一種紫外光引發疏水改性陽離子聚丙烯酰胺的合成方法技術

本發明專利技術提供一種紫外光引發疏水改性陽離子聚丙烯酰胺的合成方法，該方法通過在反應裝置中依次加入去離子水、陽離子單體，疏水單體和丙烯酰胺單體攪拌均勻至完全溶解形成單體水溶液然后再在單體水溶液中增加適當的助溶劑和引發劑攪拌均勻，調整pH值，向反應裝置中充入高純氮排出其中的空氣，然后將反應裝置密封后放入紫外光反應裝置中引發進行聚合反應，生成疏水改性陽離子聚丙烯酰胺膠體，最后將該膠體提純洗滌精制，在真空干燥箱中烘干后研磨即得終產物。本發明專利技術的引發聚合時間短，且不需加熱或降溫控制，這樣簡化了生產工藝，降低了能耗，減少了生產成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種水溶性高分子聚合物的合成方法，具體涉及。
技術介紹
目前，用于廢水和污泥脫水處理的絮凝劑主要為有機高分子絮凝劑，相比無機絮凝劑，有機高分子絮凝劑具有用量少、污水PH值影響小、絮凝速度快、受共存鹽類等優點。聚丙烯酰胺是應用較廣泛、全球消費量最大的合成類水溶性高分子化合物，根據PAM側鏈所帶官能團可把PAM分為陰離子型聚丙烯酰胺、陽離子型聚丙烯酰胺和非離子型聚丙烯酰胺三種，其中陽離子型聚丙烯酰胺是一種高效絮凝劑，疏水改性陽離子聚丙烯酰胺因其親水性大分子鏈上引入了少量疏水基團使陽離子聚丙烯酰中含有疏水基團，具有較強的疏水締合作用，兼具有疏水締合、吸附架橋和電性中和作用，廣泛用于城市污水、工業污水以及污泥脫水處理過程。目前，疏水改性陽離子聚丙烯酰胺合成方法主要分為:膠束聚合、均相聚合和分散聚合等方法等。這些合成方法中，主要存在以下不足:1、反應時間時間過長，大多數通過水浴鍋恒溫熱引發方式，如專利公開號為CN101260174A的“一種疏水締合聚合物及其制備方法與應用”，通過聚合反應制得疏水締合聚合物，其耗時4 12個小時，引發聚合時間過長。又如專利公開號為CN102796222A的“一種疏水締合聚丙烯酰胺的合成方法”，是通過制得疏水締合丙烯酰胺耗時6 8小時，聚合時間也比較長。2、引發過程中需要加入穩定劑，部分物質還有一定毒性，作為水處理時對人們的身體健康構成一定的威脅。如專利公開號為CN102796222A的“一種疏水締合聚丙烯酰胺的合成方法”，需要加入三聚氰胺、雙氰雙胺等。
技術實現思路
針對現有技術存在的上述不足，本專利技術解決陽離子聚丙烯酰胺的合成過程中反應時間長、需要使用毒性物質的問題，提供一種引發速度快、使用安全、生產成本較低的疏水改性陽離子聚丙烯酰胺的合成方法。解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案來實現:，包括以下步驟: 第一步，在反應裝置中依次加入去離子水、陽離子單體，疏水單體和丙烯酰胺單體攪拌均勻至完全溶解形成單體水溶液，其中去離子水作為溶劑，計陽離子單體、疏水單體和丙烯酰胺單體為總單體，計陽離子單體和丙烯酰胺單體為總水溶性單體；所述單體水溶液中總單體質量分數為109Γ50%，所述陽離子單體與丙烯酰胺單體的質量百分比為5% 90%:10% 95%，所述疏水單體占總水溶性單體質量的2% 10% ；第二步，在上述單體水溶液中，加入占總水溶性單體質量0.2% 2%的尿素作為助溶齊U，加入占總水溶性單體質量1% 6%的十六烷基三甲基溴化銨作為表面活性劑，加入占總水溶性單體質量0.1%。 0.8%。的引發劑，攪拌混合均勻，再加入無機酸和無機堿將單體水溶液的PH值調節為2廣6 ;然后向反應裝置充入高純氮，將反應裝置中的空氣完全排除后，將反應裝置密封；空氣中的雜質和氧氣，尤其是氧氣會阻礙聚合反應，因此為了更好地是實現聚合反應，加快聚合反應速度，向反應裝置中充入高純氮將反應裝置中的空氣完成排除； 第三步，在室內溫度環境下，將第二步中密封后的反應裝置放入紫外光反應裝置中，在紫外光照射下進行引發聚合，20mirT80min后取出，靜置熟化I小時以上，制得膠狀疏水改性陽離子聚丙烯酰胺； 第四步，將第三步得到的膠狀疏水改性陽離子聚丙烯酰胺制成顆粒狀，攪拌完全溶解于去離子水，再使用積比為2:1的無水乙醇和丙酮的混合溶液多次提純、洗滌、精制，然后在在真空干燥箱中烘干后研磨，即得疏水改性陽離子聚丙烯酰胺粉末。