本发明涉及了一种利用辐射反应合成高分子量阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，属于辐照引发的化工技术领域。
背景技术：
聚丙烯酰胺的酰胺基可与许多物质亲和、吸附而形成氢键，在被吸附的粒子间形成“桥联”，生成絮团，有利于微粒下沉。聚丙烯酰胺能适应多种絮凝现象，其用量小、效率高，生成的泥渣少、后处理容易，对某些情况具有特殊的价值。我国的原水处理、城市污水处理和工业废水处理行业都在不同程度地使用聚丙烯酰胺作为絮凝用的水处理材料。聚丙烯酰胺是目前应用最广、效能最高的高分子有机合成絮凝用水处理材料。聚丙烯酰胺素有百业助剂之称，是全球消费量最大、应用最广泛的合成类水溶性高分子化合物。除了用于采油和环保以外，造纸、选矿、洗煤、纺织、冶金、水泥增强剂、高吸水性树脂、黏合剂、皮革复鞣剂等行业需求也将平稳增长，而且运用领域还在不断扩大。阳离子聚丙烯酰胺可以通过吸附中和、吸附架桥两种作用使负电荷的纤维、颗粒、胶体及其他污染物质等絮集而凝沉，因而具有良好的絮凝、滤水、除浊、脱色等功能，应用于水处理、造纸、脱色等应用领域。
中国专利cn103819612a公开了用阳离子单体dac釜式聚合制备阳离子聚丙烯酰胺的方法。
中国专利cn103319651b公开了用紫外光辅助引发dac单体制备阳离子聚丙烯酰胺的方法。
中国专利cn103319654b公开了用高压汞灯照射dac单体制备阳离子聚丙烯酰胺的方法。
中国专利cn101353392b公开了用紫外光照射薄层料液制备阳离子聚丙烯酰胺的方法。
中国专利cn101121765b公开了用紫外光照射聚合槽中料液制备阳离子聚丙烯酰胺的方法。
中国专利cn10298489b公开了用紫外光照射丙烯酰胺和阳离子dmdaac单体共聚制备阳离子聚丙烯酰胺的方法。
中国专利cn103554525a公开了用微波照射引发带式反应器承载料液制备阳离子聚丙烯酰胺的方法。
中国专利cn101353392b公开了用紫外光引发丙烯酰胺和两种阳离子单体混合的料液制备阳离子聚丙烯酰胺的方法。
美国专利us3732193，us4325794，us4306048，us4032701，us4283517等公开了制备聚丙烯酰胺的方法。
重庆大学公开了采用阳离子dac和dmc单体参与反应的《紫外光引发聚合三元共聚阳离子聚丙烯酰胺及其性能研究》的论文。
综上所述，上述聚合法应用釜式聚合、紫外光引发聚合聚丙烯酰胺的合成方法较多，在引发剂与紫外光配合引发聚合中，紫外光的光谱范围较窄效果较单一，需要较长时间的辐照量的积累，在反应速率或特性控制上都存在一定的不足。
技术实现要素：
本发明是提供一种采用电子束辐照或脉冲强光辐照合成阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，用水溶性有机胺盐作为助溶剂，通过采用电子束辐照/脉冲强光辐照待聚物单体溶液，使液料在穿过电子束射线/脉冲强光瞬间完成聚合反应，进入下一道工序；这种的辐照工艺方式通过改变料液穿过电子束辐照/脉冲强光辐照的速度调整物料的接收剂量，将配料釜的整罐料液用管路引出经辐照后以线条、薄板、球形等不固定形态完成凝胶定型，凝胶形状根据工艺要求调整，形成连续的聚合生产过程，从而合成高分子量聚丙烯酰胺的一种制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高分子量的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：
s1：均匀混合丙烯酰胺单体、阳离子单体、第一引发剂、有机胺盐、去离子水形成溶液；
s2：用ph调节剂调节所述溶液的ph值为6.5～8.0；
s3:将s2中的溶液加入第二引发剂得到混合料，经氮气除氧，降温至10℃以下，然后经过辐射反应即得到凝胶块；
s4：将凝胶切割、造粒、烘干、粉碎、筛选，即得到高分子量阳离子聚丙烯酰胺；
其中，所述丙烯酰胺单体、阳离子单体、第一引发剂、第二引发剂、有机胺盐、去离子水的重量份如下：
