高相對分子質量pdmc的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水溶性陽離子高分子化合物的制備技術，特別是一種高相對分子質量 PDMC的水溶液聚合制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（Poly methacrylatoethyltrimethyl ammonium chloride,簡稱PDMC)是由甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨 (Methacrylatoethyltrimethyl ammonium chloride，簡稱 DMC)均聚所得。由 DMC 經自由 基聚合反應生成PDMC的反應表達式如下：
因其具有相對分子質量可控、陽離子度高、穩定性高、水溶性好等優點，廣泛應用于造 紙、采煤、石油開采、紡織印染、醫藥、生物、日用化學品、水處理等領域。由于聚合物的用途 決定于單元結構和相對分子質量，單元結構一定，其性能和用途取決于相對分子質量大小。 在諸多場合，例如作為絮凝劑使用時，相對分子質量越大，投加量越少，絮凝脫水效果越好， 充分體現高相對分子質量產物在節能減排、環境保護方面的獨特作用；又如，相對分子質量 穩定且系列化的產品可以滿足作為分散劑、抗靜電劑等產品要求。因此，在合成角度而言， 如何制備高且相對分子質量系列可調的均聚物來滿足不同用途的需要一直是該領域研究 的熱點和重點。
[0003] 近幾十年來，國內外研究者注意到上述情況，并采用對原料單體前處理、采用高效 且價格低的引發劑、使用金屬離子螯合劑和優化工藝條件等方法來提高產物相對分子質量 水平，有代表性的研究工作如下。
[0004] 文獻1 (張光學，李錦貴.陽離子聚電解質（PDMC)的合成與表征[J].咸寧師專 學報，1999, 19(3) :69-73.)，通過對DMC原料進行丙酮重結晶和活性炭吸附處理后，用油溶 性的偶氮ABNI為引發劑，采用引發劑一次加入、一步升溫的聚合工藝合成了相對分子質量 以特征黏度計為9. 5dL/g的PDMC產物(烏氏黏度計，（30. 00.1 ) °C，ImoVLNaNO3為溶劑測 定)，并對產物進行了 IR、NMR和DSC表征。所得產物的相對分子質量以特征黏度計是目前 文獻報道的最高值。
[0005] 文獻2 (羅婭君，王照麗.陽離子高分子絮凝劑P (DMC)的合成研究[J].四川師 范大學學報（自然科學版)，2003, 26(3) :279-281.)用氧化還原體系K2S20s/NaHS03作引發劑 的水溶液聚合方法，采用引發劑一次加入、一步升溫的聚合工藝，制得產物相對分子質量以 特征黏度計最高為700mL/g。
[0006] 上述文獻中產物的特征黏度分別也是這兩種引發條件下的最高值。在研究工作 中，研究者均已注意到了在制備均聚物PDMC產物過程中，單體的純度、引發劑種類和用量、 制備工藝條件的選擇和優化對于提高產物PDMC相對分子質量均有作用。但是，多年來，雖 有研究，但在進一步獲得可工業化程度高，高相對分子質量PDMC產物的制備工藝方面遇到 了較大的困難。其原因為現有的工藝普遍存在如下缺陷： (1) 單體用有機溶劑丙酮重結晶，費用高，有三廢，工業化程度受限，如文獻1，但是，如 不用重結晶，聚合產物的相對分子質量較難提高，如文獻2 ; (2) 采用偶氮類引發劑價格較高，引發劑ABNI為實驗室合成，尚無市售產品，增加了原 料成本而且限制了工業化應用，如文獻1 ; (3) 氧化還原類引發劑雖然價格較偶氮類引發劑低，但是仍然高于單獨使用過氧化物 類引發劑，而且其引發聚合制得產物的相對分子質量較低，如文獻2 ; (4) 現有獲得較高相對分子質量聚合產物的聚合工藝均為一步升溫聚合，聚合溫度偏 高，引發劑分解過快，不能較好的引發聚合，難以提高產物的相對分子質量，如文獻1，2。
[0007] 上述缺陷造成至今為止，應用現有各種工藝方法難以得到相對分子質量較高的 I3DMC產物。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于提供一種工藝簡單穩定，制備成本低，產物相對分子質量高的 PDMC水溶液聚合方法。
[0009] 實現本發明目的的技術解決方案為： 一種高相對分子質量PDMC的制備方法，以濃縮吸附提純除雜的工業品DMC為原料，氮 氣氛圍下加入金屬離子螯合劑、水溶性過氧化物引發劑，經兩步升溫引發聚合生成目標產 物。
[0010] 其中，所述工業單體DMC提純的方法是，對工業單體DMC水溶液經濃縮提純和活性 炭吸附去除雜質。
[0011] 所述金屬離子螯合劑為乙二胺四乙酸四鈉或乙二胺四乙酸二鈉。
[0012] 水溶性過氧化物引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉中的一種。
[0013] 加料溫度為5-25°C，兩步升溫分別為30-40°C和45-55°C，兩段溫度反應時間為 3±0. 5h。
[0014] 單體DMC的質量分數為60%_80%，金屬離子螯合劑占單體質量分數的 0. 01%-0. 05%，水溶性過氧化物引發劑占單體質量分數的0. 1%-0. 4%，得到的目標產物其相 對分子質量以特征黏度計最高值為13. 0-14. 7dL/g。
[0015] 本發明與現有技術相比，其顯著優點是： (1) 工業品單體經過簡單蒸發濃縮后再用活性炭吸附，提高了提純除雜的效果，除去單 體中的部分易揮發與難揮發雜質，提高單體純度，使產物的相對分子質量得到提高。同時， 該方法革除使用有機溶劑的方法，降低成本，保護環境； (2) 僅采用一種價格便宜的過氧化物引發劑，降低了生產成本； (3) 加入金屬離子螯合劑，增強了聚合反應體系抵御金屬離子干擾自由基聚合的能力， 利于工業化生產，生產工藝可在工業生產裝置上直接應用； (4) 采用引發劑一次性加入，兩步升溫的聚合工藝，可實現分步引發自由基共聚反應， 提高了引發效率，減緩熱量積累，有利于聚合反應平穩進行，提高產物相對分子質量； (5)得到PDMC產物的相對分子質量高，不僅其作為絮凝劑的使用效果大幅提高，而且 為其系列化PDMC的制備提供了基礎，可使產物的適用范圍拓展，可更廣泛地用于石油開 采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工和水處理等多個領域。
【具體實施