[发明专利]含有碳纳米管的丙烯酰胺聚合物的制备方法及应用

说明书

本发明属于高分子聚合物制造领域，特别是涉及含有碳纳米管的丙烯酰胺聚合物的制备方法及应用。该制备方法，包括以下步骤：(1)在超声作用下，将碳纳米管与丙烯酰胺单体混合，引发聚合，得到胶体；(2)将所述胶体造粒、烘干、粉碎、筛分，得到干粉颗粒形式的含有碳纳米管的丙烯酰胺聚合物。

技术领域

本发明属于高分子聚合物制造领域，特别是涉及含有碳纳米管的丙烯酰胺聚合物的制备方法及应用。

背景技术

有机高分子絮凝剂在污水处理过程中起着重要的作用，尤其是聚丙烯酰胺系列产品。目前，聚丙烯酰胺絮凝剂在污水处理过程中和无机高分子聚合物(如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等)复合使用效果最佳。但一些含高价金属离子的工业废水，如印染、电镀及特殊矿业等行业产生的废水，即使有机高分子絮凝剂同无机絮凝剂合用，也很难将污水中的高价金属离子去除至较低范围内。为了使处理后的排放水达标，往往需要多种有机高分子絮凝剂同无机絮凝剂并用，这不仅增加了处理工序，也增加了成本。能否制造一种既高效经济又简单实用的污水处理剂，是污水处理行业及科研人员一直以来不断研究的课题。随着九十年代碳纳米管及石墨烯的发现，纳米材料具有优异的光学、电学、力学等特性已被人熟知，并广泛应用在材料学、微纳加工、能源、生物医学及药物传递等方面，被认为是一种未来革命性材料。碳纳米管及石墨烯优异的吸附能力使它在环保行业发挥出极大的作用。

现有技术中，含有碳纳米管或者石墨烯的丙烯酰胺聚合物一般是通过共混制备的，对废水中的污染物的去除效率较低、效果较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明制备了一种对废水中的金属离子去除率高、含有碳纳米管的高分子聚合物，通过超声分散、优化工艺条件等将碳纳米管与丙烯酰胺聚合，从而获得了目标产物。

本发明提供了一种含有碳纳米管的丙烯酰胺聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)在超声作用下，将碳纳米管与丙烯酰胺单体水溶液混合，引发聚合，得到胶体；

(2)将所述胶体造粒、烘干、粉碎、筛分，得到干粉颗粒形式的含有碳纳米管的丙烯酰胺聚合物。

根据本发明的一个实施方式，步骤(1)中，所述超声的强度范围为100W～400W，时间为10～20min。

当将碳纳米管与丙烯酰胺单体水溶液混合时，所述丙烯酰胺单体水溶液中，丙烯酰胺单体的重量含量为25％～35％。

步骤(1)中，将碳纳米管与丙烯酰胺单体水溶液混合时，还需要加入一定量的去离子水。去离子水与碳纳米管的重量比例如为1:10～1:15，例如1:10、1:12、1:13、1:15等。

根据本发明的一个实施方式，步骤(1)中，所述聚合的温度为1～25℃，时间为4～5小时。

根据本发明的一个实施方式，步骤(1)中，所述引发聚合时使用的引发剂选自偶氮类引发剂或者氧化还原类引发剂。偶氮类引发剂例如可以是v50、v44等，氧化还原类引发剂例如可以是过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠等。根据本发明的一个实施方式，引发剂与碳纳米管的重量之比为0.1：(40～60)，例如0.1:40、0.1:45、0.1:50、0.1:55、0.1:60等。

根据本发明的一个实施方式，步骤(1)中，所述混合操作之后，先进行除氧操作，再进行所述引发聚合。除氧操作例如可以是通惰性气体，例如氮气、氩气等。除氧的时间例如为10～20min。

根据本发明的一个实施方式，步骤(1)中，所述碳纳米管与所述丙烯酰胺单体的重量比为(1:15)～(1:25)，例如可以是1:15、1:17、1:19、1:20、1:22、1:25等。

根据本发明的一个实施方式，以重量百分数计，所述胶体的含水量为60％-80％。