專利名稱：二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子化合物的制備及環(huán)保工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種紫外光照射條件下引發(fā)制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
有機(jī)高分子聚合物ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物(diallyl dimethylammonium chloride and acrylamide,PDA),是陽(yáng)離子單體ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺單體聚合生成的具有五元環(huán)或六元環(huán)結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子聚合物，具有正電荷密度高、陽(yáng)離子單元結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水溶性好等特點(diǎn)。主要用于污水處理、石油エ業(yè)等領(lǐng)域。多年來(lái)，PDA的制備エ藝研究逐漸成熟，建立了多種エ藝路線，但傳統(tǒng)的PDA生產(chǎn)エ藝仍然存在ー些不足，如水溶液聚合法中，雖然生產(chǎn)成本較低，易于エ業(yè)化生產(chǎn)，但產(chǎn)物溶解性較差，產(chǎn)物分子量分布的均勻性有待進(jìn)ー步提高；反相乳液聚合法也存在水浴加熱時(shí)間長(zhǎng)，能耗大等特點(diǎn)，在當(dāng)前國(guó)家大力提倡節(jié)能減排的形勢(shì)下，選擇低能耗制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法，是本領(lǐng)域內(nèi)研究人員急需解決的問(wèn)題。而紫外光引發(fā)作為ー種新型的高新技術(shù)，具有技術(shù)先進(jìn)，操作簡(jiǎn)單，所需活化能較低，室溫下就能快速引發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，高效節(jié)能，符合國(guó)家環(huán)保戰(zhàn)略要求，具有潛在廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種無(wú)需水浴加熱，設(shè)備簡(jiǎn)單，易于エ業(yè)化生產(chǎn)的制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法。本發(fā)明方法包括如下順序的步驟
(O室溫下，將一定量的油酸失水山梨醇酯即Span-80、聚氧こ烯山梨糖醇酐單油酸酯即Tween-80、液體石蠟按一定比例混合均勻加入到反應(yīng)容器中，其質(zhì)量濃度分別控制在總反應(yīng)物的 O. I 2. 0%、0· I 2. 0%、10 50% ；
(2)再依次按比例加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體水溶液到反應(yīng)容器中，控制總単體的質(zhì)量濃度為總反應(yīng)物的10 40%，高速攪拌使其混合均勻，常溫乳化20 60min ；
(3)停止攪拌后，再加入引發(fā)劑亞硫酸氫鈉和過(guò)硫酸銨，兩者總的質(zhì)量濃度控制在總反應(yīng)物的O. 01 O. 5%，繼續(xù)乳化20 60min ；
(4)再加入lmol/L的こニ胺四こ酸ニ鈉鹽即EDTA水溶液作為絡(luò)合劑，質(zhì)量濃度控制在總反應(yīng)物的O. 02% O. 5% ；
(5)通入氮?dú)?0 60min達(dá)到去除氧氣的目的；
(6)將上ー步處理后所得產(chǎn)物置于紫外燈光照射下進(jìn)行引發(fā)，常溫下照射20 120min,熟化30 120min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物；
(7)將一定量的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進(jìn)行脫乳處理；、(8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用無(wú)水こ醇洗滌，干燥后粉碎成粉狀固體即得產(chǎn)品。
更具體地說(shuō)，步驟(2)中，ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體的摩爾比為10 90 90 10。步驟(6)所述紫外燈是采用IOOw 2000w的高壓汞燈，其波長(zhǎng)220nm 2000nm，主波長(zhǎng)365nm。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供上述方法制備的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的應(yīng)用，即將固體產(chǎn)物配成溶液后用于去除水環(huán)境中的金屬Cu2+離子。本發(fā)明方法制備的聚合產(chǎn)物陽(yáng)離子度為10 90%，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在
