[发明专利]新型长时间稳定的高分子量阳离子聚丙烯酰胺水分散体制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，特别是一种新型长时间稳定的阳离子聚丙烯酰胺水分散体的制备方法。 

背景技术

聚丙烯酰胺是一种水溶性聚合物，近年来聚丙烯酰胺的分散聚合越来越得到关注，该种阳离子聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺单体(AM)与带有双键的季铵盐共聚所形成的共聚物，在水溶液状态，形成具有一定的正电性即阳离子性的一类聚合物，采用该聚合方法得到的阳离子型聚丙烯酰胺具有流动性好，无毒环保，稳定性好，溶解速度快多种优点，阳离子聚丙烯酰胺的水分散体省去了粉末状产品在使用过程中溶解的这一过程，解决了粉末状产品溶解度不高带来的使用不便和使用效率低等问题。作为造纸填加剂以及高效絮凝剂使用的阳离子聚丙烯酰胺除了要求相对分子量大、溶解速度快以外，还要求其合成工艺简单易操作、聚合成本价格较低等。聚丙烯酰胺的用途在很大程度上取决于丙烯酰胺系列聚合物的化学组成和相对分子质量。例如高相对分子质量聚丙烯酰胺在污水处理过程中作为絮凝剂来使用，因其用量少、絮凝效果好以及沉淀过滤速度快等优点，日益受到广泛的关注；高分子量低电荷密度的阳离子聚丙烯酰胺在造纸中是最常用的助留剂之一。因其所带电荷与纸浆中纤维所带的电荷相反，可以起到很好的絮凝作用，且不受浆料值的限制，利用填料表面的负电性，用阳离子高分子聚电解质对其进行阳离子化，以增加填料颗粒与纸浆纤维和细小纤维的吸附，从而提高填料的单程留着率，并减少白水中的填含量，减少流失，从而降低成本，并且纸页的平滑度和不透明度可以得到改善。 

武玉民等(陈庆芬，武玉民，毕建美，许军，水分散型阳离子聚丙烯酰胺的合成与应用，高分子材料科学与工，2008，24(3)，75-81。)在(NH₄)₂SO₄水溶液中，以甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(MBDAC)和丙烯酰胺(AM)为单体原料，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)为分散剂，采用水分散聚合技术，合成了环境友好型P(MBDACAM)共聚物。利用透射电镜观察其颗粒形貌。重点探讨了阳离子单体含量、分散剂浓度和无机盐用量对水分散聚合的影响以及各因素之间的协同效应；沈一丁等(郑艳，沈一丁，李培枝，阳离子聚丙烯酰胺水包水乳液的制备及结构与性能关系研究，现代化工，2010，30(5)，51-54.)以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)为共聚单体.通过在浓度较低的硫酸铵溶液(PS)中引入自制聚电解质分散剂(PDMC)和水溶性高分子稳定剂(PAB)获得了稳定的阳离子聚丙烯酰胺水分散液(CPAM)；彭晓宏等(傅智健，彭晓宏，阳离子聚丙烯酰胺水包水乳液分散聚合条件 的研究，石油化工，2010，39(10)，1140-1145.)在(NH₄)₂SO₄溶液中以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为共聚单体，以聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为分散剂，在硫酸铵溶液中，以偶氮二异丁脒盐酸盐为引发剂合成了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)水包水乳液；李德品等(李德品，胡惠仁，顾庆秋，阳离子聚丙烯酰胺水基分散体的制备及应用，纸和造纸，2012，31(9)，54-59.)在(NH₄)₂SO₄和NaCl组成的复盐水溶液中，以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为阳离子单体，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)为分散稳定剂，偶氮二异丁基脒二盐酸盐(V50)为引发剂，通过分散聚合法成功合成了固含量高、黏度低、稳定性好、溶解速度快的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)水基分散体。 

水分散聚合法是聚丙烯酰胺生产一种新型的方法，该方法在生产中既安全又经济合理，并且所得水分散体系应用方便可以直接应用，不需要粉末状产品的先溶解再应用的过程；且方便储存和运输。二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)聚合物具有高效无毒，正电荷密度高，价格低廉等特点；网状交联结构的聚丙烯酰胺可以提高其在高剪切力下的使用性能(吴伟兵，谷军，戴红旗，网状阳离子聚丙烯酰胺的助留助滤性能研究，造纸化学品，2012，43(3)，55-60.) 

本发明采用水分散聚合的方法，利用N，N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，通过丙烯酰胺单体和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵进行自由基聚合，得到一种能够长时间稳定的超高分子量网状阳离子聚丙烯酰胺水分散体，其相对分子质量最高可达3.90×10⁷，并优化合成工艺，寻找产品最佳合成条件从而使开发效果更好，成本更低，应用更加广泛的聚丙烯酰胺产品。 

发明内容