[發明專利]一種長支鏈水溶性聚合物水處理劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201210168678.1
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102701353A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 陳鳴才;陳嘉
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56;C08F220/06;C08F220/56;C08F222/02;C08F222/06;C08F226/10;C08F220/18;C08F220/30;C08F2/34
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，涉及一種水處理劑，尤其涉及一種長支鏈水溶性聚合物水處理劑及其制備方法與應用。

背景技術

水溶性聚合物是很重要的一類有機高分子水處理劑。例如聚丙烯酸是一種線狀的水溶性聚合物，其分子鏈上的羧基在堿性水溶液中由于靜電相斥作用，使聚合物鏈伸展，并使原先包裹在中分子中間的吸附功能的基團外露到表面，這些活性點吸附溶液中的懸浮粒子，形成粒子間的架橋，從而加速了懸浮粒子的沉降。相對分子質量高的水溶性聚合物由于大分子的架橋作用，被用作水處理劑，然而，未引入疏水改性的水溶性聚合物難于取得預期的效果，而疏水改性水溶性聚合物獨特的流體力學性質將使其具有更顯著的絮凝脫色效果，從而提高其在污水處理中的應用價值。

疏水改性水溶性聚合物，如長支鏈水溶性聚合物溶于水時，由于疏水基團之間相互的疏水締合作用而聚集，聚合物鏈之間產生分子內和分子間締合成可逆的網狀分子結構，從而形成很大的超分子鏈聚集體，增大了聚合物的流體動力學體積，能顯著地提高溶液的粘度。疏水改性水溶性聚合物顯著的增粘作用和其獨特的溶液性能使其在油氣開采、涂料工業和日用工業等領域內有重要的用途。在水處理行業中，這類聚合物獨特的流體力學性質使其具有更顯著的絮凝效果，有望應用于各種工業污水處理，尤其是較難脫色的高色度紅色和黃色染料污水的處理。

疏水締合水溶性聚合物的合成主要有非均相共溶劑法、均相共溶劑法、超聲波法、膠束共聚法、微乳液聚合法、反相微乳液聚合法、自由基界面聚合法、無皂乳液聚合法、活性陰離子聚合法、基團轉移聚合法、原子轉移自由基聚合法、可逆加成-斷裂鏈轉移聚合法、氧陰離子引發聚合法和高分子化學修飾法等，由于油溶性單體和水溶性單體極性差別很大，兩者的不相溶，以及個別聚合方法需要使用分散劑或者乳化劑等，使得聚合工藝和產物純化工藝非常復雜。例如，膠束聚合法是制備疏水締合水溶性聚合物較常用的方法，但是聚合過程中需加入大量表面活性劑，難以除去，影響聚合物的疏水締合性能。

超臨界二氧化碳由于惰性、無毒、價廉和不易燃爆等特性，是可用于替代傳統揮發性有機溶劑的環境友好溶劑，也是研究最多、應用最廣的一種超臨界流體。超臨界二氧化碳具有如溶解能力強且溶解能力可調，對聚合物有很強的溶脹、擴散能力和強滲透性，傳熱傳質速率快、能控制某些反應的速度、反應溫度和壓力適中、易被回收循環利用和無溶劑殘留等優點。在超臨界二氧化碳中進行的自由基聚合反應，在一定程度上克服了疏水改性聚合物常規合成方法的不足，可根據需要調控極性差別很大的水溶性單體和油溶性疏水單體之間的比例，達到分子水平的混合，從而引入足夠的疏水基團，使產物發揮更優異的疏水締合性能；聚合過程中不會對自由基聚合產生鏈轉移而不會影響產物性能；且沉淀聚合過程不需要添加任何乳化劑、分散劑，反應中產物直接與介質分相，反應溫度和壓力適中，聚合反應工藝簡單，產物易分離純化，具有獨特的優勢，對于疏水改性長支鏈水溶性聚合物的合成和生產具有重要的理論意義和實際意義。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的首要目的在于提供一種高效的長支鏈水溶性聚合物水處理劑的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述方法制備得到的水處理劑。

本發明的目的還在于提供上述水處理劑的應用。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種長支鏈水溶性聚合物水處理劑的制備方法，是以下列按重量份數計的物質為原料，在超臨界狀態的二氧化碳中進行自由基沉淀聚合得到的：

所述水溶性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、衣康酸、馬來酸、馬來酸酐或N-乙烯基吡咯烷酮中的一種以上。

所述長脂肪碳鏈單體為丙烯酸酯類單體，即丙烯酸類單體與長碳鏈脂肪醇的酯化產物，所述丙烯酸類單體包括丙烯酸或甲基丙烯酸，所述丙烯酸酯類單體的酯基的簡式為-COOR，R為碳原子數為4~40的芳基或烷基。

所述長脂肪碳鏈單體為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸異癸酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸二十二烷基酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基(2)乙氧基乙基丙烯酸酯（結構式為英文名稱為Phenol(3)ethoxylated?acrylate）或壬基苯氧基(3)乙氧基乙基丙烯酸酯（結構式為英文名稱為Nonyl?phenol(4)ethoxylated?acrylate）中的一種以上。