[发明专利]一种高相对分子质量丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵类阳离子单体均聚物的制备方法

说明书

本发明公开了一种高相对分子质量丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵类阳离子单体均聚物的制备方法，采用丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵类工业阳离子单体、引发剂、金属离子螯合剂和去离子水配成的反应液，去氧后进行分段升温并保温，依次发生引发聚合反应、聚合反应、熟化反应，从而得到高相对分子质量丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵类阳离子单体均聚物胶体产物，将胶体产物进行进一步造粒烘干并磨粉，得到高相对分子质量丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵类阳离子单体均聚物粉体，采用廉价、稳定、且分解活化能低的过硫酸盐作引发剂，聚合反应在较低温度条件下进行，便于操作，并且能够得到较高相对分子质量的聚合物，制备工艺稳定性好，具有工业应用前景。

技术领域

本发明涉及纯阳离子聚合物技术领域，尤其涉及一种高相对分子质量丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵类阳离子单体均聚物的制备方法。

背景技术

阳离子聚合物是目前用量最大，应用范围最广的水溶性高分子类别之一。特别是以阳离子单体均聚得到的聚合物，由于每个分子单元均含有正电荷，因此正电荷密度高，水溶性好，同时可与无机盐复合得到稳定的复合体系，因此在水处理、采油、造纸、纺织等诸多领域有着广泛的应用。

目前的阳离子均聚物文献报道均为二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)或(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基铵(DMC、DAC)为阳离子单体的均聚物。

文献(张跃军，贾旭.高相对分子质量PDMDAAC聚合工艺，CN200610040746.0)报道了高相对分子质量聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)的制备方法，分阶段升温、保温的聚合工艺，其均聚物得到的最高相对分子质量以特征黏度计为最高为3.99dL/g，折合相对分子质量约127万，其对采用的DMDAAC单体进行了杂质含量限制，普通工业单体需进行蒸馏、活性炭脱色精制工艺后才能达到要求。

文献(张彦昌，王冬梅，赵献增，等.聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的合成研究.现代化工，2013，33(1)：71-74)以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体，过硫酸铵/亚硫酸氢钠为引发剂的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)制备方法，为恒温聚合，聚合温度稳定在65-85℃，获得均聚物相对分子质量在20万-240万。

以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为代表的二烯丙基季铵盐类阳离子单体由于空间位阻大，聚合活性不高，自身聚合往往得不到高相对分子质量和高转化率的聚合物产品，目前文献报道采用精制后的单体聚合得到的均聚物最高值仅为4.0dL/g左右。而以甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵(DMC)，丙烯酰氧乙基三甲基铵(DAC)为代表的丙烯酰氧烷基季铵盐类单体虽然聚合活性高，易于得到高相对分子质量和高转化率的聚合物产品，但其分子结构含有酯基，自身聚合得到的聚合物在常规使用浓度下易水解而降低性能，无法与无机盐复合形成稳定的复合体系，具有较大的缺点。

聚(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵是阳离子型水溶性高分子化合物，是由阳离子单体(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵经自由基聚合得到。(甲基)丙烯酰胺烷基氯化铵类季铵盐具有较高的聚合活性，同时克服了丙烯酰氧类阳离子均聚物易水解，在高pH值环境下无法使用的缺点，其以甲基丙烯酰胺丙基三甲基铵(Methacrylamido propyltrimethyl ammonium chloride，简称MAPTAC)，丙烯酰胺丙基三甲基铵(Acrylamidopropyl trimethylammonium Chloride，简称APTAC)为代表，由MAPTAC或APTAC由自由基聚合反应生成均聚物的反应表达式如下：

作为一种水溶性阳离子聚合物，其应用性能受到其相对分子质量的影响，不同相对分子质量的产物有着不同分子链节长度，从而对应着不同应用性能。因此，如何在经济、高效的工艺基础上生产高相对分子质量和相对分子质量系列化的聚合物，一直研究者关注的热点。但目前尚缺乏可工业化实施的高相对分子质量的聚(甲基)丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵制备方法的报道。

发明内容