[发明专利]一种具有三元互穿网络结构的聚丙烯酰胺聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有三元互穿网络结构的聚丙烯酰胺聚合物及其制备方法，包括如下步骤：将N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、尿素和去离子水加入反应釜中，通入N₂，搅拌至所有物料溶解，加入甲酸钠和部分引发剂，升温至50～60℃，反应1～2h；加入聚乙二醇和部分引发剂，反应1～2h，降温至40℃以下；加入乙二胺四乙酸二钠调节pH至5.0～5.5，将溶液冷却至10℃以下，倒入甲醇中，析出沉淀物，过滤，即得具有三元互穿网络结构的聚丙烯酰胺聚合物。本发明的具有三元互穿网络结构的聚丙烯酰胺聚合物溶解速率快、絮凝能力强，应用于污泥脱水，具有较好的脱水效果。

技术领域

本发明属于丙烯基酰胺类聚合物的合成技术领域，具体涉及一种具有三元互穿网络结构的聚丙烯酰胺聚合物及其制备方法。

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。目前应用最广泛的高分子脱水剂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。

目前常用的阳离子聚丙烯酰胺主要是由二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺单体共聚制得。甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵分子结构中含有酯基，在酸性或碱性条件下均易水解，从而降低絮凝性能。二甲基二烯丙基氯化铵虽然不存在水解的问题，但在制备高阳离子度聚丙烯酰胺时，聚合活性不高，难以获得高相对分子质量的产品。大量研究也集中于提高阳离子聚丙烯酰胺的相对分子质量，但是超高分子量的线型阳离子聚丙烯酰胺在水中的溶解性差，溶解速率较低，并且粘度也较大，影响加工性能，提高生产成本。

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具有三元互穿网络结构的聚丙烯酰胺聚合物的制备方法，以提高阳离子聚丙烯酰胺的相对分子质量和溶解性，提高其絮凝能力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种具有三元互穿网络结构的聚丙烯酰胺聚合物的制备方法，包括如下步骤：

S1.将N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、尿素和去离子水加入反应釜中，通入N₂，搅拌至所有物料溶解，加入甲酸钠和部分引发剂，升温至50～60℃，反应1～2h；

S2.加入聚乙二醇和部分引发剂，反应1～2h，降温至40℃以下；

S3.加入乙二胺四乙酸二钠调节pH至5.0～5.5，将溶液冷却至10℃以下，倒入甲醇中，析出沉淀物，过滤，即得具有三元互穿网络结构的聚丙烯酰胺聚合物。

优选的，所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、尿素、聚乙二醇的质量比为1:0.1～1:0.05～0.1:0.5～1。

优选的，所述尿素在水中浓度10～20g/L，起到促溶剂的作用。

优选的，所述甲酸钠的用量为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵总质量的0.05～0.1％，起到链转移剂的作用。

优选的，所述聚乙二醇的平均分子量为1800～4400。

优选的，所述引发剂为过硫酸铵和硫代硫酸钠的混合物，组成氧化还原体系，过硫酸铵和硫代硫酸钠的质量比1:1～3。

优选的，所述引发剂的用量为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺质量的0.2～0.5％。