所述阳离子单体选自dac或dmc或dmdaac中的其一种或多种。dac活性要高于其它两种；dmdaac占阳离子单体的比重要小于30％，以免影响产品的分子量和产品的水溶性及溶解速度。
所述的第二引发剂为过硫酸盐与亚硫酸盐的氧化还原体系，及其与第一引发剂偶氮脒类引发剂的协同配合应用，也可以由电子束辐照引发而不添加任何化学引发剂。
所述有机胺盐选自胺硫酸盐、胺盐酸盐、胺硝酸盐等中的一种或多种的水溶性的胺盐；采用水溶性有机胺盐作为助溶剂，在不影响产品的水溶性和溶解速度，还能够相应地增加产品的分子量。
所述辐射反应通过脉冲强光辐射或电子束加速器辐射对物料作用。所述的脉冲强光是由脉冲强光辐射装置产生，所述脉冲强光的产生其一是具有功率放大作用的电容，能够在短时间内充放电；其二是有光电转换系统，它将产生的脉冲电流经惰性气体灯电离作用产生高强度的瞬时脉冲强光。
所述脉冲强光辐射装置是一种以脉冲形式发射出的几千倍或几万倍地面阳光强度的白光的设备；该设备是由一个电源和一个惰性气体灯管和一个冷却系统三部分组成。电源部分是向惰性气体灯管提供高电压高电流脉冲，为惰性气体灯提供所需的能量；惰性气体灯管发出微波、紫外线、红外线等全太阳光谱的光线，紫外线各波段都很丰富；冷却系统是对灯管进行合适的降温。我们选用deptyco公司的脉冲强光灯管。强光脉冲灯管的功率一般大于100w，灯管的使用数量不具体约定，根据工艺要求增减。
所述电子束加速器的辐照方式采用将混合料液置于电子束射线平面上方一定距离，以一定的速度竖直穿过水平扫描的电子束射线进行辐照的工艺；所述的电子加速器的扫描窗平行地面放置，形成平行于地面的一定幅宽的射线平面，此射线平面可以与地面平面有一个较小的夹角，此夹角根据工艺确定；所述的混合好的单体料液是由上面以一定的速度下落，穿过水平扫描的电子束平面；所述的混合单体料液经电子束辐照后落入下面的盛料装置上，此盛料装置还作为凝胶老化工艺用途；所述的盛料老化装置可以包括：料仓、带式输送，斗式输送，槽式输送等等；凝胶物料落入皮带、斗式、槽式等形式不限的输送装置上，可以在输送的同时进行凝胶老化工艺；盛装凝胶的装置，可以是在料仓中老化，以便等待下一工序；所述的利用由上而下的料液的速度来调整物料接收电子束辐照剂量，保证工艺的稳定性；所述的电子束辐照室采用通过温控系统保证辐照室温度达到工艺要求；所述的电子束辐照室采用密闭保温、充氮气除臭氧的工艺。
所述脉冲强光辐射的方式是采用输送物料的轨道上方固定有脉冲强光装置进行辐照的工艺；所述的输送物料的轨道包括：各材质的皮带输送，斗式输送，槽式输送等等；将料液均匀分布到皮带、斗式、槽式等形式不限的输送装置上，接收来自运行装置上方的脉冲强光的辐照；此承载输送料液的装置，其输送速度根据工艺要求调整。所述的输送物料的装置外部还要有保温密闭的罩壳，以及设置温控系统，以使物料在密封恒温的条件下聚合，保证工艺的稳定性。所述的混合后的料液通过管道流到输送物料的轨道装置上，通过温控系统保证料液的温度达到工艺要求；所述的强光灯管固定于保温罩里面及输送物料轨道的上方，保证光源通过反光罩能够最大效率地照射到物料上。
所述混合料液接受剂量通过调节穿过辐射反应装置的速度调节，经辐照后以线条、薄板、球形等不固定形态完成凝胶定型，凝胶形状根据工艺要求调整。
本发明的有益效果是：
(1)选用电子束辐照/脉冲强光辐射引发能够减少反应及老化时间，提高反应效率，提高单位时间内的产量，降低生产成本；物料在移动过程中完成聚合，将釜式聚合等的间歇生产方式改变为物料运输过程完成聚合的连续的生产方式。
(2)有机胺盐类的加入，能够有效地增加阳离子聚丙烯酰胺的快速溶解性及避免了不溶物的产生；相应地同时在原有的基础上增加了聚丙烯酰胺的分子量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
(1)将500kg丙烯酰胺单体，250kg的dac、50kgdmc和30kgdmdaac的混合体，去离子水1200kg投入混合罐中开始搅拌溶解，加入二甲胺盐酸盐5kg，偶氮脒引发剂v44型0.07kg，；
(2)将(1)所配制的料液溶解好后调ph值到7.0，通入氮气除氧30分钟，并且降温到10℃；
