[发明专利]一种壳聚糖接枝有机硅改性型两性聚丙烯酰胺的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类天然高分子接枝物的制备方法，具体地说就是一种壳聚糖接枝有机硅改性型两性聚丙烯酰胺制备的方法。本发明属于高分子材料合成领域。

背景技术

随着对环保要求的进一步提高，开发性能更优、绿色环保的造纸干强剂已成为新的研究趋势。近年来我国造纸工业技术发展快速，二次纤维的使用也越来越多，主要用到的有废纸、非木材纤维、麦草、竹子等，这些类型的纸浆中阴离子垃圾含量显著，细小组分纤维量多，极大地影响了纸浆的滤水及成纸强度等性能。二次纤维的大量使用使造纸系统更加复杂化，在以二次纤维为主的抄纸系统中，电导率随阴离子垃圾含量的升高而上升，导致各种造纸化学品难以发挥效果，仅仅通过增加造纸化学品的用量来提高纸张品质不仅会污染纸机，还会致使成本上升。研究者们一直致力于开发效果更优的造纸干强剂，两性聚丙烯酰胺干强剂作为第四代干强剂的出现，其优良的性能在很多方面超过前三代，它比淀粉类干强剂对滤水性影响更小，比阴离子聚丙烯酰胺类干强剂大大减少甚至去除了硫酸铝的使用，比阳离子聚丙烯酰胺类干强剂提高了对造纸系统中阴离子垃圾的抗干扰的能力，同时，在较少用量情况下大大提高纸质强度和性能，在二次纤维造纸配料过程的广泛应用，也使得成本降低。

壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基产物，具有良好的生物相容性、无毒性和生物可降解性等特点，在造纸、医药、食品、水处理、纺织等诸多领域得到广泛关注。文献[朱文远，赵传山，田英姿等.壳聚糖改性两性聚丙烯酰胺增强剂的制备及应用[J].中华纸业，2008，36(4)：35-39.]用壳聚糖与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、马来酸接枝共聚得到壳聚糖改性两性聚丙烯酰胺增强剂，研究了单体选择、反应浓度、温度等影响因素对聚合反应的影响。中国专利(CN 102627730 B)采用了阳离子淀粉氰乙基化接枝阳离子聚丙烯酰胺，制备了两性离子的纸张增干强剂，未使用不饱和烯类羧酸或磺酸作为阴离子部分。有机硅在化工助剂领域的研究较多，在壳聚糖-两性聚丙烯酰胺接枝改性方面鲜有报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种壳聚糖接枝有机硅改性型两性聚丙烯酰胺的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种壳聚糖接枝有机硅改性型两性聚丙烯酰胺的制备方法，其步骤为：

1)在配有搅拌、冷凝回流、温度计、惰性气体入口的四口烧瓶中加入去离子水和壳聚糖，用浓度为0.5wt.％～2.5wt.％酸的水溶液，调节pH＝3.0～6.0，壳聚糖完全溶解后，再加入金属离子捕捉剂、链转移剂，通入惰性气体除氧0.5～1小时；

2)升温至35～50℃，加入硝酸铈铵水溶液形成预接枝体，然后保温0.5～1.5小时；

所述的硝酸铈铵用量为壳聚糖质量的0.1wt.％～10wt.％；

3)控制聚合温度在50～90℃，加入有机硅单体后，向反应瓶中滴加非离子单体、阳离子单体和阴离子单体组成的溶液，同时向反应瓶中滴加聚合引发剂溶液，滴加1小时后在50～90℃保温2～8小时，降温至20～25℃得到目标产物。

所述的酸为：盐酸、硝酸、甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸中的一种或两种及两种以上形成的混合物。

所述的壳聚糖为N-乙酰度大于80％的壳聚糖，用量为总单体质量的1wt.％～10wt.％；所述的总单体由壳聚糖、非离子单体、阴离子单体、阳离子单体和有机硅单体组成。

所述的非离子单体为：丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、(N-3-二甲基丙基)丙烯酰胺、(N-3-二甲基丙基)甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、烯丙基胺、二烯丙基胺、三烯丙基胺、丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶中的一种或两种及两种以上形成的混合物，用量为总单体质量的35wt.％～60wt.％。

所述的阳离子单体结构通式(Ⅰ)、结构通式(Ⅱ)表示的化合物中的一种、两种及两种以上形成的混合物；其用量为总单体质量的5wt.％～35wt.％；

所述的结构通式(Ⅰ)为：

其中：R₁表示H或CH₃；

R₂表示C₁～C₆的直链烷基、R₄为C₂～C₄的直链烷基；