一种疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法转让专利
申请号 : CN202111173746.9
文献号 : CN113845618B
文献日 : 2022-04-08
发明人 : 田兴友 , 郭宜铭 , 李潇潇 , 李坤 , 孙俊 , 王化 , 刘研研 , 张海宝 , 袁云 , 袁丽 , 曹宇翔
申请人 : 中科乐美科技集团有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法,其特征在于;包括以下步骤:
(1)将阳离子表面活性单体C4‑C28烷基甲基二烯丙基氯化铵加入疏水单体,搅拌均匀后获得混合液;
(2)在搅拌状态下,依次向甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵单体溶液中加入疏水单体与阳离子表面活性单体的混合液、金属离子螯合剂和去离子水,搅拌均匀后用酸调节反应液pH值并将反应液转入聚合反应釜中;
(3)向反应液中通入氮气一定时间并将反应液升温到引发温度,加入引发剂,利用氮气气流的作用使所述引发剂和反应液均匀混合,待反应体系发粘时,停止通氮,保温反应一段时间;
(4)升温至熟化温度保温熟化一段时间,得到疏水缔合型阳离子水溶性高分子胶体产物;将胶体进行造粒、烘干、粉碎,获得疏水缔合型阳离子水溶性高分子粉体产物;
甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵在反应溶液中的质量分数为30%‑65%;
疏水单体为C5‑C28烷基聚氧乙烯醚丙烯酸酯,C5‑C28烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯,C5‑C28烷基丙烯酰胺,C5‑C28烷基甲基丙烯酰胺,丙烯酸C5‑C28烷基酯,甲基丙烯酸C5‑C28烷基酯,丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵,甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵中的一种,疏水单体占甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵质量比例为0.01%‑2.0%;
阳离子表面活性单体为C4‑C28烷基甲基二烯丙基氯化铵,其占甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵质量比例为0.01%‑1.0%。
2.根据权利要求1所述疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法,其特征在于;金属离子螯合剂采用氨三乙酸三钠,占总单体的总质量分数为0.01%‑0.05%。
3.根据权利要求1所述疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法,其特征在于;采用磷酸调节反应液pH值至3.0‑5.0。
4.根据权利要求1所述疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法,其特征在于;所述引发剂体系为氧化‑还原引发剂和偶氮引发剂的组合,氧化‑还原引发剂中氧化剂为卤酸盐,为氯酸钠、溴酸钠、碘酸钠、氯酸钾、溴酸钾、碘酸钾中的一种,还原剂为亚硫酸钠,偶氮引发剂为偶氮二异丁腈,引发剂体系投加顺序为偶氮二异丁腈、卤酸盐和亚硫酸钠,投加间隔时间为1‑3min;
偶氮二异丁腈、卤酸盐和亚硫酸钠占单体的总质量分数分别为0.01%‑0.3%、0.01%‑
0.2%、0.01%‑0.2%。
5.根据权利要求1所述疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法,其特征在于;引发和聚合温度为40‑50℃,聚合反应保温时间为1‑5h。
6.根据权利要求1所述疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法,其特征在于;熟化温度为50‑65℃,熟化反应保温时间为1‑12h。
说明书 :
一种疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法
技术领域
背景技术
变控制、高吸水性等应用性能,因此可广泛应用于水处理、制浆造纸、油气开采、矿物洗选、
日化、农业等各行各业。特别地,在各种废污水、污泥处理方法中,混凝、絮凝法由于操作简
单,成本较低,处理效果稳定,在现阶段应用最为普遍。高效絮凝剂是混凝和絮凝工艺过程
的关键,而水溶性高分子是絮凝剂的主要品种,特别是阳离子水溶性高分子絮凝剂。目前水
处理市场所采用的水溶性高分子絮凝剂,大多以单一电荷性质、线性结构为主,面对带有疏
水颗粒的含油废水、带有较高有机颗粒含量的发酵液液渣分离、高温高盐环境下的磷化工、
钛化工、稀土分离等固液分离场合,往往由于性质或结构的限制,难以发挥絮凝作用。在水
溶性高分子分子链中加入功能型基团,可使之具有化学反应功能或抗盐、抗温等其它增强
功能,拓展其应用领域,增强其应用性能,是水溶性高分子在絮凝应用领域目前主要发展方
向。
的卷曲效应,强化其絮凝效能。疏水缔合水溶性高分子是一种亲水性大分子链上带有少量
疏水基团的水溶性高分子,其分子长链中的疏水基团相互作用使大分子链发生分子间和分
子内的缔合,形成可逆的三维物理交联网状结构,增强高分子与水中小分子的相互作用,提
高其絮凝能力。在盐溶液中,由于溶液极性增加,使疏水缔合作用增强,可表现出明显的抗
盐性能,由此,通过疏水缔合结构阳离子高分子絮凝剂的制备,可优化水溶性高分子产品结
