[發明專利]疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法和用途

有效

• 申請號: 200710175501.3
• 申請日: 2007-09-30
• 公開（公告）號: CN101397354A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 吳飛鵬;李姝靜;王爾鑒
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F2/38;C08F4/40;C02F1/56
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李 柏

技術領域

本發明屬于功能高分子聚合物領域，涉及含有疏水單元的疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺和用途，以及均相水溶液共聚合制備疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺的方法。

背景技術

高分子絮凝劑是一種能將水中懸浮物、膠體或溶質形成絮凝沉淀，或使其懸浮于液面的功能聚合物，它們在工業廢水、生活污水處理、造紙采礦等工業以及生物醫藥方面的應用具有十分重要的作用。高分子絮凝劑經歷了從非離子型到陰離子型、陽離子型和兩性型的發展，而陽離子型高分子絮凝劑還具有殺菌、更高絮凝效率，對許多懸浮固體有脫水快、效果好等優點，近些年是國內外絮凝劑開發的重點之一。目前高分子絮凝劑的設計主要為陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)，丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)等與丙烯酰胺(AM)的共聚物(有關陽離子高分子絮凝劑的若干問題，精細與專用化學品，2002，21，3～6)。而最近的研究發現將疏水基團引入該類高分子可以起到加大該類高分子的絮凝效果。

由于疏水單體溶解性的問題，目前親水單體和疏水單體采用的共聚合方法主要為三種：(1)混合溶液聚合，(2)膠束共聚合，(3)分散聚合。前兩種聚合方法使用了有機溶劑和表面活性劑會對環境造成污染，而分散聚合常常使疏水單體反應不完全，產品質量差。為了發展環境友好化的生產工藝，必須對上述方法進行改進。

另外，在高分子絮凝劑中起主要吸附作用的為高分子鏈中的陽離子部分，通過控制聚合過程中可以實現對聚合物中陽離子結構的調節，從而得到效果更好的絮凝劑。模板共聚合是在共聚合反應體系中引入一種稱作模板的聚合物，這種模板聚合物可以與體系中的單體發生相互作用，使單體預組裝在模板聚合物上，因此通過模板的引入可以調控共聚物的微結構。本發明中引入陰離子模板，與相反電荷的陽離子單體可以通過靜電相互作用進行復合，使得離子單體在模板預組裝，在聚合過程中離子單體的鏈增長反應沿著模板進行，因此所得產物的結構與沒有模板參與的聚合物相比，離子型單體在共聚物中具有較長的序列結構。從而曾現更好的絮凝效果。

發明內容

本發明的目的之一是提供疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺。

本發明目的之二是提供一種能用于制備疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺的疏水單體包結物。

本發明的目的之三是通過模板識別作用將離子單體預組裝后與疏水單體、丙烯酰胺共聚合，提供一種疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺的合成方法。

本發明目的之四是提供制備疏水單體包結物的方法。

本發明的目的之五是提供疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺的用途。

本發明的疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺由少量疏水單體包結物與丙烯酰胺單體，陽離子單體以及在陰離子模板聚合物存在下，在水溶液中共聚得到。本發明的疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺是一類水溶性良好的疏水基團修飾陽離子嵌段的三元共聚物，其分子量在2×10⁶～1×10⁷范圍，結構式可表示如下(P-1或P-2)：

x＝y＝1??100＞z＞1

R₁，R₃獨立的是H或CH₃；

R₂是烷基數大于3小于16的烷基，或環烷基；

(P-1)

或

x＝y＝1?100＞z＞1

R₄，R₆獨立的是H或CH₃；

R₅是(CH₂)_n或(CH₂CH₂O)_m，其中m，n分別是1～6的整數；

Ph是C₆H₅。

(P-2)

在水溶液中，引發劑分解后首先在溶液中引發丙烯酰胺單體和疏水單體包結物聚合，當大分子自由基碰到陰離子模板聚合物后，引發吸附在陰離子模板聚合物上的陽離子單體聚合，形成陽離子嵌段部分，不斷重復進行聚合反應，生成具有疏水修飾的具有陽離子嵌段結構的高分子絮凝劑，即疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺。

本發明的疏水改性陽離子嵌段聚丙烯酰胺的合成方法是采用共聚合的方法：