進一步地，所述第一步中的陽離子單體為丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，英文名為Methacryloxyethyltrimethyl Ammonium Chloride,簡稱DMC ;丙烯酸氧乙基三甲基氯化銨DAC,英文名為Acryloxyethyl Trimethyl Ammonium Chloride 簡稱DAC,這兩種單體均為常用市售的陽離子單體，容易獲得，且都可以均聚或共聚。所述第一步中的疏水單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯或甲基丙烯酸二甲胺乙酯。引入疏水單體，由于其主鏈上含有疏水基團，聚合物溶于水時，聚合物中的疏水基團與水中有機物的疏水基團間發生聚集，形成微小的疏水性區域，發生疏水締合作用。疏水締合作用導致水中有機物發生吸附聚集，此作用導致疏水改性陽離子聚丙烯酰胺對水中有機物吸附聚集更加的快、吸附量更大，增強去除水中有機物的能力。在污水處理領域具有較好的應用前景，已在造紙廢水、石油化工廢水、印染廢水、制革廢水等有所應用，處理效果優于常規絮凝劑。`所述第二步中的引發劑為偶氮二異丁脒鹽酸鹽v-50或偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽VA-044。偶氮二異丁脒鹽酸鹽V-50或偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽VA-044均為典型成熟的水溶性偶氮引發劑，這兩種引發劑的分解反應均為一級反應，無誘導分解，在較低的濃度和溫度下就可引發聚合，用量少，引發效率高，反應平穩，殘留量少，有利于提高產品的純度和分子量；且這兩種引發劑比較穩定，便于儲存。所述第二步中的引發劑為復合引發劑，該復合引發劑由有機引發劑和無機引發劑組成，其中有機引發劑為偶氮二異丁脒鹽酸鹽v-50或偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽VA-044，無機引發劑為過硫酸銨和亞硫酸氫鈉；所述過硫酸銨、有機引發劑和亞硫酸氫鈉的質量比為(2 4): (I 2): (I 2)。偶氮二異丁脒鹽酸鹽V-50或偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽VA-044為光敏引發劑在紫外光照射下可以快速引發單體發生聚會，由于氧化還原體系活化能較低，采用氧化還原引發體系與有機引發劑組成復合引發劑，可以在低溫引發聚合，這樣可使聚合初期紫外光的強度為達到額定強度時，引發聚合，提高引發效率，加快引發速度，減少引發聚合時間。更進一步地，所述第二步中的的紫外光由高壓汞燈產生，且產生的紫外光波長為200nnT400nm，主波長為365nm，光強為600 1800 uw/cm2。該波段的紫外光具有較強的穿透能力，可穿透反應裝置對其中的混合液進行引發聚合，且能夠提高聚合反應速率，縮短聚合反應時間，該紫外光反應裝置具有操作簡便、節能環保、實用安全等優點。相比現有技術，本專利技術具有如下有益效果:1、合成時間較短。本專利技術采用紫外光引發聚合，紫外光能夠加快引發劑發生均裂生，一旦生成了初級自由基，其與單體就能快速進行加成，單體自由基便獲得，聚合反應速度便大大加快，所以能夠大大縮短引發聚合時間，其引發聚合時間最低達到25min。2、采用本專利技術提供方法制備疏水改性陽離子聚丙烯酰胺不需加穩定劑，制得產品安全性高。3、本專利技術提供的合成方法由于不需要對溫度進行控制，在室溫下就可以聚合反應， 因此避免了由于溫度 過高或過低對聚合反應的影響，不但簡單節能，而且制備過程容易控制。