[发明专利]一种阳离子聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种阳离子聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

三聚氰胺甲醛树脂(melamine-formaldehyde resin)，三聚氰胺与甲醛反应所得到的聚合物。又称密胺甲醛树脂或密胺树脂。原料为三聚氰胺(2，4，6-三氨基-1，3，5-三嗪)和37%的甲醛水溶液，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为2-3，第一步生成不同数目的N-羟甲基取代物，然后进一步缩合成线性树脂。反应条件不同，产物分子量不同，可从水溶性到难溶于水，甚至不溶的固体，pH值对反应速率影响极大。上述反应制得的树脂溶液不宜贮存，工业上常用喷雾干燥法制成粉状固体。密胺树脂在室温下不固化，一般在130-150℃热固化，加少量酸催化可提高固化速度。现有技术中的三聚氰胺甲醛树脂存在如下问题：1、一般工艺条件下合成的密胺树脂储存期较短，经常是边合成边使用，为此，常采用醚化反应延长产品的储存周期，但由于醚化后氨基、羟甲基醚化失去活性而不能用于破乳、絮凝等的应用。2、而且现有技术合成的密胺树脂的阳离子度低、分子量比较小，即便不采用醚化反应，其也不具备破乳、絮凝能力，很少用于破乳、絮凝等的应用。3、由于其游离甲醛含量高，容易对环境造成污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是在于提供一种阳离子聚合物，该阳离子聚合物具有阳离子度高、分子量大、储存期长和甲醛含量低的特点，其放入水中有悬浮扩散性,能与水以任意比混溶。

本发明的第二个目的是为了提供一种阳离子聚合物的制备方法。

本发明的第三个目的是为了提供一种阳离子聚合物的应用。

实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种阳离子聚合物，其特征在于该聚合物具有如式1所示结构:

式1

其中，n=100-100000,密度为1.02-1.06g/ml。

优选的，n=5000-30000。

优选的，所述阳离子聚合物的阳离子度20-28%;有效储存期超过1年。

实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种阳离子聚合物的制备方法，其依次通过计量混配、羟甲基反应、缩聚反应、阻聚反应、消除游离甲醛五个工艺步骤制备而成,具体如下:在反应釜中加入400-800重量份的水，升温至60-65℃，用碱性物调节pH至9-9.5；然后加入20-120重量份的三聚氰胺，加入70-240重量份的甲醛，升温至80-85℃，反应40-60min；加入1-12重量份的阻聚剂，用酸性物调节pH至2-4，升温，在85-95℃反应2-4小时；最后加入4-40重量份的甲醛去除剂，保温反应0.5-1小时，即得到阳离子聚合物。

其中,所述碱性物为三乙醇胺、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃等的一种或两种混合物；所述阻聚剂为对苯二酚、甲醇、DPPH、乙二醇中的二种混合物，配比为0.1-1:10(质量比)；所述酸性物为甲酸、盐酸、氢氟酸、硫酸中的一种或二种以上的混合物；所述甲醛去除剂为尿素、甲醇、乙酰丙酮、硼砂、丙二醇中的一种或两种。

合成过程如下：

三聚氰胺甲醛树脂的生成大致可以分为两步；第一步是由三聚氰胺和甲醛在一定反应条件下经羟甲基化反应得到,这是一种加成反应。但这种加成反应最后得到的结果往往并不是单一的加成产物,而是多种类型的加成产物的混合体。在三聚氰胺的分子上有三个氨基,因此对于甲醛来说共有六个官能团。在酸或碱的催化下,每摩尔三聚氰胺可以和1到6个摩尔的甲醛反应而生成相应的羟甲基三聚氰胺。其反应速度与反应体系的值、温度、反应物的比例以及反应时间直接相关。

三聚氰胺与甲醛在中性或弱碱性介质中发生加成反应,生成结构不同但却比较稳定的羟甲基三聚氰胺，在三聚氰胺甲醛树脂合成的化学反应中,根据三聚氰胺与甲醛摩尔比的不同可以分别得到三羟甲基三聚氰胺、四羟甲基三聚氰胺、五羟甲基三聚氰胺和六羟甲基三聚氰胺。

羟甲基三聚氰胺之间的缩聚反应可按式2和式3进行：

式2

式3

第二步在酸性介质中经过加热,羟甲基三聚氰胺中的羟甲基进一步与氨基、亚氨基或羟基发生缩合反应,生成线型或支链型结构的低级三聚氰胺甲醛树脂。