丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物物化性能和制备方法

[db:作者] / 2022-12-28 00:00

[物化性能]丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物属于阳离子型絮凝剂，是一种带有阳离子基团的线性高聚物，它的大分子链上所带的正电荷密度高，具有水溶性好、絮凝能力强、用量少、不污染环境等优点，已被广泛用于废水处理。

[制备方法]丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物是由丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵通过自由基聚合成的共聚物，反应式如下：

丙烯酰胺二甲基二烯丙基氯化铵共聚物可通过水溶液聚合、反相乳液聚合两种方法来制取，在共聚过程中，应注意两种单体在反应过程中的活性差异，避免因两种单体在长链上分布不均，引起的组分差异;另外，也要防止少量的二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)单体因侧基双链引发支化产生交联聚合物，所导致的共聚物水溶性下降的缺陷。

(1)水溶液聚合

罗文利等以过硫酸盐/脂肪胺氧化还原体系和特殊助剂引发二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)水溶液共聚合，制成了分子量较高且速溶的粉状共聚物。

步骤为将DMDAAC、AM、去离子水和助剂加入聚合瓶，搅拌溶解，脱氧，加入过硫酸盐/脂肪胺引发剂，置于恒温水浴中聚合反应4h，得到具有弹性的透明胶状体，经造粒、烘干、粉碎、过筛，得到粉状共聚物。

常青采用补加活泼单体法制得二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物。步骤为将一定量的DMDAAC单体溶于一定量的蒸馏水中，控制温度为20℃，充氮气20min，加入由A，B两组分组成的复合引发剂，其中A组分2%，B组分6%。在氮气保护下加入一定量的AM单体溶液，加量按AM与DMDAAC比率为0.22估算，并每隔10min补加一次，直到加完为止。此时单体总摩尔比为1：1，单体的最终总浓度达40%。以甲醇稀释后于丙酮介质中析出聚合物，分离后于70℃下恒温干燥。

(2)反相乳液聚合

反相乳液聚合是用非极性溶剂为连续相，聚合单体溶于水，然后借助于乳化剂分散于油相中，形成“油包水”(W/O)型的乳液而进行聚合。它为水溶性单体提供了一个具有高聚合速率和高分子质量产物的聚合方法。采用反相乳液聚合法可以制备丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物乳液和固体两种产品。

吴全才以偶氮二异丁腈(AIBN)、过硫酸铵(APS)和亚硫酸钠(SS)复合引发体系，利用反相乳液聚合法合成高固含量、高分子质量丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物胶乳产品。

具体步骤：在500mL四口瓶中安装搅拌器，导气管，冷凝器并置于超级恒温水浴槽中；将链烷烃、复合乳化剂及单体水溶液，用超高速剪切乳化机乳化，移入四口瓶中除氧30min，加入复合引发剂APS/SS/AIBN在30～60℃下反应4～6h，然后脱溶剂降温出料；当单体的质量浓度为46.5%左右，二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺单体的摩尔比为2：8，引发剂用量为单体总质量的0.05%时，所制备的共聚物胶乳的特性黏数为854.2dL/g，固含量为43.5%，产品的溶解时间小于3min，而且丙烯酰胺单体的含量≤0.7%。

廖刚用反相乳液聚合的方法合成的水溶性阳离子型聚合物二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)的共聚物。该聚合体系以煤油为分散介质，以Span80和OP10为乳化剂，以过硫酸钠和亚硫酸钠为引发剂。在油相/水相(V/V)为30：70、水相单体质量浓度为60%、DMDAAC：AM为1：1、乳化剂用量为6%、引发剂用量为0.2%、聚合温度为30℃的条件下聚合12h，聚合物的特性黏数达2.56dL/g。

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