[發明專利]季銨鹽功能性單體合成兩性梳型聚丙烯酰胺的制備方法

有效

• 申請號: 201110265053.2
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102432750A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 莊啟昕;傅宇;苑永亮;王丹;胡琨;韓哲文
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/06;C08F220/34;C08F2/30
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;曾人泉

技術領域

本發明涉及化合物合成及其制備技術領域，具體地說，是一種季銨鹽功能性單體合成兩性梳型聚丙烯酰胺的制備方法。

背景技術

聚丙烯酰胺，英文為Polyacrylamide，簡稱PAM?，由于其結構單元中含有酰胺基，易形成氫鍵，使其具有良好的水溶性。聚丙烯酰胺易通過接枝或交聯得到支鏈或網狀結構的多種改性物，可作為重要的絮凝劑、增稠劑、減阻劑、泥漿處理劑、表面活性劑、土壤改良劑、水土保失劑、種子包衣劑、紙張增強劑而廣泛應用于石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫藥、農業等行業，因而有“百業助劑”之稱。

但是，由于陰/陽離子聚丙烯酰胺適用pH值范圍很窄，正/負電荷不平衡，因此，容易導致產品性能降低等后果。而常用的聚丙烯酰胺助劑由于分子內及分子間易于相互纏結、不易在表/界面上排列、難以在表/界面上吸附等問題一直得不到很好的解決，在三次采油以及高性能紙張增強劑的應用中，其在耐溫、耐鹽、抗剪切、pH變化方面都存在不足，制約了聚合物的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種季銨鹽功能性單體合成兩性梳型聚丙烯酰胺的制備方法，以克服現有聚丙烯酰胺的缺陷。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種季銨鹽功能性單體合成兩性梳型聚丙烯酰胺的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

（1）在裝有丙酮的圓底燒瓶中加入等摩爾的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）與1-溴代m烷，在氮氣保護下加入對苯二酚后在35℃下反應6～10小時，得到透明溶液；

（2）將步驟（1）獲得的透明溶液經低溫旋蒸除去丙酮，然后用石油醚洗滌至澄清，在30℃真空烘箱內干燥24小時后取出后放入真空干燥箱，得到季銨鹽；

（3）在裝有攪拌器，通氮管、恒壓滴液漏斗和回流冷凝管的四口燒瓶中加入由步驟（2）獲得的季銨鹽、丙烯酰胺于丙烯酸水溶液中，然后加入span80，Tween60進行乳液聚合，加熱至60℃，加入氧化劑過硫酸銨，在氮氣的保護下引發聚合，密封反應48小時，得到乳白色乳液；

（4）將步驟（3）獲得的白色乳液倒入燒杯中，用體積比為1:1的乙醇和丙酮混合洗滌溶液，直至溶液澄清，之后，將洗滌后的產物放入真空烘箱60℃干燥24小時，將所得的產物進行研磨，最終獲得白色粉狀的目標產物，即兩性梳型聚丙烯酰胺；

其反應方程式為：?

式中，m為6～16的整數；

n、p、q分別為2～10⁴的整數。

步驟（1）所述1-溴代m烷中的m為6-16的所有1-溴代烷。

步驟（1）所述的對苯二酚的加入量為反應物總摩爾量的1～5%。

步驟（3）加入的季銨鹽、丙烯酰胺、丙烯酸的質量數占總反應物質量數的百分比分別為：季銨鹽15～25%、丙烯酰胺60～70%、丙烯酸15～20%。

步驟（3）加入的span80、Tween60的總用量為反應物總質量數的2～4%。

在步驟（3）中，加入氧化劑過硫酸銨是利用分液計滴加溶有過硫酸銨的水溶液來進行的，滴加進反應體系的過硫酸銨的總量占反應物總質量的2～3%，控制在12～24小時內滴完。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

（1）本發明使用乳液聚合方法，與常用的聚丙烯酰胺的水相合成方法相比，反應體系傳熱很容易，反應溫度分布均勻，不會出現局部過熱，更不會暴聚；同時，由于反應體系粘度低容易攪拌，便于管道輸送，容易實現工業化連續操作；

（2）以水作介質，避免了采用昂貴的化學溶劑以及回收溶劑的麻煩，符合現在提倡的安全環保的要求；

（3）本發明所合成的兩性梳型聚丙烯酰胺，其分子中帶有正離子基團和負離子基團，能夠調節正負電荷平衡，使其適用pH范圍廣泛，而且所合成的兩性梳型聚丙烯酰胺具有明顯的“反聚電解質效應”?；?

（4）本發明所合成的兩性梳型聚丙烯酰胺，其分子鏈中具有可調控長度的梳型結構，具有較高的黏彈性、抗剪切性、耐高溫和抗鹽性能。

附圖說明

圖1為實施例1中合成的季銨鹽1的紅外譜圖；

圖2為實施例1中合成的季銨鹽1的核磁共振譜圖；

圖3為實施例4中合成的兩性梳型聚丙烯酰胺1的紅外譜圖；

圖4為實施例4中合成的兩性梳型聚丙烯酰胺1的電鏡掃描照片。

具體實施方式