專利名稱：高分子量陽離子聚合物的制備的制作方法
技術領域：
本發明是高分子量陽離子聚合物的制備方法，屬水溶性高分子的合成類。
二甲基二烯丙基氯化銨(縮寫為DMDAAC)與丙烯酰胺的共聚物具有良好的吸附性、抗剪切性、耐溫性、耐酸堿等性能，廣泛應用于石油、造紙、污水處理、紡織、日化及其它工業。自五十年代開始，國內外對DMDAAC與丙烯酰胺的共聚合進行了較為深入的研究，但由于DMDAAC單體的活性較低及引發體系等諸因素的限制，所得共聚物的特性粘度小、分子量偏低、殘余單體含量偏高、水溶性較差。本發明采用新型多元復合氧化還原引發體系、添加不同的助劑及改變聚合工藝條件成功地制備了高分子量且速溶的DMDAAC和丙烯酰胺的陽離子聚合物粉劑產品。
本發明所用的二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)為工業精制純粉劑；丙烯酰胺單體是經生物酶催化水合丙烯腈生產的30％的工業AM水溶液，再經離子交換得到的精制體，不含Cu，Fe在0.1--0.5ppm之間。
本發明所用的多元復合氧化還原引發體系中過硫酸鹽、N-甲基乙烯亞胺、尿素、氨水、甲醛合次亞硫酸氫鈉皆為試劑級，其中過硫酸鹽包括過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉。
本發明所用的助劑乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)和表面活性劑span-20皆為試劑級。
本發明高分子量陽離子聚合物的制造流程如下單體純制——共聚合——升溫熟化——造粒——干燥——粉碎——篩分。
本發明的特點是其特征是在聚合體系中，相對于兩種單體的總重量數，以重量百分計的單體二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)為0.5～50％，最好是0.5～30％；單體丙烯酰胺(AM)為50～99.5％，最好是70～99.5％。
本發明聚合步驟中的多元復合氧化還原引發劑及外加助劑，相對于兩種單體總重量的百分比如下過硫酸鹽為0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％；N-甲基乙烯亞胺為0.05～1.0％，最好是0.2～0.6％；尿素為0.01～0.5％，最好是0.03～0.06％；甲醛合次亞硫酸氫鈉為0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％；乙二胺四乙酸二鈉為0.01～2.0％，最好是0.03～0.06％；span-20為0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％。
其它聚合工藝條件為聚合介質PH值為7.0～12.0，最好是7～9；
聚合引發溫度(℃)為5～50，最好是10～20℃；反應時間為3～16小時，最好是5～8小時；聚合單體濃度為為10～50％，最好是25～40％。
本發明的顯著效果和優點是1、采用新型多元復合氧化還原引發體系，降低了聚合引發溫度，體系中形成的多種自由基依次引發二甲基二烯丙基氯化銨和丙烯酰胺共聚合，有利于鏈增長反應的進行，能夠獲得高分子量陽離子聚合物；聚合后期升溫熟化是反應進行完全的保證。
2、采用本發明所得的粉狀陽離子聚合物分子量是900--1800萬，易溶于水。
3、產品的殘余單體含量≤0.1％wt，可廣泛應用于石油、污水處理、紡織、造紙和日化工業。
實施例1稱取0.21克二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)工業精制純粉劑、70克丙烯酰胺單體(生物法生產精制的30％的AM水溶液)、適量去離子水至總液量為100克，加入磨口瓶中，攪拌混勻，配制成所需單體濃度的溶液；再將0.1克N-甲基乙烯亞胺、0.01克尿素、0.005克甲醛合次亞硫酸氫鈉、0.01克乙二胺四乙酸二鈉和0.01克span-20加入磨口瓶中；把磨口瓶放到15℃的恒溫水浴中，通氮除氧25分鐘后，加入0.005克過硫酸銨，繼續通氮氣5分鐘后，用乳膠管密封磨口瓶；靜置反應3小時后，將水浴升溫至80℃，繼續反應3小時，然后取出膠塊；經造粒、烘干、粉碎、過篩，得到20～100目、殘余單體含量為0.04％wt、特性粘數20.50、分子量為1518萬白色粉狀陽離子聚合物產品(特性粘數[η]按GB 12005.1-89測定，分子量M按下式計算[η]＝3.73×10-4M0.66)。實施例2除加2.40克二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)工業精制純粉劑，其余同實施例1，得到20～100目、殘余單體含量為0.07％wt、特性粘數18.32、分子量為1280萬白色粉狀陽離子聚合物產品。實施例3除加9.0克二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)工業精制純粉劑，其余同實施例1，得到20～100目、殘余單體含量為0.08％wt、特性粘數16.80、分子量為1122萬白色粉狀陽離子聚合物產品。
權利要求
1.高分子量陽離子聚合物的制備方法，由單體純制、共聚合、升溫熟化、造粒、干燥、粉碎和篩分等步驟組成。本發明的特征是確定的聚合實驗方案為采用多元復合氧化還原引發體系，將二甲基二烯丙基氯化銨/丙烯酰胺(DMDAAC/AM)兩種單體進行水溶液自由基共聚合。
2.根據權利1所述的高分子量陽離子聚合物的制法，其特征是在聚合體系中，相對于兩種單體的總重量數，以重量百分計的單體二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)為0.5～50％，最好是0.5～30％；單體丙烯酰胺(AM)為50～99.5％，最好是70～99.5％；多元復合氧化還原引發體系中，過硫酸鹽為0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％；N-甲基乙烯亞胺為0.05～1.0％，最好是0.2～0.6％；尿素為0.01～0.5％，最好是0.03～0.06％；甲醛合次亞硫酸氫鈉為0.005～0.5％，最好是0.01～0.05％。
3.根據權利1所述的高分子量陽離子聚合物的制法，其特征是確定的最佳聚合工藝條件為聚合介質PH值為7.0～12.0，最好是7～9；聚合引發溫度(℃)為5～50，最好是10～20℃；反應時間為3～16小時，最好是5～8小時；聚合單體濃度為為10～50％，最好是25～40％；
4.根據權利1所述的高分子量陽離子聚合物的制法，其特征是成功地制備了殘余單體含量≤0.1％wt、分子量900--1500萬易溶于水的陽離子聚合物粉劑產品。該產品廣泛應用于石油、污水處理、紡織、造紙和日化工業。
全文摘要
高分子量陽離子聚合物的制備方法,本發明屬水溶性高分子的合成類。采用新型多元復合氧化還原引發體系,并添加多種助劑,引發二甲基二烯丙基氯化銨和丙烯酰胺水溶液共聚合,制備了殘余單體含量≤0.1%wt、特性粘數14.5—20.5dl/g(相當于分子量900—1500萬)和DMDAAC的百分含量0.5—50%的易溶于水的高分子量陽離子聚合物粉劑產品。該產品廣泛應用于石油、污水處理、紡織、造紙和日化工業。
文檔編號C08F226/00GK1246487SQ9911131
公開日2000年3月8日 申請日期1999年8月5日 優先權日1999年8月5日
發明者羅文利, 牛亞斌, 孫廣華, 史利軍 申請人:石油勘探開發科學研究院油田化學研究所羅文利