[发明专利]疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子聚合物领域，涉及含有疏水单元的疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺和用途，以及均相水溶液共聚合制备疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺的方法。

背景技术

高分子絮凝剂是一种能将水中悬浮物、胶体或溶质形成絮凝沉淀，或使其悬浮于液面的功能聚合物，它们在工业废水、生活污水处理、造纸采矿等工业以及生物医药方面的应用具有十分重要的作用。高分子絮凝剂经历了从非离子型到阴离子型、阳离子型和两性型的发展，而阳离子型高分子絮凝剂还具有杀菌、更高絮凝效率，对许多悬浮固体有脱水快、效果好等优点，近些年是国内外絮凝剂开发的重点之一。目前高分子絮凝剂的设计主要为阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)等与丙烯酰胺(AM)的共聚物(有关阳离子高分子絮凝剂的若干问题，精细与专用化学品，2002，21，3～6)。而最近的研究发现将疏水基团引入该类高分子可以起到加大该类高分子的絮凝效果。

由于疏水单体溶解性的问题，目前亲水单体和疏水单体采用的共聚合方法主要为三种：(1)混合溶液聚合，(2)胶束共聚合，(3)分散聚合。前两种聚合方法使用了有机溶剂和表面活性剂会对环境造成污染，而分散聚合常常使疏水单体反应不完全，产品质量差。为了发展环境友好化的生产工艺，必须对上述方法进行改进。

另外，在高分子絮凝剂中起主要吸附作用的为高分子链中的阳离子部分，通过控制聚合过程中可以实现对聚合物中阳离子结构的调节，从而得到效果更好的絮凝剂。模板共聚合是在共聚合反应体系中引入一种称作模板的聚合物，这种模板聚合物可以与体系中的单体发生相互作用，使单体预组装在模板聚合物上，因此通过模板的引入可以调控共聚物的微结构。本发明中引入阴离子模板，与相反电荷的阳离子单体可以通过静电相互作用进行复合，使得离子单体在模板预组装，在聚合过程中离子单体的链增长反应沿着模板进行，因此所得产物的结构与没有模板参与的聚合物相比，离子型单体在共聚物中具有较长的序列结构。从而曾现更好的絮凝效果。

发明内容

本发明的目的之一是提供疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺。

本发明目的之二是提供一种能用于制备疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺的疏水单体包结物。

本发明的目的之三是通过模板识别作用将离子单体预组装后与疏水单体、丙烯酰胺共聚合，提供一种疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺的合成方法。

本发明目的之四是提供制备疏水单体包结物的方法。

本发明的目的之五是提供疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺的用途。

本发明的疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺由少量疏水单体包结物与丙烯酰胺单体，阳离子单体以及在阴离子模板聚合物存在下，在水溶液中共聚得到。本发明的疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺是一类水溶性良好的疏水基团修饰阳离子嵌段的三元共聚物，其分子量在2×10⁶～1×10⁷范围，结构式可表示如下(P-1或P-2)：

x＝y＝1  100＞z＞1

R₁，R₃独立的是H或CH₃；

R₂是烷基数大于3小于16的烷基，或环烷基；

(P-1)

或

x＝y＝1 100＞z＞1

R₄，R₆独立的是H或CH₃；

R₅是(CH₂)_n或(CH₂CH₂O)_m，其中m，n分别是1～6的整数；

Ph是C₆H₅。

(P-2)

在水溶液中，引发剂分解后首先在溶液中引发丙烯酰胺单体和疏水单体包结物聚合，当大分子自由基碰到阴离子模板聚合物后，引发吸附在阴离子模板聚合物上的阳离子单体聚合，形成阳离子嵌段部分，不断重复进行聚合反应，生成具有疏水修饰的具有阳离子嵌段结构的高分子絮凝剂，即疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺。

本发明的疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺的合成方法是采用共聚合的方法：