酸阴离子单体和其混合物中的一种单体。
4、如权利要求3所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，所述的阴离子单体为衣康酸。
5、如权利要求3所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，所述的阴离子单体为(甲基)丙烯酸类阴离子单体。
6、如权利要求5所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，所述的(甲基)丙烯酸类阴离子单体为选自(甲基)丙烯酸，2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸或其混合物中的一种单体。
7、如权利要求1-6任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，所述的两性水溶性聚合物中的所述的阳离子单体的总克当量要大于所述的两性水溶性聚合物中的阴离子单体的总克当量。
8、如权利要求2所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，所述的由通式(II)代表的阳离子单体为丙烯酰氧基乙基三甲基铵盐。
9、如权利要求1-8任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，所述的由通式(I)代表的阳离子单体为丙烯酰氧基乙基二甲基苄基铵盐。
10、如权利要求1-9任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，所述的分散剂为一种或多种阳离子聚合物电解质。
11、如权利要求1-10任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体，其中，所述的分散剂为一种或多种下述单体的(共)聚合物，所述的单体包括：
二甲氨基乙基(甲基)丙烯酸酯盐酸盐或硫酸盐，
二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺盐酸盐或硫酸盐，
(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵，
(甲基)丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵，和
二甲基二芳基氯化铵，其摩尔比例为50％(摩尔)至100％(摩尔)，丙烯酰胺的摩尔比例为50％(摩尔)至0％(摩尔)。
12、一种储存稳定并且容易流动的两性水溶性聚合物的水分散体的制备方法，其特征是在不溶解所得到的聚合物的盐水溶液中并在可溶于所述的盐水溶液中的聚合物电解质分散剂的存在下，搅拌下使包含由通式(I)表示的一种阳离子单体的单体混合物
Figure A9512042500041
式中，A为O或NH；B为含有2-3个碳原子的烷基；R1为H或CH3；R2和R3分别为含有1-2个碳原子的烷基；X-为抗衡阴离子，和一种阴离子单体作为主要组分进行聚合。
13、如权利要求12所述的两性水溶性聚合物的水分散体的制备方法，其特征在于使包含由所述的通式(I)和通式(II)表示的阳离子单体的单体混合物与(甲基)丙烯酰胺和一种阴离子单体作为主要组分进行聚合：
式(II)中，A为O或NH；B为含有2-3个碳原子的烷基；R1为H或CH3；R2和R3分别为含有1-2个碳原子的烷基；R4为含有1-2个碳原子的烷基；X-为抗衡阴离子。
14、如权利要求12或13所述的两性水溶性聚合物的水分散体的制备方法，其中，在聚合得到的两性水溶性聚合物的水分散体中进一步加入一定量的盐。
15、一种用于处理城市污水、人类生活废水、一般的工业废水或其他的废水的絮凝剂，所述的絮凝剂包含权利要求1-11任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体。
16、一种用于在滗析器、压带机、压滤机或螺杆压榨机脱水器中进行处理之前，处理城市污水，人类生活废水，一般的工业废水或其他的废水的絮凝和/或脱水剂，所述的絮凝和/或脱水剂包含权利要求1-11任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体。
17、一种用于从含油工业废水中分离油的过程中的油分离剂，所述的分离剂包含权利要求1-11任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体。
18、一种用于从造纸过程的纸浆中生产纸的排水助剂，所述的排水助剂包含权利要求1-11任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体。
19、一种用于在造纸过程中将添加剂保留于纸中而生产纸的助留剂，所述的助留剂包含权利要求1-11任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体。
20、一种用于从造纸过程排出的白水中回收有用和有价值的物质的化学品，所述的化学品包含权利要求1-11任一项权利要求所述的两性水溶性聚合物的水分散体。
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