專利名稱：二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備及其應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于高分子化合物的制備及環保工程技術領域，具體涉及ー種紫外光照射條件下引發制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備及其應用。
背景技術：
有機高分子聚合物ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物(diallyl dimethylammonium chloride and acrylamide,PDA),是陽離子單體ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺單體聚合生成的具有五元環或六元環結構的陽離子聚合物，具有正電荷密度高、陽離子單元結構穩定、水溶性好等特點。主要用于污水處理、石油エ業等領域。多年來，PDA的制備エ藝研究逐漸成熟，建立了多種エ藝路線，但傳統的PDA生產エ藝仍然存在ー些不足，如水溶液聚合法中，雖然生產成本較低，易于エ業化生產，但產物溶解性較差，產物分子量分布的均勻性有待進ー步提高；反相乳液聚合法也存在水浴加熱時間長，能耗大等特點，在當前國家大力提倡節能減排的形勢下，選擇低能耗制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法，是本領域內研究人員急需解決的問題。而紫外光引發作為ー種新型的高新技術，具有技術先進，操作簡單，所需活化能較低，室溫下就能快速引發等優點，高效節能，符合國家環保戰略要求，具有潛在廣闊的應用前景。
發明內容
本發明的第一個目的在于針對現有技術中存在的上述缺陷，提供一種無需水浴加熱，設備簡單，易于エ業化生產的制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法。本發明方法包括如下順序的步驟
(O室溫下，將一定量的油酸失水山梨醇酯即Span-80、聚氧こ烯山梨糖醇酐單油酸酯即Tween-80、液體石蠟按一定比例混合均勻加入到反應容器中，其質量濃度分別控制在總反應物的 O. I 2. 0%、0· I 2. 0%、10 50% ；
(2)再依次按比例加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體水溶液到反應容器中，控制總単體的質量濃度為總反應物的10 40%，高速攪拌使其混合均勻，常溫乳化20 60min ；
(3)停止攪拌后，再加入引發劑亞硫酸氫鈉和過硫酸銨，兩者總的質量濃度控制在總反應物的O. 01 O. 5%，繼續乳化20 60min ；
(4)再加入lmol/L的こニ胺四こ酸ニ鈉鹽即EDTA水溶液作為絡合劑，質量濃度控制在總反應物的O. 02% O. 5% ；
(5)通入氮氣10 60min達到去除氧氣的目的；
(6)將上ー步處理后所得產物置于紫外燈光照射下進行引發，常溫下照射20 120min,熟化30 120min后得到白色膠乳狀產物；
(7)將一定量的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產物中，進行脫乳處理；、(8)最后將脫乳后的產物用無水こ醇洗滌，干燥后粉碎成粉狀固體即得產品。
更具體地說，步驟(2)中，ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體的摩爾比為10 90 90 10。步驟(6)所述紫外燈是采用IOOw 2000w的高壓汞燈，其波長220nm 2000nm，主波長365nm。本發明的第二個目的在于提供上述方法制備的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的應用，即將固體產物配成溶液后用于去除水環境中的金屬Cu2+離子。本發明方法制備的聚合產物陽離子度為10 90%，相比于現有技術，本發明的有益效果體現在
(I)本發明制備方法采用紫外光照射引發聚合エ藝，紫外光引發聚合反應所需活化能較低，在室溫下就能快速引發聚合，具有節能的優點。(2)紫外光引發可以克服水溶液加熱過程中導致受熱不均的缺點，可以使產物特性粘度分布更為均勻。(3)利用紫外光引發聚合制備PDA的技術先進，所需設備簡單、操作簡單、投資少，有利于エ業化生產。(4)通過本發明制備的PDA產物性質穩定，易于保存，溶解性能好，便于使用。
具體實施例方式下面結合具體實驗實例對本發明作進ー步詳細的描述。實施例I :
(1)室溫下，首先將l.OgSpan80、0.5g Tween80、30. Og液體石蠟混合均勻加入到反應容器中；
(2)再依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體17.5g (質量分數為60%)和丙烯酰胺単體
11.5g (將其溶于15mL蒸懼水中),高速攪拌使其混合均勻乳化30min ；
(3)停止攪拌后，再加入引發劑亞硫酸氫鈉O.Ig和過硫酸銨O. 08g,乳化30min ；
(4)乳化后加入絡合劑I.OmoI/L的EDTA水溶液O. 5mL ;
(5)通入氮氣30min達到去除氧氣的目的；
(6)將其置于紫外光反應裝置中，用500W的汞紫外燈照射，反應60min后得到白色膠乳狀產物；
(7)將50mL的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產物中，進行脫乳處理；
(8)最后將脫乳后的產物用30mL無水こ醇洗漆；
O)用烏氏粘度計測定其特性粘度為6. 2dL/g ；
(10)將ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉狀固體使用。實施例2:
(1)室溫下，首先將l.OgSpan80、0.5g Tween80、30. Og液體石蠟混合均勻加入到反應容器中；
(2)再依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體15.Og (質量分數為60%)和丙烯酰胺単體15. Og (將其溶于15mL蒸懼水中),高速攪拌使其混合均勻乳化30min ；(3)停止攪拌后，再 加入引發劑亞硫酸氫鈉O.Ig和過硫酸銨O. 08g,乳化30min ；
(4)乳化后加入絡合劑I.OmoI/L的EDTA水溶液O. 6mL ；
(5)通入氮氣30min達到去除氧氣的目的；
