CN1246487A - 高分子量阳离子聚合物的制备 - Google Patents

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Abstract

高分子量阳离子聚合物的制备方法,本发明属水溶性高分子的合成类。采用新型多元复合氧化还原引发体系,并添加多种助剂,引发二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺水溶液共聚合,制备了残余单体含量≤0.1%wt、特性粘数14.5—20.5dl/g(相当于分子量900—1500万)和DMDAAC的百分含量0.5—50%的易溶于水的高分子量阳离子聚合物粉剂产品。该产品广泛应用于石油、污水处理、纺织、造纸和日化工业。

Description

高分子量阳离子聚合物的制备
本发明是高分子量阳离子聚合物的制备方法，属水溶性高分子的合成类。
二甲基二烯丙基氯化铵(缩写为DMDAAC)与丙烯酰胺的共聚物具有良好的吸附性、抗剪切性、耐温性、耐酸碱等性能，广泛应用于石油、造纸、污水处理、纺织、日化及其它工业。自五十年代开始，国内外对DMDAAC与丙烯酰胺的共聚合进行了较为深入的研究，但由于DMDAAC单体的活性较低及引发体系等诸因素的限制，所得共聚物的特性粘度小、分子量偏低、残余单体含量偏高、水溶性较差。本发明采用新型多元复合氧化还原引发体系、添加不同的助剂及改变聚合工艺条件成功地制备了高分子量且速溶的DMDAAC和丙烯酰胺的阳离子聚合物粉剂产品。
本发明所用的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为工业精制纯粉剂；丙烯酰胺单体是经生物酶催化水合丙烯腈生产的30％的工业AM水溶液，再经离子交换得到的精制体，不含Cu，Fe在0.1--0.5ppm之间。
本发明所用的多元复合氧化还原引发体系中过硫酸盐、N-甲基乙烯亚胺、尿素、氨水、甲醛合次亚硫酸氢钠皆为试剂级，其中过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠。
本发明所用的助剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)和表面活性剂span-20皆为试剂级。
本发明高分子量阳离子聚合物的制造流程如下：单体纯制——共聚合——升温熟化——造粒——干燥——粉碎——筛分。
本发明的特点是其特征是在聚合体系中，相对于两种单体的总重量数，以重量百分计的单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为0.5～50％，最好是0.5～30％；单体丙烯酰胺(AM)为50～99.5％，最好是70～99.5％。
本发明聚合步骤中的多元复合氧化还原引发剂及外加助剂，相对于两种单体总重量的百分比如下：
过硫酸盐为0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％；
N-甲基乙烯亚胺为0.05～1.0％，最好是0.2～0.6％；
尿素为0.01～0.5％，最好是0.03～0.06％；
甲醛合次亚硫酸氢钠为0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％；
乙二胺四乙酸二钠为0.01～2.0％，最好是0.03～0.06％；
span-20为0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％。
其它聚合工艺条件为：
聚合介质PH值为7.0～12.0，最好是7～9；
聚合引发温度(℃)为5～50，最好是10～20℃；
反应时间为3～16小时，最好是5～8小时；
聚合单体浓度为为10～50％，最好是25～40％。
本发明的显著效果和优点是：
1、采用新型多元复合氧化还原引发体系，降低了聚合引发温度，体系中形成的多种自由基依次引发二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺共聚合，有利于链增长反应的进行，能够获得高分子量阳离子聚合物；聚合后期升温熟化是反应进行完全的保证。
2、采用本发明所得的粉状阳离子聚合物分子量是900--1800万，易溶于水。
3、产品的残余单体含量≤0.1％wt，可广泛应用于石油、污水处理、纺织、造纸和日化工业。
实施例1
称取0.21克二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)工业精制纯粉剂、70克丙烯酰胺单体(生物法生产精制的30％的AM水溶液)、适量去离子水至总液量为100克，加入磨口瓶中，搅拌混匀，配制成所需单体浓度的溶液；再将0.1克N-甲基乙烯亚胺、0.01克尿素、0.005克甲醛合次亚硫酸氢钠、0.01克乙二胺四乙酸二钠和0.01克span-20加入磨口瓶中；把磨口瓶放到15℃的恒温水浴中，通氮除氧25分钟后，加入0.005克过硫酸铵，继续通氮气5分钟后，用乳胶管密封磨口瓶；静置反应3小时后，将水浴升温至80℃，继续反应3小时，然后取出胶块；经造粒、烘干、粉碎、过筛，得到20～100目、残余单体含量为0.04％wt、特性粘数20.50、分子量为1518万白色粉状阳离子聚合物产品(特性粘数[η]按GB 12005.1-89测定，分子量M按下式计算：[η]＝3.73×10-4M0.66)。实施例2
除加2.40克二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)工业精制纯粉剂，其余同实施例1，得到20～100目、残余单体含量为0.07％wt、特性粘数18.32、分子量为1280万白色粉状阳离子聚合物产品。实施例3
除加9.0克二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)工业精制纯粉剂，其余同实施例1，得到20～100目、残余单体含量为0.08％wt、特性粘数16.80、分子量为1122万白色粉状阳离子聚合物产品。

Claims (4)

1.高分子量阳离子聚合物的制备方法，由单体纯制、共聚合、升温熟化、造粒、干燥、粉碎和筛分等步骤组成。本发明的特征是确定的聚合实验方案为采用多元复合氧化还原引发体系，将二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺(DMDAAC/AM)两种单体进行水溶液自由基共聚合。
2.根据权利1所述的高分子量阳离子聚合物的制法，其特征是在聚合体系中，相对于两种单体的总重量数，以重量百分计的单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为0.5～50％，最好是0.5～30％；单体丙烯酰胺(AM)为50～99.5％，最好是70～99.5％；多元复合氧化还原引发体系中，过硫酸盐为0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％；N-甲基乙烯亚胺为0.05～1.0％，最好是0.2～0.6％；尿素为0.01～0.5％，最好是0.03～0.06％；甲醛合次亚硫酸氢钠为0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％。
3.根据权利1所述的高分子量阳离子聚合物的制法，其特征是确定的最佳聚合工艺条件为：聚合介质PH值为7.0～12.0，最好是7～9；聚合引发温度(℃)为5～50，最好是10～20℃；反应时间为3～16小时，最好是5～8小时；聚合单体浓度为为10～50％，最好是25～40％；
4.根据权利1所述的高分子量阳离子聚合物的制法，其特征是成功地制备了残余单体含量≤0.1％wt、分子量900--1500万易溶于水的阳离子聚合物粉剂产品。该产品广泛应用于石油、污水处理、纺织、造纸和日化工业。
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