(I)本發(fā)明制備方法采用紫外光照射引發(fā)聚合エ藝，紫外光引發(fā)聚合反應(yīng)所需活化能較低，在室溫下就能快速引發(fā)聚合，具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。(2)紫外光引發(fā)可以克服水溶液加熱過(guò)程中導(dǎo)致受熱不均的缺點(diǎn)，可以使產(chǎn)物特性粘度分布更為均勻。(3)利用紫外光引發(fā)聚合制備PDA的技術(shù)先進(jìn)，所需設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、投資少，有利于エ業(yè)化生產(chǎn)。(4)通過(guò)本發(fā)明制備的PDA產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，易于保存，溶解性能好，便于使用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的描述。實(shí)施例I :
(1)室溫下，首先將l.OgSpan80、0.5g Tween80、30. Og液體石蠟混合均勻加入到反應(yīng)容器中；
(2)再依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體17.5g (質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%)和丙烯酰胺単體
11.5g (將其溶于15mL蒸懼水中),高速攪拌使其混合均勻乳化30min ；
(3)停止攪拌后，再加入引發(fā)劑亞硫酸氫鈉O.Ig和過(guò)硫酸銨O. 08g,乳化30min ；
(4)乳化后加入絡(luò)合劑I.OmoI/L的EDTA水溶液O. 5mL ;
(5)通入氮?dú)?0min達(dá)到去除氧氣的目的；
(6)將其置于紫外光反應(yīng)裝置中，用500W的汞紫外燈照射，反應(yīng)60min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物；
(7)將50mL的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進(jìn)行脫乳處理；
(8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用30mL無(wú)水こ醇洗漆；
O)用烏氏粘度計(jì)測(cè)定其特性粘度為6. 2dL/g ；
(10)將ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉狀固體使用。實(shí)施例2:
(1)室溫下，首先將l.OgSpan80、0.5g Tween80、30. Og液體石蠟混合均勻加入到反應(yīng)容器中；
(2)再依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體15.Og (質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%)和丙烯酰胺単體15. Og (將其溶于15mL蒸懼水中),高速攪拌使其混合均勻乳化30min ；(3)停止攪拌后，再 加入引發(fā)劑亞硫酸氫鈉O.Ig和過(guò)硫酸銨O. 08g,乳化30min ；
(4)乳化后加入絡(luò)合劑I.OmoI/L的EDTA水溶液O. 6mL ；
(5)通入氮?dú)?0min達(dá)到去除氧氣的目的；
(6)將其置于紫外光反應(yīng)裝置中，用500W的汞紫外燈照射，反應(yīng)60min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物；
(7)將50mL的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進(jìn)行脫乳處理；
(8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用30mL無(wú)水こ醇洗漆；
O)用烏氏粘度計(jì)測(cè)定其特性粘度為7. 2dL/g ；
(10)將ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉狀固體使用。實(shí)施例3:
(1)室溫下，首先將l.OgSpan80、0.5g Tween80、30. Og液體石蠟混合均勻加入到反應(yīng)容器中；
(2)再依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體17.5g (質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%)和丙烯酰胺単體
11.5g (將其溶于15mL蒸懼水中),高速攪拌使其混合均勻乳化30min ；
(3)停止攪拌后，再加入引發(fā)劑亞硫酸氫鈉O.12g和過(guò)硫酸銨O. 06g,乳化30min ；
(4)乳化后加入絡(luò)合劑I.OmoI/L的EDTA水溶液O. 6mL ；
(5)通入氮?dú)?0min達(dá)到去除氧氣的目的；
(6)將其置于紫外光反應(yīng)裝置中，用500W的汞紫外燈照射，反應(yīng)70min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物；
(7)將50mL的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進(jìn)行脫乳處理；
(8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用30mL無(wú)水こ醇洗漆；
O)用烏氏粘度計(jì)測(cè)定其特性粘度為7. 3dL/g ；
(10)將ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉狀固體使用。將本發(fā)明產(chǎn)物應(yīng)用于對(duì)水中Cu2+離子的去除
首先，分析待處理水中Cu2+離子的含量；
