[发明专利]一种超支化阳离子聚合物乳液及其在污泥脱水上的应用

说明书

本发明公开了一种超支化阳离子聚合物乳液及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：先取3‑甲基‑1,3,5‑戊三醇与丙烯酸类单体在极性溶剂中反应，反应结束后洗去极性溶剂，取有机相加入去离子水得第一相；取丙烯酰胺加入去离子水中得第二相，取N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺加入去离子水中得第三相，取阳离子单体加入去离子水中得第四相；同时向第一相中滴加第二相和第三相，60～70℃反应，2～3h滴加结束；再滴加第四相，1h内滴加结束，再反应1～2h，即得超支化阳离子聚合物乳液。本发明制备的聚合物乳液不含有机溶剂，绿色环保；乳液流动性好，稳定性强，可稳定储存半年以上；应用于污泥脱水，具有较好的脱水效果。

技术领域

本发明属于聚合物乳液制备技术领域，具体涉及一种超支化阳离子聚合物乳液及其制备方法和在污泥脱水上的应用。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，生活污水和工业污水的排放量持续增长，在对污水的处理过程中会产生大量污泥。污泥形态特殊，颗粒小，多呈絮状及胶状，密度小，含水量高，通常高达95～97％。由于水分与污泥颗粒结合的特性，采用机械方法脱除具有一定的限制，因而常在脱水处理过程中添加高分子脱水剂进行絮凝脱水。目前广泛使用的高分子脱水剂多是阳离子聚丙烯酰胺，其具有多种活泼基团，易形成氢键，且具有较高密度正电荷，将带负电荷的污泥小颗粒吸附起来，絮凝形成更大的颗粒，从而实现污泥和水的较好分离。

阳离子聚丙烯酰胺通常是季铵盐单体与丙烯酰胺的共聚物，如CN1446851A公开了一种采用二烯丙基二甲基氯化铵与经过预处理的丙烯酰胺进行自由基共聚，得到阳离子度高达45～70％，分子量达2000万～5000万的特高分子阳离子聚丙烯酰胺的方法；CN1648140A 公开了一种采用丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在较低的聚合引发温度下进行自由基共聚，制备超高分子量阳离子型聚丙烯酰胺方法。但上述方法制备的超高分子量阳离子型聚丙烯酰胺为线型聚合物，在水中的溶解性差，溶解速率较低，并且高分子量的线性聚合物的粘度也较大，影响加工性能，提高生产成本。而同等分子量的超支化聚合物黏度低，在水中溶解速率快，使用方便。

超支化阳离子聚丙烯酰胺可通过溶液聚合或反相乳液聚合制备。CN101693749A公开了一种通过可逆加成-断裂转移聚合，采用半连续的操作工艺，使用二烯类单体以及低配比的RAFT聚合的链转移剂，在极性溶剂体系中高转化制备超支化的乙烯基或丙烯基酰胺类聚合物的方法。CN102492092A公开了一种在表面活性剂的作用下，通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)的反相乳液聚合，采用加入后续相的操作工艺，将离子型单体先进行聚合或者离子型单体和部分酰胺类单体先进行共聚，其后加入剩余的酰胺类单体扩链，结合使用二烯类单体及RAFT链转移剂，制备了支化链外末端为离子型单体嵌段或高离子度共聚嵌段的超支化离子型酰胺类聚合物的方法。但是溶液聚合时，当体系中单体含量较高时粘度升高，聚合过程不易控制，分子量偏低。而反相乳液聚合需要用到大量有机溶剂，乳液使用的时候会对环境造成二次污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备不含有机溶剂的超支化阳离子聚合物乳液的方法，以解决而反相乳液聚合需要用到大量有机溶剂的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种超支化阳离子聚合物乳液的制备方法，包括如下步骤：

S1.取3-甲基-1,3,5-戊三醇、丙烯酸类单体、极性溶剂、催化剂、阻聚剂加入反应釜，混合均匀，通入N₂，升温至85-95℃反应，当系统的酸值达到5.6～16.8mgKOH/g时，反应结束；反应体系降温冷却至30～40℃，加水洗涤，静置分层；取上层有机相，加入去离子水、乳化剂，搅拌乳化，再加入引发剂、链转移剂，得第一相；

S2.取丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀，得第二相；取N,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌均匀，得第三相；取阳离子单体加入去离子水中，搅拌均匀，得第四相；