专利名称：制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物及其应用的制作方法
制备ニ甲基ニ烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物及其应用技术领域
本发明属于高分子化合物的制备及环保工程技术领域，具体涉及ー种紫外光照射条件下引发制备ニ甲基ニ烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法及其应用。
背景技术：
当前我国处于经济的快速发展阶段，随之而来的水环境问题也日益突出。尤其是矿产开发、有机合成、石油化工、农药等エ业的快速发展，使得大量重金属与有机物进入水体，对水环境造成严重的污染。
在众多水处理方法当中，混凝沉降法作为提高水质处理效率的一种经济、简便的方法备受关注，其中有机高分子絮凝剂更是成为近年来的研究热点。有机高分子聚合物 ニ甲基ニ烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物(diallyl dimethyl ammonium chloride and acrylamide, PDA)，是阳离子型聚电解质，它具有一般季铵盐阳离子絮凝剂的优点，即正电荷密度高，水溶性好，有絮凝和消毒双重功效，是目前研究活跃的ー种絮凝剂。目前PDA的制备方法主要有水溶液聚合法、反相乳液聚合法、悬浮聚合发等方法。其中由于反相乳液聚合法制得的产品溶解性好、应用方便，所以较多采用该方法，但多数反相乳液聚合法存在步骤繁琐，能耗较高的问题亟需解決。有必要开发ー种合成步骤少、能耗低的制备方法。发明内容
本发明的第一个目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种无需水浴加热，步骤简单，易于エ业化生产的制备ニ甲基ニ烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法。
该方法包括如下顺序的步骤(1)室温下，将一定量的ニ甲基ニ烯丙基氯化铵単体和丙烯酰胺単体水溶液加入到反应容器中，控制总单体质量浓度为总反应物的10 40% ；(2)再依次加入一定量的乳化剂油酸失水山梨醇酯即Span-80和连续相ニ甲苯到反应器中混合均匀，其质量浓度分别控制在总反应物的0. I 2. 0%和10 50% ；(3)最后加入引发剂偶氮ニ异丙基脒唑啉盐酸盐即VA044，其质量浓度控制在总反应物的0. 01 0. 5%之间，乳化20 60min ；(4)乳化后加入I.Omol/L的こニ胺四こ酸ニ钠盐即EDTA溶液作为络合剂，其质量浓度控制在总反应物的0. 02% 0. 5% ；(5)再通入氮气10 60min达到去除氧气的目的；(6)将上ー步处理后所得产物置于紫外灯光照射下进行引发，常温下照射20 120min,熟化30 120min后得到白色胶乳状产物；(7)将一定量的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理；(8)最后将脱乳后的产物用无水こ醇洗涤，干燥后粉碎成粉状固体即得产品。
更具体地说，步骤(I)中，ニ甲基ニ烯丙基氯化铵単体和丙烯酰胺単体的摩尔比为 10 90 90 10。
步骤(6)所述紫外灯是采用IOOw 2000w的高压汞灯，其波长220nm 2000nm， 主波长365nm。
本发明的第二个目的在于提供上述方法制备的ニ甲基ニ烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的应用，即将固体产物配成溶液后用于去除水环境中的金属Hg2+离子。
本发明方法制备的聚合产物阳离子度为10 90%，相比于现有技术，本发明的有益效果体现在如下几点(1)本发明方法步骤简单、便于操作；(2)本发明制备方法采用紫外光照射引发聚合エ艺，紫外光引发聚合反应所需活化能较低，在室温下就能快速引发聚合，具有节能的优点；(3)紫外光引发可以克服水溶液加热过程中导致受热不均的缺点，可以使产物特性粘度分布更为均匀；(4)利用紫外光引发聚合制备PDA的技术先进，所需设备简单、操作简单、投资少，有利于エ业化生产；(5)通过本发明制备的PDA产物性质稳定，易于保存，溶解性能好，便于使用。
具体实施方式
下面结合具体实验实例对本发明作进ー步详细的描述。
实施例I :(1)室温下，依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化铵単体17.5g (质量分数为60%)和丙烯酰胺单体11. 5g (将其溶于15mL蒸馏水中)；(2)再加入I.Og Span-80,30. Og ニ甲苯搅拌混合均匀；(3)停止搅拌后,再加入引发剂偶氮ニ异丙基脒唑啉盐酸盐0.08g,乳化30min ；(4)乳化后加入络合剂I.Omol/L的EDTA水溶液0. 5mL ；(5)通入氮气30min达到去除氧气的目的；(6)将其置于紫外光反应装置中，用500W的汞紫外灯照射，反应60min后得到白色胶乳状产物；(7)将50mL的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理；(8)最后将脱乳后的产物用30mL无水こ醇洗漆；(9)用乌氏粘度计测定其特性粘度为6.4dL/g ；(10)将ニ甲基ニ烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉状固体使用。
实施例2:(1)室温下，依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化铵単体17.5g (质量分数为60%)和丙烯酰胺单体11. 5g (将其溶于15mL蒸馏水中)；(2)再加入I.Og Span-80,29. Og ニ甲苯搅拌混合均匀；(3)停止搅拌后,再加入引发剂偶氮ニ异丙基脒唑啉盐酸盐0.08g,乳化30min ；(4)乳化后加入络合剂I.Omol/L的EDTA水溶液0. 5mL ；(5)通入氮气30min达到去除氧气的目的；(6)将其置于紫外光反应装置中，用500W的汞紫外灯照射，反应55min后得到白色胶乳状产物；(7)将50mL的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理；(8)最后将脱乳后的产物用30mL无水こ醇洗漆；(9)用乌氏粘度计测定其特性粘度为8.2dL/g ；(10)将ニ甲基ニ烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉状固体使用。
