[發明專利]一種雙丙酮丙烯酰胺-丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨共聚物及其制備方法

有效

• 申請號: 201210570762.6
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103044617A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 郭睿;喬宇;竇尹辰;王安琪;鄭淑華;白萬喬;張慧月
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08F220/34
• 分類號: C08F220/34;C08F220/58;C08F2/10;C08F4/40;C02F1/56
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明屬于絮凝劑技術領域，涉及一種雙丙酮丙烯酰胺-丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨共聚物及其制備方法。?

背景技術

在工業廢水處理領域中，處理廢水的絮凝劑有很多，應用廣泛且經濟。包括無機高分子絮凝劑、有機高分子絮凝劑、微生物絮凝劑和復合絮凝劑。隨著全世界環保意識的增強及我國可持續發展戰略的實施，近年來為保證淡水資源的可持續利用，解決不同程度的水環境污染問題，國內外在水處理方面做了大量研究，開發多種廢水處理工藝，如絮凝沉淀法、生化法、吸附法、離子交換法、化學氧化法、電滲析法等。其中絮凝沉淀法應用最廣泛，生產高效低耗，安全無害的絮凝劑是絮凝沉淀法的核心。?

目前應用較多的是聚丙烯酰胺及其衍生物，陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑因具有酰胺基，易形成氫鍵，有較好的水溶性；相對分子質量高，受溫度、pH值影響小；用量小，絮凝速度快，易處理等優點，研究和應用前景十分廣闊。但是，由于這類絮凝劑具有一定量的殘余單體丙烯酰胺，不可避免的存在毒性，且有一些陽離子單體價格太高，在一定程度上也會限制它的應用。?

溶液自由基聚合是制備高分子絮凝劑的方法之一，也是生產聚丙烯酰胺歷史最久的方法。該方法簡單、安全且經濟適用，在高分子化學中占有極其重要的地位。是人類開發最早，研究最為透徹的一種聚合反應歷程。該反應分為鏈引發、鏈增長、鏈終止三個基元反應。?

鏈引發：鏈的開始，主要反應有兩步：形成活性中心——游離基，進而游離基引發單體。主要的副反應是氧和雜質與初級游離基或活性單體相互作?用使聚合反應受阻。一般需要有引發劑進行引發，常用的引發劑有：偶氮引發劑、過氧類引發劑和氧化還原引發劑等。?

鏈增長：是活性單體反復地和單體分子迅速加成，形成大分子游離基的過程。鏈增長反應能否順利進行，主要決定于單體轉變成的自由基的結構特性、體系中單體的濃度及與活性鏈濃度的比例、雜質含量以及反應溫度等因素。?

鏈終止：主要由兩個自由基的相互作用形成，指活性鏈活性的消失，即自由基的消失而形成了聚合物的穩定分子。終止的主要方式是單基終止和雙基終止。雙基終止是兩個活性鏈自由基的結合和歧化反應的雙基終止，或二者同時存在。當體系粘度過大等不能雙基終止只能單基終止。?

溶液聚合，單體和引發劑溶于適當溶劑中進行的聚合方法稱作溶液聚合法。溶液聚合反應生成的聚合物溶解在所用的溶劑中為均相聚合，如聚合物不溶于所用溶劑中而沉淀析出，則為非均相聚合又稱沉淀聚合。?

溶液聚合過程中使用溶劑，使體系粘度降低，因此混合和傳熱較易，溫度容易控制，較少凝膠效應，可以避免局部過熱。?

有機高分子絮凝劑的絮凝作用是復雜的物理、化學綜合過程。一般分為凝聚和絮凝兩個過程。凝聚過程是脫穩的膠體顆粒的聚集，絮凝是聚集起來的膠體顆粒通過絮凝劑以橋連的方式生成大體積絮狀物的過程。人們提出了許多機理模型，最為普遍的有電中和作用和架橋作用。?

顆粒間表面發生電中和作用，膠粒表面對不同種電荷離子、膠粒或鏈狀高分子有強烈的吸附作用。高聚物通過靜電引力使分散體系中顆粒間電排斥力降低，彼此接觸組成異號電荷的反應體系。形成較大的絮狀物靠重力作用沉淀下來。?

高分子絮凝劑因其具有長鏈或分枝狀結構，可與顆粒表面某些部位起化學作用，懸浮顆粒被高分子絮凝劑吸附后，化學基團與顆粒表面發生特殊反?應相吸附，高聚物分子的其余部分伸展在溶液中與其他表面有空位的顆粒吸附，這樣就在橋連的作用下懸浮顆粒變得愈來愈大，形成大體積絮狀物沉淀下來。?

陽離子型聚丙烯酰胺（CPAM）因具有適用pH值范圍廣、受共存鹽影響小，對水中帶有負電荷微粒能起到“電荷中和”及“吸附架橋”作用而有效地絮凝、脫色，并能強化固液分離過程等優點，而廣泛用于石油開采、造紙、冶金、采礦、紡織印染、國防、日用化工、水處理等領域。?

陽離子聚丙烯酰胺生產廠生產規模小，絕大多數生產能力都在100t／a以下，而且產品的相對分子質量通常僅能達到500萬左右，難以滿足工業發展的需求，因而每年需從國外大量進口。據不完全統計，我國每年要從國外進口6000噸以上高相對分子質量陽離子聚丙烯酰胺(相對分子質量≥1000萬)。?

70年代以來，日、美、英、法等國家的陽離子型絮凝劑的研發出現了明顯的增長趨勢。在廢水處理中大量使用了陽離子型絮凝劑。近幾年來，日、美等國家陽離子絮凝劑已占合成絮凝劑總量的60%，且每年仍以10%以上的速度增長。?