(3)将(2)中加入0.05kg的过硫酸钠和0.05kg亚硫酸氢钠后，用化工泵将料液泵送到链条传动的移动的聚合槽中，经聚合槽上方的1000w脉冲强光照射后，待物料冷却即得凝胶；
(4)将所得凝胶经链条输送到末端，由聚合槽中落入下方的切胶机中切割成7-8cm见方的胶块；
(5)将胶块造粒、烘干、粉碎、筛理即得1100万分子量阳离子聚丙烯酰胺成品。
实施例2
(1)将500kg丙烯酰胺单体，220kg的dac、30kgdmc和30kgdmdaac的混合体，去离子水1200kg投入混合罐中开始搅拌溶解，加入乙醇胺硫酸盐4.5kg，偶氮脒引发剂v50型0.08kg；
(2)将(1)所配制的料液溶解好后调ph值到7.0，通入氮气除氧30分钟，并且降温到8℃；
(3)在(2)中加入0.05kg过硫酸钠和0.046kg亚硫酸氢钠后，用化工泵将料液泵送到运行的皮带输送机上，经皮带上方的1000w脉冲强光照射，待物料冷却后即得凝胶；
(4)将所得凝胶经皮带输送到尾端，由皮带上落入下方的切胶机中切割成7-8cm见方的胶块；
(5)将胶块造粒、烘干、粉碎、筛理即得1200万分子量阳离子聚丙烯酰胺成品。
实施例3
(1)将500kg丙烯酰胺单体，250kg的dac和35kgdmdaac的混合体，去离子水1400kg投入混合罐中开始搅拌溶解，加入三乙胺盐酸盐6.5kg，偶氮脒引发剂v50型0.06kg；
(2)将(1)所配制的料液溶解好后调ph值到6.5，通入氮气除氧30分钟，并且降温到8℃；
(3)将(2)中加入0.05kg的过硫酸钠和0.048kg亚硫酸氢钠后，用化工泵将料液泵送到运行的皮带输送机上，经皮带上方的1000w脉冲强光照射，待物料冷却后即得凝胶；
(4)将所得凝胶经皮带输送到尾端，由皮带上落入下方的切胶机中切割成7-8cm见方的胶块；
(5)将胶块造粒、烘干、粉碎、筛理即得1050万分子量阳离子聚丙烯酰胺成品。
实施例4
(1)将500kg丙烯酰胺单体，250kg的dac、20kgdmc和30kgdmdaac的混合体，去离子水1200kg投入混合罐中开始搅拌溶解，加入三乙胺盐酸盐5.5kg，偶氮脒引发剂v44型0.08kg，；
(2)将(1)所配制的料液溶解好后调ph值到8.0，通入氮气除氧30分钟，并且降温到8℃；
(3)将(2)中加入0.05kg的过硫酸钠和0.05kg亚硫酸氢钠后，用化工泵将料液泵送到电子束射线上方经喷料口喷出，经电子束辐照即得凝胶；
(4)将所得凝胶经输送到切胶机中切割成7-8cm见方的胶块；
(5)将胶块造粒、烘干、粉碎、筛理即得1180万分子量阳离子聚丙烯酰胺成品。
实施例5
(1)将500kg丙烯酰胺单体，240kg的dac、50kgdmc和10kgdmdaac的混合体，去离子水1350kg投入混合罐中开始搅拌溶解，加入乙醇胺盐酸盐4.8kg，偶氮脒引发剂v50型0.05kg，；
(2)将(1)所配制的料液溶解好后调ph值到6.5，通入氮气除氧30分钟，并且降温到7℃；
(3)将(2)中加入0.05kg的过硫酸钠和0.055kg亚硫酸氢钠后，用化工泵将料液泵经喷料口喷出，经电子束射线照射即得凝胶；
(4)将所得凝胶经皮带输送到切胶机中切割成7-8cm见方的胶块；
(5)将胶块造粒、烘干、粉碎、筛理即得1180万分子量阳离子聚丙烯酰胺成品。
实施例6
(1)将500kg丙烯酰胺单体，250kg的dmc和35kgdac的混合体，去离子水1200kg投入混合罐中开始搅拌溶解，加入四甲基乙二胺盐酸盐6kg，偶氮脒引发剂v50型0.07kg，；
(2)将(1)所配制的料液溶解好后调ph值到6.7，通入氮气除氧30分钟，并且降温到9℃；
(3)将(2)中加入0.05kg的过硫酸钾和0.045kg亚硫酸氢钠后，用化工泵将料液经喷料口向下喷出，经水平方向的电子束照射即得凝胶；
(4)凝胶落入下方的料斗，经切胶机切割成7-8cm见方的胶块；
(5)将胶块造粒、烘干、粉碎、筛理即得1080万分子量阳离子聚丙烯酰胺成品。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。