实施例3:(1)室温下，依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化铵単体15.5g (质量分数为60%)和丙烯酰胺单体14. 5g (将其溶于15mL蒸馏水中)；(2)再加入I.Og Span-80,29. Og ニ甲苯搅拌混合均匀；(3)停止搅拌后,再加入引发剂偶氮ニ异丙基脒唑啉盐酸盐0.08g,乳化30min ；(4)乳化后加入络合剂I.Omol/L的EDTA水溶液0. 6mL ；(5)通入氮气30min达到去除氧气的目的；(6)将其置于紫外光反应装置中，用500W的汞紫外灯照射，反应50min后得到白色胶乳状产物；(7)将50mL的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理；(8)最后将脱乳后的产物用30mL无水こ醇洗漆；(9)用乌氏粘度计测定其特性粘度为8.IdL/g ；(10)将ニ甲基ニ烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉状固体使用。
将本发明产物对水中Hg2+离子的去除过程如下首先，分析待处理水中Hg2+离子的含量；其次，根据水中Hg2+离子的含量计算ニ甲基ニ烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物的反应量，水中所含投加的絮凝剂ニ甲基ニ烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物的量为0. 10 20mg/L。
第三，去除过程为(1)将含有Hg2+离子的水输送至反应器中，按上述反应比例，通过加药管向反应器中投加絮凝剂ニ甲基ニ烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物；同吋，启动搅拌器将上述水体和所述絮凝剂充分搅拌，(以300r/min的速度搅拌I分钟，然后再以100r/min的速度搅拌3分钟)， 通过絮凝剂的絮凝作用从而使水环境当中的Hg2+离子浓度下降60%以上；(2)将步骤(I)处理的水体，静置I IOh;通过絮凝沉降作用使水中絮凝剂ニ甲基ニ 烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物及其吸附物沉降到底部。
表一所示是应用本发明产物去除水中Hg2+离子的实验数据表权利要求
1.一种制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法，其特征在于包括如下顺序的步骤 (1)室温下，将一定量的二甲基二烯丙基氯化铵单体和丙烯酰胺单体水溶液加入到反应容器中，控制总单体质量浓度为总反应物的10 40% ； (2)再依次加入一定量的乳化剂油酸失水山梨醇酯即Span-80和连续相二甲苯到反应器中混合均匀，其质量浓度分别控制在总反应物的O. I 2. 0%和10 50% ； (3)最后加入引发剂偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐即VA044，其质量浓度控制在总反应物的O. 01 O. 5%之间，乳化20 60min ； (4)乳化后加入I.Omol/L的乙二胺四乙酸二钠盐即EDTA溶液作为络合剂，其质量浓度控制在总反应物的O. 02% O. 5% ； (5)再通入氮气10 60min达到去除氧气的目的； (6)将上一步处理后所得产物置于紫外灯光照射下进行引发，常温下照射20 120min，熟化30 120min后得到白色胶乳状产物； (7)将一定量的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理； (8)最后将脱乳后的产物用无水乙醇洗涤，干燥后粉碎成粉状固体即得产品。
2.根据权利要求I所述的制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法，其特征在于步骤(I)中，二甲基二烯丙基氯化铵单体和丙烯酰胺单体的摩尔比为10 90 :90 10。
3.根据权利要求I所述的制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法，其特征在于步骤(6)所述紫外灯是采用IOOw 2000w的高压汞灯，其波长220nm 2000nm，主波长365nm。
4.一种如权利要求I所述方法制备的二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的应用，其特征在于将固体产物配成溶液后用于去除水环境中的金属Hg2+离子。
全文摘要
本发明公开了一种紫外光引发制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法。本发明采用紫外光照射的方式，以二甲基二烯丙基氯化铵单体和丙烯酰胺单体为原料，偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐(VA044)为引发剂，Span-80为乳化剂，二甲苯为连续相，通过反向乳液聚合生成白色胶乳状产物，经过丙酮脱乳，无水乙醇洗涤后干燥、粉碎得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物粉状产物，将其应用于处理水环境当中的Hg2+离子，取得了较好的实验结果。采用本发明方法制备的产物溶解性能好，适用范围广，可广泛用于造纸、石油开采、污水处理、污泥脱水等多个行业。
文档编号C02F1/56GK102633940SQ20121014732
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者任伯帜, 卢镜丞, 周义, 周红桃, 张鹏 申请人:湖南科技大学