丙烯酰胺类阳离子聚合物的合成方法

 随着我国对水污染治理力度的加大，各种水处理剂的应用范围日益广泛，消耗量迅速增长，在有机絮凝剂种类中，聚丙烯酰胺类药剂的应用量最大。其中，阴离子和非离子PAM占很大的比例，而阳离子类和各种改性PAM只占很小的比例，并且阳离子聚丙烯酰胺的种类较少。阳离子絮凝剂负电荷的胶体有优良的处理效果，广泛应用于浊度、色度、有机胶体的去除，在染色、造纸、食品发酵等工业废水以及污泥脱水等方面备受青睐。阳离子絮凝剂的开发和和应用日益受到人们的重视。丙烯酰胺类阳离子聚合物的合成通常有以下几种方法。
    一、丙烯酰胺与二烯丙基二甲基胺氯化物的共聚物
    二烯丙基二甲基胺氯化物(DADMAC)是一种季铵盐阳离子单体，聚合后可以得到水溶性阳离子聚合物，即poly-DADMAC，这种聚合物的分子量比较低，一般在100万以下，在国外广泛地用作混凝剂，并且具有良好的杀藻作用，但是这种混凝剂的应用成本比较高。为了提高它的絮凝性能，现在通常采用丙烯酰胺，丙烯酸等单体共聚的方法提高分子量，使之具有更好的絮凝性能。例如，DADMAC与丙烯酸、丙烯酸羟丙酯的共聚物(摩尔比87：10：3)，或DADMAC与丙烯酸的共聚物，是性能优异的两性聚合物，可以用于纸浆废水脱除油墨，除油等具有良好的效果。
    丙烯酰胺与二烯丙基胺氯化物的共聚物合成方法如下：将2. 89kg 60% DADMAC单体溶液，2. llkg 50% AM溶液，3.3lkg去离子水，27g 40%二乙基三胺五乙酸钠，2g 2，2'-偶氮双（N，N'-2-甲基异丁胺）盐酸盐，59偶氮双(-2-脒基丙烷)盐酸盐，279过硫酸钠，加入30升反应器中。反应器配有搅拌装置，加热套，抽真空接口，回流冷凝管，加料孔和反应过程中间加料。体系通过真空和曝气的方法驱除氧气，真空抽气和曝气重复三次，使体系完全达到无氧状态。首先，加热反应物，在搅拌过程中引发聚合，同时将反应器内的压力控制在50～55MPa，该反应是放热反应。一旦发现温度升高，加入剩余的11. 62kg 50%AM溶液及3. Og 2，2'一偶氮双（N，N'-2-甲基异丁胺）盐酸盐，加料速度应适当控制，所有丙烯酰胺加完后，保持温度在35℃，继续搅拌40min，通过通入氮气将反应压力控制在常压下，然后在30min内将0.5kg 10%的次亚磷酸钠溶液加入到凝胶产物中，并使之充分混合。在此过程中温度会逐渐升高至90℃，在此温度下继续保持2h，以便减少残留单体含量。将胶体产物破碎，在90℃的流化床中干燥50min，就可以得到单体分布均匀的颗粒状聚合物。聚合物在4%氯化钠溶液中的特性黏度可以达到16dl/g。
    另外也可以采用乳液聚合的方法，以亚硫酸钾和过硫酸铵氧化还原体系引发反应，制备丙烯酰胺与二烯丙基二甲基胺氯化物。单体中的杂质对于聚合有很大的影响。为了制备高分子量的共聚物，应该严格控制丙烯酰胺中金属离子，三丙基胺、甲氧基醌以及二烯丙基二甲基胺氯化物中烯丙基二甲基胺、二甲基胺、烯丙基醇等杂质的含量。