其次，根據(jù)水中Cu2+離子的含量計(jì)算ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物的反應(yīng)量，水中所含投加的絮凝劑ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物的量為O. 10 20mg/L。第三，去除過(guò)程為
(I)將含有Cu2+離子的水輸送至反應(yīng)器中，按上述反應(yīng)比例，通過(guò)加藥管向反應(yīng)器中投加絮凝劑ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物；同吋，啟動(dòng)攪拌器將上述水體和所述絮凝劑充分?jǐn)嚢瑁?以300r/min的速度攪拌I分鐘，然后再以100r/min的速度攪拌3分鐘)，通過(guò)絮凝劑的絮凝作用從而使水環(huán)境當(dāng)中的Cu2+離子濃度下降50%以上。(2)將步驟(I)處理的水體，靜置I IOh ;通過(guò)絮凝沉降作用使水中絮凝劑ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物及其吸附物沉降到底部。表一是應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例產(chǎn)物去除水中Cu2+離子的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備方法，其特征在于包括如下順序的步驟 (O室溫下，將一定量的油酸失水山梨醇酯即Span-80、聚氧こ烯山梨糖醇酐單油酸酯即Tween-80、液體石蠟按一定比例混合均勻加入到反應(yīng)容器中，其質(zhì)量濃度分別控制在總反應(yīng)物的 O. I 2. 0%、0· I 2. 0%、10 50% ； (2)再依次按比例加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體水溶液到反應(yīng)容器中，控制總単體的質(zhì)量濃度為總反應(yīng)物的10 40%，高速攪拌使其混合均勻，常溫乳化20 60min ； (3)停止攪拌后，再加入引發(fā)劑亞硫酸氫鈉和過(guò)硫酸銨，兩者總的質(zhì)量濃度控制在總反應(yīng)物的O. 01 O. 5%，繼續(xù)乳化20 60min ； (4)再加入lmol/L的こニ胺四こ酸ニ鈉鹽即EDTA水溶液作為絡(luò)合劑，質(zhì)量濃度控制在總反應(yīng)物的O. 02% O. 5% ； (5)通入氮?dú)?0 60min達(dá)到去除氧氣的目的； (6)將上ー步處理后所得產(chǎn)物置于紫外燈光照射下進(jìn)行引發(fā)，常溫下照射20 120min,熟化30 120min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物； (7)將一定量的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進(jìn)行脫乳處理； (8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用無(wú)水こ醇洗滌，干燥后粉碎成粉狀固體即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備方法，其特征在于步驟(2)中，ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體的摩爾比為10 90 :90 10。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的制備方法，其特征在于步驟(6)所述紫外燈是采用IOOw 2000w的高壓汞燈，其波長(zhǎng)220nm 2000nm，主波長(zhǎng)365nm。
4.一種如權(quán)利要求I所述方法制備的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的應(yīng)用，其特征在于將固體產(chǎn)物配成溶液后用于去除水環(huán)境中的金屬Cu2+離子。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種紫外光引發(fā)制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法。本發(fā)明采用紫外光照射的方式，以二甲基二烯丙基氯化銨單體和丙烯酰胺單體為原料，亞硫酸氫鈉和過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，Span80-Tween80為復(fù)合乳化劑，液體石蠟為連續(xù)相，通過(guò)反向乳液聚合生成白色膠乳狀產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)丙酮脫乳，無(wú)水乙醇洗滌后干燥、粉碎得到二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物粉狀產(chǎn)物，將其應(yīng)用于處理水環(huán)境當(dāng)中的Cu2+離子，取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。采用本發(fā)明方法制備的產(chǎn)物溶解性能好，適用范圍廣，可廣泛用于石油開(kāi)采、污水處理等多個(gè)行業(yè)。
文檔編號(hào)C08F220/56GK102633937SQ20121014718
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者任伯幟, 盧鏡丞, 周義, 周紅桃, 張鵬 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)