[發明專利]復合引發劑引發制二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法

有效

• 申請號: 201110129124.6
• 申請日: 2011-05-18
• 公開（公告）號: CN102206303A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 張躍軍;畢可臻
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F226/02;C08F4/04;C08F4/30
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術領域

本發明屬于水溶性高分子化合物的制備技術，特別是一種復合引發劑引發制二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法。

背景技術

二甲基二烯丙基氯化銨（Dimethyldiallyl?ammonium?chloride，簡寫為DMDAAC）與丙烯酰胺（Acrylamide，簡寫為AM）的共聚物Poly(DMDAAC-co-AM)（簡寫為PDA），是一種陽離子型聚電解質，具有大分子鏈上所帶正電荷密度可調，陽離子單元結構穩定，相對分子質量和陽離子度易于通過不同制備工藝條件加以控制，水溶性好，高效無毒，pH適用范圍廣等特點，廣泛應用于石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工及水處理等領域。由DMDAAC和AM經自由基共聚合反應生成PDA的反應表達式如下：

目前PDA的工業化基本生產方法是由DMDAAC單體和AM單體配成一定濃度的水溶液混合單體，經自由基共聚合反應制備膠體產物，然后干燥、粉碎得到粉狀產物。水溶液聚合方法雖然具有工藝簡單，成本較低，操作安全方便，不必回收溶劑等優點，但其產物相對分子質量及系列化程度均需進一步提高以利于其更廣泛應用。

近幾十年來，國內外研究者注意到上述情況，并采用提高原料單體純度、采用高效復合引發劑、使用助劑和優化工藝條件等方法來提高產物相對分子質量水平，有代表性的研究工作如下。

文獻1（Gartner?H?A. ?Process?for?the?production?of?high?molecular?weight?copolymers?of?diallylammonium?monomers?and?acry

文獻2（張躍軍,畢可臻.二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法[P].CN:101186672B,2010.）使用15L的反應器，采用工業品DMDAAC和AM作原料，采用過硫酸鹽-亞硫酸氫鈉氧化還原引發體系，聚合反應溫度28～46℃時反應時間3h，反應溫度為60℃反應時間3h，反應溫度為80℃反應時間1h，制得5%～99%陽離子度PDA產物，其特征黏度達17.0～2.9dL/g（1mol/L?NaCl水溶液，30℃下由烏氏黏度計測定得到），殘余單體量≤1%。

上述文獻中的研究工作均注意到了在制備共聚物PDA過程中，單體的純度、引發劑種類和用量、制備工藝條件及助劑的選擇和優化對于提高產物PDA相對分子質量的重要作用。但是，上述研究工作在獲得可工業化程度高，高相對分子質量系列化陽離子度PDA的制備工藝方面存在如下缺陷：

（1）對單體原料雖然提出了一定的要求，但由于對單體原料中雜質的種類和含量限定不確切，導致由于單體雜質含量不一，共聚產物的制備工藝穩定性差，限制了制備工藝的工業化應用，如文獻1；

（2）采用真空沸騰水溶液聚合工藝和活潑單體分步加料方法，增加了工藝操作的復雜性，如文獻1；

（3）聚合體系由于無金屬離子螯合劑，只能在潔凈反應器內進行，無法抵御原料帶入或金屬管道、閥門等產生的金屬離子對于聚合反應的阻聚作用，導致制備工藝不穩定，如文獻1、2。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡單穩定，操作成本低，產物相對分子質量高達以及陽離子度系列化程度高，反應體系抵御金屬離子阻聚能力強并且易于工業化生產的二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的水溶液制備方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種復合引發劑引發制二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法，以高純工業品二甲基二烯丙基氯化銨單體和丙烯酰胺單體為原料，加入金屬離子螯合劑、復合引發劑，經三步升溫引發聚合生成膠狀產物，然后干燥、粉碎得到二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物粉狀產物。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

（1）高純工業品陽離子單體和非離子單體原料中各類主要雜質含量為已知，且限定其含量的上限，單體經自由基共聚合反應得到產物的工藝穩定性好，產物相對分子質量高；

（2）加入金屬離子螯合劑，增強了聚合反應體系抵御金屬離子干擾自由基聚合的能力，利于工業化生產，生產工藝可在工業生產裝置上直接應用；

（3）由低溫引發劑水溶性偶氮鹽與高溫引發劑過硫酸鹽構成的復合引發劑，可實現分步引發自由基共聚反應，提高了引發效率，同時可滿足制備不同陽離子度PDA產物的引發溫度需要，可進一步增強活性弱單體的反應活性，提高產物相對分子質量；