[发明专利]复合引发剂引发制二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法

说明书

技术领域

本发明属于水溶性高分子化合物的制备技术，特别是一种复合引发剂引发制二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法。

背景技术

二甲基二烯丙基氯化铵（Dimethyldiallyl ammonium chloride，简写为DMDAAC）与丙烯酰胺（Acrylamide，简写为AM）的共聚物Poly(DMDAAC-co-AM)（简写为PDA），是一种阳离子型聚电解质，具有大分子链上所带正电荷密度可调，阳离子单元结构稳定，相对分子质量和阳离子度易于通过不同制备工艺条件加以控制，水溶性好，高效无毒，pH适用范围广等特点，广泛应用于石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工及水处理等领域。由DMDAAC和AM经自由基共聚合反应生成PDA的反应表达式如下：

目前PDA的工业化基本生产方法是由DMDAAC单体和AM单体配成一定浓度的水溶液混合单体，经自由基共聚合反应制备胶体产物，然后干燥、粉碎得到粉状产物。水溶液聚合方法虽然具有工艺简单，成本较低，操作安全方便，不必回收溶剂等优点，但其产物相对分子质量及系列化程度均需进一步提高以利于其更广泛应用。

近几十年来，国内外研究者注意到上述情况，并采用提高原料单体纯度、采用高效复合引发剂、使用助剂和优化工艺条件等方法来提高产物相对分子质量水平，有代表性的研究工作如下。

文献1（Gartner H A.  Process for the production of high molecular weight copolymers of diallylammonium monomers and acry

文献2（张跃军,毕可臻.二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液聚合制法[P].CN:101186672B,2010.）使用15L的反应器，采用工业品DMDAAC和AM作原料，采用过硫酸盐-亚硫酸氢钠氧化还原引发体系，聚合反应温度28～46℃时反应时间3h，反应温度为60℃反应时间3h，反应温度为80℃反应时间1h，制得5%～99%阳离子度PDA产物，其特征黏度达17.0～2.9dL/g（1mol/L NaCl水溶液，30℃下由乌氏黏度计测定得到），残余单体量≤1%。

上述文献中的研究工作均注意到了在制备共聚物PDA过程中，单体的纯度、引发剂种类和用量、制备工艺条件及助剂的选择和优化对于提高产物PDA相对分子质量的重要作用。但是，上述研究工作在获得可工业化程度高，高相对分子质量系列化阳离子度PDA的制备工艺方面存在如下缺陷：

（1）对单体原料虽然提出了一定的要求，但由于对单体原料中杂质的种类和含量限定不确切，导致由于单体杂质含量不一，共聚产物的制备工艺稳定性差，限制了制备工艺的工业化应用，如文献1；

（2）采用真空沸腾水溶液聚合工艺和活泼单体分步加料方法，增加了工艺操作的复杂性，如文献1；

（3）聚合体系由于无金属离子螯合剂，只能在洁净反应器内进行，无法抵御原料带入或金属管道、阀门等产生的金属离子对于聚合反应的阻聚作用，导致制备工艺不稳定，如文献1、2。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单稳定，操作成本低，产物相对分子质量高达以及阳离子度系列化程度高，反应体系抵御金属离子阻聚能力强并且易于工业化生产的二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的水溶液制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种复合引发剂引发制二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法，以高纯工业品二甲基二烯丙基氯化铵单体和丙烯酰胺单体为原料，加入金属离子螯合剂、复合引发剂，经三步升温引发聚合生成胶状产物，然后干燥、粉碎得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物粉状产物。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

（1）高纯工业品阳离子单体和非离子单体原料中各类主要杂质含量为已知，且限定其含量的上限，单体经自由基共聚合反应得到产物的工艺稳定性好，产物相对分子质量高；

（2）加入金属离子螯合剂，增强了聚合反应体系抵御金属离子干扰自由基聚合的能力，利于工业化生产，生产工艺可在工业生产装置上直接应用；

（3）由低温引发剂水溶性偶氮盐与高温引发剂过硫酸盐构成的复合引发剂，可实现分步引发自由基共聚反应，提高了引发效率，同时可满足制备不同阳离子度PDA产物的引发温度需要，可进一步增强活性弱单体的反应活性，提高产物相对分子质量；