一种1-脲基-2-羟丙基乙烯胺共聚物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于精细化工、环境友好材料及造纸添加剂、水处理剂领域，具体涉及一种 1-脲基-2-羟丙基乙烯胺共聚物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 随着消费水平的提高，人们对纸张档次及质量的要求也越来越高，如何提高纸张 的强度来满足人们的需求是人们一直研究的方向。传统方法通过打浆来提高长纤维的配比 和使用增强剂来增强纸张的强度，其中，打浆和通过长纤维的配比这两种方法存在着较多 的缺陷，如动力消耗大、滤水性低、撕裂度变弱等，而纸张添加剂因为不存在上述问题而被 受人们青睐[1]。
[0003] 纸张施胶剂能够改善纸张的外观以及纸张的印刷适性[2]，纸张增强剂能够增加纸 张的干、湿强度，耐摩擦度以及耐折度等。成纸强度受浆料纤维自身的强度与纤维之间或者 涂层之间结合强度，面积等的影响较大，而纸浆纤维的结合是纸张强度增大的主要原因，而 施胶剂是通过其亲、疏水性基团赋予纸张疏水性和抗流体渗透性，增强剂就是通过其含有 特殊基团的共聚物使纤维素分子间形成氢键从而来提高纸张的强度以及各项性能 [3]。
[0004] 淀粉类添加剂也是人们的研究重点之一，但是一般淀粉类造纸增强剂对纤维分子 水平结合面积提高有限，传统施胶剂乳液使用阳离子淀粉作为乳化剂和稳定剂，但该类乳 液在纤维上的留着率低，与纤维反应较慢，施胶时间长 [4'5]，而且，淀粉类增强剂与施胶剂还 将消耗较多的粮食资源，本发明主要研究聚乙烯胺作为造纸添加剂的工艺及其应用 [6]。
[0005] 聚乙烯胺是一种氨基直接连接在碳氢骨架上的直链阳离子水溶性高分子聚合物， 含有很多侧功能基氨基，能和醛类、酸酐类、羧酸类、卤代烃等反应，还能与金属离子进行络 合，制备其他功能型高分子材料。其分子链长和电荷密度也能根据实际应用需求来进行调 节，故有很广阔的应用前景。
[0006] Tanaka[7's'9]用聚丙烯酰胺与大量的氢氧化钠在低温条件下制得了胺化度为96% 的聚乙烯胺，研究发现，酰胺基一旦进行了 N-氯代酰胺化，就不再转换成为羧酸基，适当地 控制次氯酸钠的浓度，能将酰胺的水解反应抑制在很低的水平，从而制备一定胺化度的产 物；Achari等人 [1°]对霍夫曼反应合成聚乙烯胺进行了大量研究，他认为反应过程中存在中 间产物的成环、原料酰胺基团水解、主链断链等副反应，但当原料的分子质量较小、次氯酸 钠与酰胺基团的摩尔比小于1时，反应过程中的副反应能够得到有效的遏制。张震乾等人
[11]对以交联聚丙烯酰胺为原料的霍夫曼反应进行的研究表明，聚合度低对于提高原料聚 丙烯酰胺降解率有利，并总结出合成交联聚乙烯胺的最优条件。
[0007] 其中，霍夫曼降解反应式如下所示：
陈夫山等人[12]研究了聚乙烯胺对纸业的增强作用，实验结果表明，PVAm在不同pH值 下的电荷密度不同，酸性条件的电荷密度高于碱性条件。作为增强剂，PVAm的胺化度越高， 增强效果越好。在系统pH值为4~9时，加入0. 2%用量、胺化度为30%~50%的PVAm对漂 白阔叶木浆与漂白针叶木浆混合浆具有很显著的增强作用。王根等人[13]探讨了聚乙烯胺 改性剂对文化用纸生产的影响，结果表明，聚乙烯胺改性剂不仅能够提高填料的留着率，提 高纸张的抗张强度，同时还可以降低聚丙烯酰胺（PAM)的用量和针叶木浆的配比，对降低 生产成本有很好的作用。彭添兴等人 [14]利用聚乙烯胺对废纸脱墨废水进行处理，井与阳离 子型聚丙烯酰胺进行比较，实验结果表明：聚乙烯胺具有良好的脱色去浊性能.在处理负电 荷量较高的废水方面有优势。
[0008] 本发明克服了传统施胶剂使浆料中的纤维、填料等发生絮聚、沉淀等问题，不在反 应釜中产生粘性物质，在保证施胶效果优良的同时，不对抄纸过程助剂产生不良作用；且不 含甲醛，低毒环保，属于环境友好材料。
[0009] 参考文献：
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[14] 彭添兴，林媚，陈少平等.聚乙烯胺在废纸脱墨废水中脱色去浊性能研究[J]. 福建化工，2003,（3) : 23-24, 12。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种1-脲基-2-羟丙基乙烯胺共聚物及其制备方法和应 用，作为纸张增强剂能够增强纸张的抗张指数、耐破系数和撕裂指数；作为纸张施胶剂能够 增加纸张断裂长、耐折度和耐机洗度；作为絮凝剂能去除废水的色度，降低〇?&值。制备工 艺简便、生产条件要求不高、所需设备为常规设备。
[0011] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种1-脲基-2-羟丙基乙烯胺共聚物的制备方法：将丙烯酰胺单体和蒸馏水放入队保 护的反应器中，加入链转移剂、络合剂和引发剂，30~70°C搅拌10~30min，静置10~30min后 降温至-10~15°C，加入氢氧化钠，搅拌均匀后缓慢加入次氯酸钠，反应l~3h后再加入氢氧 化钠，2~4h后升温至50~90°C，缓慢滴加环氧氯丙烷与尿素的混合溶液，反应2~5h后冷却至 常温，即得1-脲基-2-羟丙基乙烯胺共聚物。
[0012] 原料组分按重量份数计： 丙烯酰胺单体：2.0份~4.0份 引发剂：0.05份~0. 2份 络合剂：0. 1份~0. 5份 链转移剂：〇. 1份~1. 〇份 氢氧化钠：10. 〇份~20. 0份 次氯酸钠：15. 0份~25. 0份 环氧氯丙烷：0.2份~1.0份 尿素：0. 2份~0.