4、本專利技術提供的合成方法所選用的原材料均為市售材料，價格低廉，選取方便，可 直接購買，因此，生產成本低。5、本專利技術生產的最終產品可廣泛應用于水處理、造紙、選礦、石油開采、紡織、醫藥等行業。具體實施例方式下面結合具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明。以下實施例中采用HCl作為無機酸，NaOH作為無機堿調節pH值，具體實施時也可采用現有技術中其他不影響聚合反應的無機酸和無機堿調節PH值，聚合反應使用的室內環境溫度為5°C 30°C室本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種紫外光引發疏水改性陽離子聚丙烯酰胺的合成方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步，在反應裝置中依次加入去離子水、陽離子單體，疏水單體和丙烯酰胺單體攪拌均勻至完全溶解形成單體水溶液，其中去離子水作為溶劑，計陽離子單體、疏水單體和丙烯酰胺單體為總單體，計陽離子單體和丙烯酰胺單體為總水溶性單體；所述單體水溶液中總單體質量分數為10%~50%，所述陽離子單體與丙烯酰胺單體的質量百分比為5%～90%：10%～95%，所述疏水單體占總水溶性單體質量的2.0%～10%；第二步，在上述單體水溶液中，加入占總水溶性單體質量0.2%～2%的尿素作為助溶劑，加入占總水溶性單體質量1%～6%的十六烷基三甲基溴化銨作為表面活性劑，加入占總水溶性單體質量0.1‰～0.8‰的引發劑，攪拌混合均勻，再加入無機酸和無機堿將單體水溶液的pH值調節為2.~6；然后向反應裝置充入高純氮，將反應裝置中的空氣完全排除后，將反應裝置密封；第三步，在室內溫度環境下，將第二步中密封后的反應裝置放入紫外光反應裝置中，在紫外光照射下進行引發聚合，20min~80min后取出，靜置熟化1小時以上，制得膠狀疏水改性陽離子聚丙烯酰胺；第四步，將第三步得到的膠狀疏水改性陽離子聚丙烯酰胺制成顆粒狀，使用積比為2:1的無水乙醇和丙酮的混合溶液多次提純、洗滌、精制，然后在在真空干燥箱中烘干后研磨，即得疏水改性陽離子聚丙烯酰胺粉末。...

【技術特征摘要】
1.一種紫外光引發疏水改性陽離子聚丙烯酰胺的合成方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，在反應裝置中依次加入去離子水、陽離子單體，疏水單體和丙烯酰胺單體攪拌均勻至完全溶解形成單體水溶液，其中去離子水作為溶劑，計陽離子單體、疏水單體和丙烯酰胺單體為總單體，計陽離子單體和丙烯酰胺單體為總水溶性單體；所述單體水溶液中總單體質量分數為109Γ50%，所述陽離子單體與丙烯酰胺單體的質量百分比為5% 90%:10% 95%，所述疏水單體占總水溶性單體質量的2.0% 10% ； 第二步，在上述單體水溶液中，加入占總水溶性單體質量0.2% 2%的尿素作為助溶齊U，加入占總水溶性單體質量1% 6%的十六烷基三甲基溴化銨作為表面活性劑,加入占總水溶性單體質量0.1%。 0.8%。的引發劑，攪拌混合均勻，再加入無機酸和無機堿將單體水溶液的PH值調節為2廣6 ;然后向反應裝置充入高純氮，將反應裝置中的空氣完全排除后，將反應裝置密封； 第三步，在室內溫度環境下，將第二步中密封后的反應裝置放入紫外光反應裝置中，在紫外光照射下進行引發聚合，20mirT80min后取出，靜置熟化I小時以上，制得膠狀疏水改性陽離子聚丙烯酰胺； 第四步，將第三步得 到的膠狀疏水改性陽離子聚丙烯酰胺制成顆粒狀，使用積比為2:1的無水乙醇和丙酮的混合溶液多次提純、洗滌、精制，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭懷禮，孫永軍，熊祖平，楊青青，謝婉瑩，關慶慶，陳偉，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：