專利名稱：制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物及其應用的制作方法
制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物及其應用技術領域
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方法及其應用。
背景技術：
當前我國處于經濟的快速發展階段，隨之而來的水環境問題也日益突出。尤其是礦產開發、有機合成、石油化工、農藥等エ業的快速發展，使得大量重金屬與有機物進入水體，對水環境造成嚴重的污染。
在眾多水處理方法當中，混凝沉降法作為提高水質處理效率的一種經濟、簡便的方法備受關注，其中有機高分子絮凝劑更是成為近年來的研究熱點。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 dimethyl ammonium chloride and acrylamide, PDA)，是陽離子型聚電解質，它具有一般季銨鹽陽離子絮凝劑的優點，即正電荷密度高，水溶性好，有絮凝和消毒雙重功效，是目前研究活躍的ー種絮凝劑。目前PDA的制備方法主要有水溶液聚合法、反相乳液聚合法、懸浮聚合發等方法。其中由于反相乳液聚合法制得的產品溶解性好、應用方便，所以較多采用該方法，但多數反相乳液聚合法存在步驟繁瑣，能耗較高的問題亟需解決。有必要開發ー種合成步驟少、能耗低的制備方法。發明內容
本發明的第一個目的在于針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種無需水浴加熱，步驟簡單，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。
該方法包括如下順序的步驟(1)室溫下，將一定量的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體水溶液加入到反應容器中，控制總單體質量濃度為總反應物的10 40% ；(2)再依次加入一定量的乳化劑油酸失水山梨醇酯即Span-80和連續相ニ甲苯到反應器中混合均勻，其質量濃度分別控制在總反應物的0. I 2. 0%和10 50% ；(3)最后加入引發劑偶氮ニ異丙基脒唑啉鹽酸鹽即VA044，其質量濃度控制在總反應物的0. 01 0. 5%之間，乳化20 60min ；(4)乳化后加入I.Omol/L的こニ胺四こ酸ニ鈉鹽即EDTA溶液作為絡合劑，其質量濃度控制在總反應物的0. 02% 0. 5% ；(5)再通入氮氣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(I)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Hg2+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如下幾點(1)本發明方法步驟簡單、便于操作；(2)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；(3)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；(4)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；(5)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，依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體17.5g (質量分數為60%)和丙烯酰胺單體11. 5g (將其溶于15mL蒸餾水中)；(2)再加入I.Og Span-80,30. Og ニ甲苯攪拌混合均勻；(3)停止攪拌后,再加入引發劑偶氮ニ異丙基脒唑啉鹽酸鹽0.08g,乳化30min ；(4)乳化后加入絡合劑I.Omol/L的EDTA水溶液0. 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；(9)用烏氏粘度計測定其特性粘度為6.4dL/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，依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體17.5g (質量分數為60%)和丙烯酰胺單體11. 5g (將其溶于15mL蒸餾水中)；(2)再加入I.Og Span-80,29. Og ニ甲苯攪拌混合均勻；(3)停止攪拌后,再加入引發劑偶氮ニ異丙基脒唑啉鹽酸鹽0.08g,乳化30min ；(4)乳化后加入絡合劑I.Omol/L的EDTA水溶液0. 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55min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；(9)用烏氏粘度計測定其特性粘度為8.2dL/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，依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體15.5g (質量分數為60%)和丙烯酰胺單體14. 5g (將其溶于15mL蒸餾水中)；(2)再加入I.Og Span-80,29. Og ニ甲苯攪拌混合均勻；(3)停止攪拌后,再加入引發劑偶氮ニ異丙基脒唑啉鹽酸鹽0.08g,乳化30min ；(4)乳化后加入絡合劑I.Omol/L的EDTA水溶液0. 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50min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；(9)用烏氏粘度計測定其特性粘度為8.IdL/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。
將本發明產物對水中Hg2+離子的去除過程如下首先，分析待處理水中Hg2+離子的含量；其次，根據水中Hg2+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0. 10 20mg/L。
第三，去除過程為(1)將含有Hg2+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Hg2+離子濃度下降60%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。
表一所示是應用本發明產物去除水中Hg2+離子的實驗數據表權利要求
1.一種制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法，其特征在于包括如下順序的步驟 (1)室溫下，將一定量的二甲基二烯丙基氯化銨單體和丙烯酰胺單體水溶液加入到反應容器中，控制總單體質量濃度為總反應物的10 40% ； (2)再依次加入一定量的乳化劑油酸失水山梨醇酯即Span-80和連續相二甲苯到反應器中混合均勻，其質量濃度分別控制在總反應物的O. I 2. 0%和10 50% ； (3)最后加入引發劑偶氮二異丙基脒唑啉鹽酸鹽即VA044，其質量濃度控制在總反應物的O. 01 O. 5%之間，乳化20 60min ； (4)乳化后加入I.Omol/L的乙二胺四乙酸二鈉鹽即EDTA溶液作為絡合劑，其質量濃度控制在總反應物的O. 02% O. 5% ； (5)再通入氮氣10 60min達到去除氧氣的目的； (6)將上一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乙醇洗滌，干燥后粉碎成粉狀固體即得產品。
2.根據權利要求I所述的制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法，其特征在于步驟(I)中，二甲基二烯丙基氯化銨單體和丙烯酰胺單體的摩爾比為10 90 :90 10。
3.根據權利要求I所述的制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法，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所述方法制備的二甲基二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Hg2+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，偶氮二異丙基脒唑啉鹽酸鹽(VA044)為引發劑，Span-80為乳化劑，二甲苯為連續相，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Hg2+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，可廣泛用于造紙、石油開采、污水處理、污泥脫水等多個行業。
文檔編號C02F1/56GK102633940SQ20121014732
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