（甲基）丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法
【专利摘要】本发明公开了一种（甲基）丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法。该方法应用阳离子单体（甲基）丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵和非离子单体丙烯酰胺为原料，加入金属离子螯合剂、链转移剂，以氧化-还原复合引发剂经水溶液聚合来制备得到较高相对分子质量、阳离子度系列化的阳离子聚丙烯酰胺。聚合反应在较低的引发剂浓度，较低温度条件下平稳进行，因此制备工艺易于操作和工业化。得到的阳离子聚合物由于结构中不含酯基，产品稳定性高，克服了目前主流的DMC，DAC阳离子单体得到的阳离子聚丙烯酰胺易水解的缺点，使用效果不受环境pH值影响，可广泛应用于造纸、采矿、石油开采、纺织印染、水处理等领域。
【专利说明】(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抗盐抗水解阳离子聚丙烯酰胺的制备技术，特别是一种高相对分子质量，系列阳离子度的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法。
【背景技术】
[0002]阳离子聚丙烯酰胺是目前用量最大，应用范围最广的水溶性高分子类别之一，在水处理、采油、造纸、纺织等诸多领域有着广泛的应用。由于阳离子聚丙烯酰胺带正电荷，可与水中带负电荷微粒结合起到电中和及吸附架桥作用，非常适合于在有机质含量高的印染、造纸、含油废水等工业废水的处理，以及污、淤泥脱水处理中作为絮凝剂使用。大多数阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂是通过阳离子单体与丙烯酰胺(Acrylamide，AM)共聚而得到。其中占据当今主要国内外市场份额的是二烯丙基季铵盐类和丙烯酰氧烷基季铵盐类阳离子单体产品，国内外也有大量关于丙烯酰胺和这两类阳离子单体共聚得到阳离子聚丙烯酰胺的专利报道。但以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为代表的二烯丙基季铵盐类阳离子单体由于空间位阻大，聚合活性不高，在高阳离子度聚丙烯酰胺制备时，难以获得高相对分子质量和高单体转化率的聚合物产品；而以甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵(DMC)，丙烯酰氧乙基三甲基铵(DAC)为代表的丙烯酰氧烷基季铵盐类单体虽然聚合活性高，易于得到高相对分子质量和高转化率的聚合物产品，但这类单体分子结构含有酯基，在聚合物的常规使用浓度下易水解而降低絮凝性能，在高PH值下无法使用，存在明显的缺点。
[0003](甲基)丙烯酰胺烷基氯化铵类季铵盐结构与丙烯酰氧类阳离子单体类似，也具有较高的聚合活性，同时由于以酰胺基代替酯基，克服了丙烯酰氧类阳离子得到的阳离子聚丙烯酰胺易水解，在高PH值环境下无法使用的缺点，其以甲基丙烯酰胺丙基三甲基铵(Methacrylamido prop·yl trimethyl ammonium chloride,简称 MAPTAC),丙烯酸胺丙基三甲基铵(Acrylamido propyl trimethyl ammonium Chloride,简称 APTAC)为代表，由 MAPTAC或APTAC与AM经由自由基聚合反应生成聚合物的反应表达式如下:
【权利要求】
1.一种(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法，其特征在于包括以下步骤:在搅拌釜中，加入工业阳离子单体(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵、工业非离子单体丙烯酰胺、引发剂、金属离子螯合剂、链转移剂和去离子水配成的水溶液反应体系，在常温下搅拌，在反应体系中通入氮气，一定时间后停止搅拌、通氮气，将反应液转入聚合反应器中，加热升温反应体系到聚合反应温度进行聚合反应，聚合反应一定时间后加热反应体系到聚合熟化温度进行聚合熟化反应后出料，得到无色透明的阳离子聚丙烯酰胺胶体产物。
2.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法，其特征在于，所述阳离子单体包括甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵中的一种。
3.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法，其特征在于，所述水溶液反应体系中两种单体的总质量分数为10%-65%，阳离子单体(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵占丙烯酰胺物质的量的百分比例为5%-50%。
4.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐或者由过硫酸盐和还原剂亚硫酸氢钠、二价铁盐等构成的氧化-还原复合引发剂，引发剂中过硫酸盐占两种单体的总质量分数为I X 10_4-5 X 10_2，过 硫酸盐与还原剂的物质的量之比为1:0.0-1:10。
5.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法，其特征在于，所述金属离子螯合剂为乙二胺四乙酸钠盐，占两种单体的总质量分数为0.005%-0.1%。
6.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法，其特征在于，所述链转移剂为甲酸钠、次亚磷酸钠、异丙醇中的一种，占两种单体的总质量分数为0.005%-0.5%。
7.根据权利要求1所述的(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法，其特征在于，所述聚合反应、熟化反应的时间分别为l_5h、l-h，温度分别为40-55 °C、50-70 °C。
【文档编号】C08F220/56GK103570868SQ201310516086
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】李潇潇, 宁俊锟, 陈林, 王化, 田兴友 申请人:安徽循环经济技术工程院