[发明专利]两性型或阳离子型高分子絮凝剂

说明书

技术领域

本发明属于环保材料领域，涉及一类具有高效相转变能力的两性型或阳离子型高分子絮凝剂，具体的涉及到含有丙烯酸吗啉烷基酯类或甲基丙烯酸吗啉烷基酯类的高分子絮凝剂。

背景技术

两性型及阳离子型高分子絮凝剂是一类高分子聚电解质，它可与水中带负电荷的胶体微粒起中和及架桥作用，使体系中的微粒脱稳、絮凝，从而有利于微粒沉降和过滤脱水。它广泛用于造纸工业助滤、助留、增强，城市污水处理工艺中的污泥脱水，纺织印染、皮革加工、水产品加工、食品加工等领域废水絮凝。20世纪六七十年代，美国默克公司和Halliborton公司率先研制成功阳离子聚丙烯酰胺——二甲基二烯丙基氯化铵均聚物(PDMDAAC)和二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物[P(DMDAAC/AM)]，并很快投入工业化生产并获得美国FDA认证用于水处理。90年代国外对两性聚丙烯酰胺的研究、开发较为活跃，已有产品问世。在欧美国家，两性型及阳离子型聚丙烯酰胺的发展越来越快，已约占絮凝剂总量的60％，并且以每年6％左右的速度增长。但在我国目前两性型及阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的产量只占合成絮凝剂总量的10％左右，并存在单体品种少，阳离子度不高，价格高，相对分子质量较低，效率不够高等方面的不足，与国外存在较大差距。而两性型及阳离子型聚丙烯酰胺的开发应用差距更大。

目前广泛应用的阳离子单体主要有甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(简称DMC)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(简称DMAEMA)、二甲基二烯丙基氯化铵(简称DADAAC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(简称DAC)、丙烯酸二甲氨基乙酯(简称DMAEA)等。使用这些阳离子单体所合成的絮凝剂在絮凝污水中的悬浮微粒具有较好效果，但在絮凝溶解在水中的染料等有机废物时效果较差。为了克服这些缺点，用这些单体和丙烯酰胺共聚合制备高分子絮凝剂时常常加入疏水单体使聚合物具有相转变能力，同时疏水基团能与水体中有机物结合，这都提高了絮凝剂的架桥吸附能力，增强絮凝作用。疏水单体的加入也有利于改善絮凝剂的窗体用量。一般疏水单体在水溶液中溶解性差，添加时需使用表面活性剂增溶，使它分散在溶液中。表面活性剂可能含有杂质，聚合时通氮除氧会产生大量泡沫，疏水单体反应活性也与体系中的其它单体有较大差别，这都会造成所合成的高分子絮凝剂分子量低，溶解性差，直接影响絮凝效果。同时也使聚合条件比较苛刻，聚合难以控制。寻找新的本身具有适当疏水性的阳离子单体并用于合成具有高效相转变能力的两性及阳离子型高分子絮凝剂具广阔前景。丙烯酸吗啉烷基酯类单体或甲基丙烯酸吗啉烷基酯类单体是一种潜在的阳离子单体，曾有文献报道过它的合成方法和聚合反应[C.E.Rehberg，W. A.Faucette；J.Am.Chem.Soc.；1949；71(9)；3164～3165.]，但明确地将其用于制备两性型及阳离子型高分子絮凝剂还未见报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供具有高效相转变能力的两性型或阳离子型高分子絮凝剂，特别是含有丙烯酸吗啉烷基酯类或甲基丙烯酸吗啉烷基酯类的高分子絮凝剂。

本发明的目的之二是提供具有高效相转变能力的两性型或阳离子型高分子絮凝剂的制备方法，特别是含有丙烯酸吗啉烷基酯类或甲基丙烯酸吗啉烷基酯类的高分子絮凝剂的制备方法。

本发明所合成的两性型或阳离子型高分子絮凝剂所需的单体包括中性单体、阳离子单体、阴离子单体。其是采用水溶液聚合制备：将一定量的中性单体、阳离子单体、阴离子单体配成溶液，调节pH值，通惰性气体以除去氧气，再加入其它试剂如引发剂等，停止通惰性气体并保持反应器密闭，在0℃～60℃下调节反应温度使聚合得以进行，就可制得两性型或阳离子型高分子絮凝剂。

本发明的具有高效相转变能力的两性型或阳离子型高分子絮凝剂是通过以下方法制备得到的：

在密闭反应器中按比例加入中性单体、阳离子单体——丙烯酸吗啉烷基酯类单体或甲基丙烯酸吗啉烷基酯类单体、阴离子单体、去离子水配制成聚合反应体系水溶液；调节聚合反应体系水溶液的pH值为2～9，冰水浴冷却；向反应器中通惰性气体(一般为15～40分钟)以除去氧气，加入引发剂，停止通惰性气体，在0℃～60℃下进行聚合反应(一般为2～24小时)，得半透明的胶体，即为具有高效相转变能力的两性型或阳离子型高分子絮凝剂；将此胶体造粒、烘干、粉碎、过筛后得到具有高效相转变能力的两性型或阳离子型高分子絮凝剂粉末。