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
【专利摘要】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。
【专利说明】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
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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 宄.现代化工，2013, 33⑴：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 °C，获得均聚物相对分子质量在20万-240万。
[0006] 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. OdL/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。
[0007] 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，其以甲基丙稀酰胺丙基三甲基按（Methacrylamido propyl trimethyl ammonium chloride，简称 MAPTAC)，丙稀酰胺丙基三甲基按（Acrylamido propyl 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：
[0008]
【权利要求】
1. 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， 其特征在于，包括： 51、 在搅拌状态下，向丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵类工业阳离子单体中依次加入引发 剂、金属离子螯合剂和去离子水，搅拌均匀； 52、 在搅拌状态下，向S1获得的溶液中通入氮气； 53、 将S2获得的溶液在温度T1下进行保温，保温时间为tl，35 °C < T1 < 55 °C， 1 < tl < 5h，然后，在温度T2下进行保温，保温时间为t2,40°C< T2 < 60°C，1 < t2 < 5h， 最后，在温度T3下进行保温，保温时间t3,50°C< T3 < 75°C，1 < t3 < 48h，其中T1 < T2 < T3, tl随T1的增大而减小，t2随T2的增大而减小，t3随T3的增大而减小，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。
2. 根据权利要求1所述的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，其特征在于，还包括下列步骤： 54、 将S3的胶体产物进行烘干粉碎，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。
3. 根据权利要求1或2所述的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，其特征在于，在S3中，40°C< Tl< 50°C，和/或45°C< T2 < 55°C， 和 / 或 55°C< T3 < 70°C。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的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，其特征在于，丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵类阳离子单体采用 甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵或丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵，优选地，丙烯酰胺丙基三 甲基氯化铵类阳离子单体在反应溶液中的质量分数为30% -70%，优选地，40% -60%。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的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，其特征在于，引发剂采用过硫酸盐，优选地，引发剂为过硫酸 铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的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，其特征在于，引发剂的质量为丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵类 阳离子单体的质量的〇. 005% -0. 5%，优选地，0. 04% -0. 075%。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的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，其特征在于，金属离子螯合剂采用乙二胺四乙酸钠盐。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的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，其特征在于，金属离子螯合剂的质量为丙烯酰胺丙基三甲基 氯化铵类阳离子单体的质量的0.005% -0. 1%，优选地，0.04% -0.06%。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的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，其特征在于，在S3中，在水浴条件下对反应溶液进行保温。
10. 根据权利要求2-9任一项所述的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，其特征在于，在S4中，烘干温度为75-110°C。
【文档编号】C08F120/60GK104497184SQ201410770899
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】李潇潇, 宁俊锟, 陈林, 王化, 田兴友 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院