[发明专利]一种改性PVDC聚合物及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种改性PVDC聚合物，所述改性PVDC聚合物单体包括偏二氯乙烯，二氯乙烯，甲基丙烯酸缩水甘油酯和阳离子单体，所述改性PVDC聚合物通过悬浮聚合法得到，采用的分散剂为水溶性纤维素和聚乙烯吡咯烷酮的复配。制备得到的PVDC聚合物分子量分布适中，分布不均匀的链段可以起到内增塑的作用。本发明制备的生物转盘盘片防水，耐腐蚀，长时间在广泛pH条件下的废水处理中使用不会发生崩解，腐蚀等现象，力学强度基本没有下降。本发明的改性PVDC聚合物制备生物转盘材料时不需要外加增塑剂，从而避免了加入增塑剂带来的加工过程中的热分解；另一方面也增强了生物转盘盘片在水中的稳定性。

技术领域

本发明属于高分子领域，具体涉及一种改性PVD聚合物及其制备方法和用途。

背景技术

生物转盘技术是一种生物膜法污水处理技术，具有设计灵活，安装便捷，操作简单，运行费用低，不需要曝气，节约能源，在较短的生物接触时间内即可得到较高的净化效果。生物转盘组件是多张盘片间隔后安装在旋转轴上，各个盘片部分浸渍在污水中，污水与附着在盘片上的需氧菌接触进行生物处理。

生物转盘的盘片是主要组成部分，也是影响废水处理效果的关键因素。盘片的性能具有很重要的意义。要生物转盘具有高的处理效率，就需要盘片具有以下性能：1，比表面积大，挂膜性能好，携带微生物生物量大；2，力学强度高，长期运行不会发生形变；3，阻隔性好，由于生物转盘是长期处于水中工作，要求疏水性好，长久浸泡不会瓦解，变形；4，抗腐蚀性能好，由于不同来源的废水，具有不同的酸碱度，盐度，要求生物转盘能够耐腐蚀，在酸或碱，或高盐度的环境下耐腐蚀；5，生物膜着床率高，生物膜不易脱落。

现有的生物转盘的材料主要是塑料板材和玻璃钢板材，玻璃钢板材具有使用寿命长，不易变形，在水中可以长时间使用，但是形状单一，表面积小，处理效率低。目前研究的热点是各种新型的塑料材质的生物转盘。聚偏二氯乙烯(PVDC)是一种很好的阻隔材料，目前很多生物转盘采用这种聚合物。日本旭化成公司研发了一类PVDC材料，加工成立体网状材料，孔隙率95-98%的丝网状态，生物膜可以进入立体网格状的内部，可以避免盘片表面生物膜的脱落。尽管原因还未明，但PVDC相比常规的塑料材质，比如聚烯烃，聚氨酯类的材料有更好的生物附着量，是目前生物转盘的最具前景的材料。所用的PVDC材料往往是偏二氯乙烯(VDC)和氯乙烯(VC)的共聚物，单独的聚偏二氯乙烯结晶度高，熔融温度很高，熔融加工不便，如果加工温度过高会导致材料不稳定。所以一般和其他体共聚，常用的单体为氯乙烯。日本旭化成公司的专利文献CN202246233U中报道，为了保持优异的尺寸稳定性，是偏二氯乙烯单体/氯乙烯单体的重量比在80/20以上且95/5以下。目前生物转盘盘片的PVDC材料生产技术主要掌握在该公司手中。研发一种具有我国自主知识产权的生物转盘用PVDC材料具有重要的实际意义和商业价值。

发明内容

为克服现有技术中生物转盘的PVDC材料缺乏相应研究，没有自主知识产权的现状，改善现有生物转盘盘片材料是难以同时达到生物挂膜量和力学强度皆优的程度。本发明提供了一种改性PVDC聚合物，其是由偏二氯乙烯、二氯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、阳离子单体一起共聚得到的改性PVDC材料，经过造粒、拉丝，成网、粘合工艺可以得到立体网状的生物转盘盘片材料。其中PVDC纤维的丝径可以在0.5-1mm之间，丝径较细，从而可以得到高比表面积的网状PVDC材料；同时由于PVDC纤维丝的强度高，即使丝径较小，PVDC交叠形成的网状结构力学强度仍然优异。本发明制备得到的生物转盘盘片综合性能优异，比表面积大，力学强度好，挂膜量高，在高负载下不会变形，耐腐蚀性好，可以在长达10年的时间内连续运行，不会发生变形或腐蚀。

本发明的第一个目的是提供一种改性PVDC聚合物，所述改性PVDC聚合物单体包括偏二氯乙烯，二氯乙烯，甲基丙烯酸缩水甘油酯和阳离子单体，所述改性PVDC聚合物通过悬浮聚合法得到，采用的分散剂为水溶性纤维素和聚乙烯吡咯烷酮的复配。

所述二氯乙烯为1,2-二氯乙烯，其和偏二氯乙烯(1,1-二氯乙烯)共聚，能够降低PVDC共聚物的规整度，进而降低熔融温度。