构,提升产品质量,丰富高端产品种类和功能,拓展应用领域,提高应用性能和产品附加值。
合得到的疏水缔合高分子为疏水嵌段结构,但表面活性剂的存在会对得到的疏水缔合水溶
性高分子溶液性质产生影响,且不易去除,给疏水缔合阳离子水溶性高分子絮凝剂的应用
效能带来了影响。
发明内容
表面活性剂的胶束聚合方法,在聚合过程中疏水单体及阳离子表面活性单体均以嵌段的方
式进入阳离子高分子链中,获得的疏水缔合阳离子水溶性高分子具有比无规结构疏水缔合
高分子更强的疏水缔合作用,同时产品中无表面活性剂残留,溶液性质呈较强的疏水缔合
特征,可在高温高盐环境下获得较佳应用性能。
反应液pH值并将反应液转入聚合反应釜中;
一段时间;
酰胺(n=5‑28),n烷基甲基丙烯酰胺(n=5‑28),丙烯酸n烷基酯(n=5‑28),甲基丙烯酸n烷基
酯(n=5‑28),丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵,甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵中的
一种,疏水单体占甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵质量比例为0.01%‑2.0%。
量比例为0.01%‑1.0%。
酸钠、溴酸钠、碘酸钠、氯酸钾、溴酸钾、碘酸钾中的一种,还原剂为亚硫酸钠,偶氮引发剂为
偶氮二异丁腈,引发剂体系投加顺序为偶氮二异丁腈、卤酸盐和亚硫酸钠,投加间隔时间为
1‑3min。偶氮二异丁腈、卤酸盐和亚硫酸钠占单体的总质量分数分别为0.01%‑0.3%、0.01%‑
0.2%、0.01%‑0.2%。
加入疏水单体,搅拌均匀后获得混合液,在搅拌状态下依次向甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯
化铵单体溶液中加入疏水单体与阳离子表面活性单体的混合液、金属离子螯合剂和去离子
水,搅拌均匀后用酸调节反应液pH值并将反应液转入反应釜中,进一步分批加入引发剂引
发聚合,获得疏水缔合型阳离子水溶性高分子产物。本发明中,所提出的疏水缔合型阳离子
高分子的制备方法,采用了以阳离子活性单体作为表面活性剂的胶束聚合方法,疏水单体
存在于阳离子活性单体形成的胶束中并分散于阳离子单体甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化
铵溶液中,在聚合过程中疏水单体及阳离子表面活性单体均以嵌段的方式进入阳离子高分
子链中,获得的疏水缔合阳离子水溶性高分子具有比无规结构疏水缔合高分子更强的疏水
缔合作用,同时产品中无表面活性剂残留,溶液性质呈较强的疏水缔合特征,产物分子长链
在水溶液中形成可逆的三维物理交联网状结构,增强高分子与水中小分子的相互作用,提
高了絮凝能力,在盐溶液中,溶液极性增加使疏水缔合作用增强,表现出明显的抗温抗盐性
能,由此,本发明获得的疏水缔合阳离子高分子具有较强的絮凝效能及抗温抗盐性能。
附图说明
具体实施方式
明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例,都属于本发明保护的范围。
氨三乙酸三钠(NTA‑3Na)50g和去离子水25.8kg,搅拌均匀后用磷酸调节反应液pH值至3.5
并将反应液转入聚合反应釜中;
反应体系发粘时,停止通氮,40℃保温反应1h;
相对分子质量以特征粘度计5.92dL/g,测试方法为乌氏粘度法。
氨三乙酸三钠(NTA‑3Na) 40g和去离子水53.95kg,搅拌均匀后用磷酸调节反应液pH值至
4.5并将反应液转入聚合反应釜中;
匀混合,待反应体系发粘时,停止通氮,50℃保温反应3h;
物相对分子质量以特征粘度计5.02dL/g,测试方法为乌氏粘度法。
氨三乙酸三钠(NTA‑3Na) 10g和去离子水49.5kg,搅拌均匀后用磷酸调节反应液pH值至5.0
并将反应液转入聚合反应釜中;
待反应体系发粘时,停止通氮,45℃保温反应5h;
相对分子质量以特征粘度计4.87dL/g,测试方法为乌氏粘度法。
氨三乙酸三钠(NTA‑3Na) 40g和去离子水9.83kg,搅拌均匀后用磷酸调节反应液pH值至4.5
并将反应液转入聚合反应釜中;
反应体系发粘时,停止通氮,45℃保温反应3h;
物相对分子质量以特征粘度计5.12dL/g,测试方法为乌氏粘度法。
0.02kg;
氨三乙酸三钠(NTA‑3Na) 20g和去离子水85.7kg,搅拌均匀后用磷酸调节反应液pH值至4.0
并将反应液转入聚合反应釜中;
待反应体系发粘时,停止通氮,50℃保温反应5h;
物相对分子质量以特征粘度计3.95dL/g,测试方法为乌氏粘度法。
性高分子聚甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(PMAPTAC)、实施例1和实施例2的样品在不同
氯化钠含量和不同温度下的水溶液粘度,结果见图2和图3。进一步采用PMAPTAC、实施例1和
实施例2的样品对硅藻土悬浮液进行絮凝,絮凝沉淀后上清浊度对比结果见图4。
及25‑90℃温度下,表观粘度均明显高于普通阳离子水溶性高分子PMAPTAC,这说明本发明
获得的阳离子水溶液高分子在水溶液中由于疏水缔合作用形成了网状结构且处于伸展状
态,在不同含量盐溶液中和不同温度下均表现出明显的较高的表观粘度,这在絮凝、增稠等
应用场景,可获得较好的应用性能。从图4可看出,不同投加量下实施例1和实施例2的样品
对硅藻土悬浮液絮凝沉淀后的上清浊度均低于PMAPTAC的,体现了本专利公开的技术方案
相对于普通阳离子水溶性高分子PMAPTAC的絮凝应用优势,说明疏水缔合作用增强了样品
的絮凝性能。
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。