(6)將其置于紫外光反應裝置中，用500W的汞紫外燈照射，反應60min后得到白色膠乳狀產物；
(7)將50mL的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產物中，進行脫乳處理；
(8)最后將脫乳后的產物用30mL無水こ醇洗漆；
O)用烏氏粘度計測定其特性粘度為7. 2dL/g ；
(10)將ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉狀固體使用。實施例3:
(1)室溫下，首先將l.OgSpan80、0.5g Tween80、30. Og液體石蠟混合均勻加入到反應容器中；
(2)再依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體17.5g (質量分數為60%)和丙烯酰胺単體
11.5g (將其溶于15mL蒸懼水中),高速攪拌使其混合均勻乳化30min ；
(3)停止攪拌后，再加入引發劑亞硫酸氫鈉O.12g和過硫酸銨O. 06g,乳化30min ；
(4)乳化后加入絡合劑I.OmoI/L的EDTA水溶液O. 6mL ；
(5)通入氮氣50min達到去除氧氣的目的；
(6)將其置于紫外光反應裝置中，用500W的汞紫外燈照射，反應70min后得到白色膠乳狀產物；
(7)將50mL的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產物中，進行脫乳處理；
(8)最后將脫乳后的產物用30mL無水こ醇洗漆；
O)用烏氏粘度計測定其特性粘度為7. 3dL/g ；
(10)將ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉狀固體使用。將本發明產物應用于對水中Cu2+離子的去除
首先，分析待處理水中Cu2+離子的含量；
其次，根據水中Cu2+離子的含量計算ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物的反應量，水中所含投加的絮凝劑ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物的量為O. 10 20mg/L。第三，去除過程為
(I)將含有Cu2+離子的水輸送至反應器中，按上述反應比例，通過加藥管向反應器中投加絮凝劑ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物；同吋，啟動攪拌器將上述水體和所述絮凝劑充分攪拌，(以300r/min的速度攪拌I分鐘，然后再以100r/min的速度攪拌3分鐘)，通過絮凝劑的絮凝作用從而使水環境當中的Cu2+離子濃度下降50%以上。(2)將步驟(I)處理的水體，靜置I IOh ;通過絮凝沉降作用使水中絮凝劑ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物及其吸附物沉降到底部。表一是應用本發明實施例產物去除水中Cu2+離子的實驗數據表
權利要求
1.一種ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備方法，其特征在于包括如下順序的步驟 (O室溫下，將一定量的油酸失水山梨醇酯即Span-80、聚氧こ烯山梨糖醇酐單油酸酯即Tween-80、液體石蠟按一定比例混合均勻加入到反應容器中，其質量濃度分別控制在總反應物的 O. I 2. 0%、0· I 2. 0%、10 50% ； (2)再依次按比例加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體水溶液到反應容器中，控制總単體的質量濃度為總反應物的10 40%，高速攪拌使其混合均勻，常溫乳化20 60min ； (3)停止攪拌后，再加入引發劑亞硫酸氫鈉和過硫酸銨，兩者總的質量濃度控制在總反應物的O. 01 O. 5%，繼續乳化20 60min ； (4)再加入lmol/L的こニ胺四こ酸ニ鈉鹽即EDTA水溶液作為絡合劑，質量濃度控制在總反應物的O. 02% O. 5% ； (5)通入氮氣10 60min達到去除氧氣的目的； (6)將上ー步處理后所得產物置于紫外燈光照射下進行引發，常溫下照射20 120min,熟化30 120min后得到白色膠乳狀產物； (7)將一定量的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產物中，進行脫乳處理； (8)最后將脫乳后的產物用無水こ醇洗滌，干燥后粉碎成粉狀固體即得產品。
2.根據權利要求I所述的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備方法，其特征在于步驟(2)中，ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體的摩爾比為10 90 :90 10。
3.根據權利要求I所述的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備方法，其特征在于步驟(6)所述紫外燈是采用IOOw 2000w的高壓汞燈，其波長220nm 2000nm，主波長365nm。
4.一種如權利要求I所述方法制備的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的應用，其特征在于將固體產物配成溶液后用于去除水環境中的金屬Cu2+離子。
全文摘要
本發明公開了一種紫外光引發制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法。本發明采用紫外光照射的方式，以二甲基二烯丙基氯化銨單體和丙烯酰胺單體為原料，亞硫酸氫鈉和過硫酸銨為引發劑，Span80-Tween80為復合乳化劑，液體石蠟為連續相，通過反向乳液聚合生成白色膠乳狀產物，經過丙酮脫乳，無水乙醇洗滌后干燥、粉碎得到二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物粉狀產物，將其應用于處理水環境當中的Cu2+離子，取得了較好的實驗結果。采用本發明方法制備的產物溶解性能好，適用范圍廣，可廣泛用于石油開采、污水處理等多個行業。
文檔編號C08F220/56GK102633937SQ20121014718
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月14日 優先權日2012年5月14日
發明者任伯幟, 盧鏡丞, 周義, 周紅桃, 張鵬 申請人:湖南科技大學