[發明專利]一種超高分子量陽離子型聚丙烯酰胺及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810400802.X
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108659164B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 榮敏杰;趙海港;趙立國
• 申請（專利權）人: 東營市諾爾化工有限責任公司
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/34;C08F2/38
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝;李亞東

本發明涉及一種超高分子量陽離子型聚丙烯酰胺及其制備方法和應用。所述方法包括：(1)用水將丙烯酰胺和陽離子單體混合均勻，得到混合液；和(2)將步驟(1)得到的混合液通氮除氧，然后往所述混合液中依次加入偶氮類引發劑、絡合劑、鏈增長劑、氧化劑和還原劑引發聚合反應，制得超高分子量陽離子型聚丙烯酰胺；所述鏈增長劑選自由十二烷基硫醇、巰基乙醇和亞硫酸氫鈉組成的組。所述陽離子型聚丙烯酰胺的黏均相對分子質量優選為2000萬～2100萬，固含量優選為96～98％。本發明方法成本低、生產效率高，所得產品分子量超高，對比其他含有相同數量的帶電基團鏈節的產品作為絮凝劑處理污水后水質指標更優越，絮凝劑用量更少。

技術領域

本發明屬于超高分子量聚合物技術領域，尤其涉及一種超高分子量陽離子型聚丙烯酰胺及其制備方法和應用。

背景技術

聚丙烯酰胺(PAM)是由單體丙烯酰胺(AM)經自由基加成反應生成的一種線型高分子聚合物，PAM為白色顆粒或粉末，易溶于水，無毒、無腐蝕性，固體PAM有吸濕性，是一類重要的水溶性高分子聚合物，具有特殊的物理化學性質，易通過接枝或交聯得到支鏈或網狀結構的多種改性物，PAM分子可以引進各種離子基團以得到特定的性能，其廣泛應用于化工、冶金、地質、煤炭、石油、造紙和水處理等各個領域，具有“百業助劑”的稱號。

陽離子型聚丙烯酰胺主要用作絮凝劑，利用其對污水中許多微團和溶解性物質有良好的吸附力廣泛應用于各種污水的處理。近年來，在中國工業取得高速發展的同時，環境污染也越來越嚴重，國內污水處理量大，污水類型更復雜，對陽離子型聚丙烯酰胺的需求量越來越大，絮凝能力要求越來越高。陽離子型聚丙烯酰胺分子鏈很長，它的酰胺基可與許多物質親和、吸附，形成氫鍵。這就使它能在兩個被吸附的粒子之間架橋，生成絮團，有利于粒子下沉。陽離子型聚丙烯酰胺要求具有高的甚至超高的相對分子質量，這樣除了以化學鍵力和分子間力結合外，主要靠架橋作用使廢水中的雜質沉聚。陽離子型聚丙烯酰胺的絮凝能力很大程度上取決于相對分子質量。

當前市場上使用較廣泛的高分子量陽離子型聚丙烯酰胺存在以下特點：

從分子結構上看，第一類是陽離子功能單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的(DAC)與丙烯酰胺共聚而成的線型陽離子聚丙烯酰胺，其優點是：1.分子量較高，在1100～1300萬之間；2.支鏈較少，溶解性好，絮凝能力強；其缺點是現場使用時對操作條件要求較高：1.使用前需先溶解成0.1％的母液，制備母液后存放時間較短(3～5小時)，超過5小時的分子量損失率達73％；2.對污水環境要求苛刻，污水pH值在6～8之間效果較好。第二類是由陽離子功能單體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)和二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)中的兩種或三種與丙烯酰胺進行多元共聚而成的帶有部分支鏈的陽離子型聚丙烯酰胺，其優點是：1.溶解后的母液后存放時間較長(8～12小時)，超過12小時的分子量損失率為50％；2.對污水適應性強，pH值要求較寬泛；其缺點是：1.分子量較低，在500～1000萬之間；2.支鏈較多，溶解性差，利用率較直鏈型陽離子聚丙烯酰胺偏低15～30％。

發明內容

本發明的目的是提供一種成本低、分子量高、轉化率高、固含量高、溶解性好和利用率高的超高分子量陽離子型聚丙烯酰胺及其制備方法和應用，以解決現有陽離子型聚丙烯酰胺中存在的一個或者多個問題。

本發明在第一方面提供了一種超高分子量陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)用水將丙烯酰胺和陽離子單體混合均勻，得到混合液；和

(2)將步驟(1)得到的混合液通氮除氧，然后往所述混合液中依次加入偶氮類引發劑、絡合劑、鏈增長劑、氧化劑和還原劑引發聚合反應，制得超高分子量陽離子型聚丙烯酰胺；

所述鏈增長劑選自由十二烷基硫醇、巰基乙醇和亞硫酸氫鈉組成的組。

優選地，所述方法還包括將步驟(2)制得的超高分子量陽離子型聚丙烯酰胺依次經過造粒、烘干和粉碎的步驟。