聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法，所述聚丙烯酰胺絮凝剂含有由1-乙烯基咪唑、1-乙烯基咪唑型季铵盐以及丙烯酰胺共聚所得的聚合物，稳定性好并具有很好的絮凝作用。此外，向所述聚丙烯酰胺絮凝剂中加入二溴封端的聚季铵盐预聚物，可提供微交联作用，从而进一步提升聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝效果。

【技术实现步骤摘要】
聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法
本专利技术涉及聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法。更具体地，本专利技术涉及一种具有强絮凝效果的微交联聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法。
技术介绍
絮凝是污水处理过程的重要技术环节，某些情况下仅凭絮凝过程就能独自完成废水处理。因此，絮凝剂是废水处理新工艺与新材料研制开发的重要方面，相应的产品数量庞大、品种繁多。与其它絮凝剂相比，聚丙烯酰胺及其衍生物类絮凝剂具有用量少、絮凝速度快、污泥生成量少等优点，在水处理、特别是废水处理方面的应用十分广泛，并仍在快速发展。现有技术中，常常通过引入季铵盐基团，可以形成双阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，并提高絮凝效果。但是，目前使用的季铵盐基团大多为三甲胺或三乙胺型，稳定性较差，尤其是在高PH值下。此外，现有技术中的聚丙烯酰胺絮凝剂一般为线性聚合物，不含交联剂，因此对絮凝效果的提升也非常有限。因此，非常需要通过配方的改进，开发一种稳定性强且具有很好絮凝效果的微交联聚丙烯酰胺絮凝剂。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的一个方面提供聚丙烯酰胺絮凝剂，含有以下通式(1)重复单元的聚合物：；（1）式(1)中，Y为Cl或Br；q为2～15的整数；m、n和p是0～20的整数，它们可以相同或不同，且0<n/m+p+n≤0.3，0<m/m+p+n≤0.2，其中m+p+n≠0。在一种实施方式中，所述聚丙烯酰胺絮凝剂中，通式(1)重复单元的聚合物的的数均分子量为5,000～1,000,000；优选地，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的数均分子量为50,0000～800,000。在一种实施方式中，所述的聚丙烯酰胺絮凝剂，还含有以下通式(2)重复单元的聚合物：；（2）式（2）中，r为3～16的整数；s为1～20的整数。在一种实施方式中，所述聚丙烯酰胺絮凝剂中，通式(2)重复单元的聚合物与通式(1)重复单元的聚合物的重量比为0.001～0.03；优选地，所述聚丙烯酰胺絮凝剂中，通式(2)重复单元的聚合物与通式(1)重复单元的聚合物的重量比为0.002～0.01。本专利技术的另一个方面提供聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，包括：提供通式(1)重复单元的聚合物和水，并将其溶解得到。在一种实施方式中，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法中，通式(1)重复单元的聚合物与水的重量比为0.3～0.8。在一种实施方式中，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，还包括：提供通式(1)重复单元的聚合物、通式(2)重复单元的聚合物和水，并将其混合溶解得到。优选地，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法中，通式(1)重复单元的聚合物、通式(2)重复单元的聚合物的重量和与水的重量的比为0.3～0.8。参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。具体实施方式参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公开内容。在以下说明书和权利要求书中会提及大量术语，这些术语被定义为具有以下含义。单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任选地”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本专利技术并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本专利技术不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。为了解决上述问题，本专利技术的一个方面提供聚丙烯酰胺絮凝剂，含有以下通式(1)重复单元的聚合物：；（1）式(1)中，Y为Cl或Br；q为2～15的整数；m、n和p是0～20的整数，它们可以相同或不同，且0<n/m+p+n≤0.3，0<m/m+p+n≤0.2，其中m+p+n≠0；其中，所述“它们可以相同或不同”是指每一个重复单元中的m、n和p可以相同，也可以不同；而所述“0<n/m+p+n≤0.3，0<m/m+p+n≤0.2，其中m+p+n≠0”中的m、n和p，则是以聚合物总体而言三者的比例。制备所述通式(1)重复单元的聚合物的方法为：(1)、在100ml三颈瓶中，加入1-乙烯基咪唑以及下式所示的1-卤代烷基化合物，40℃下反应24小时得到1-乙烯基咪唑型季铵盐；式中，Y为Cl或Br；q为2～15的整数；优选地，所述1-卤代烷基化合物选自1-溴代辛烷、1-溴代壬烷、1-溴代癸烷、1-溴代十一烷、1-溴代十二烷、1-溴代十三烷、1-溴代十四烷、1-溴代十五烷、1-溴代十六烷、1-氯代辛烷、1-氯代壬烷、1-氯代癸烷、1-氯代十一烷、1-氯代十二烷、1-氯代十三烷、1-氯代十四烷、1-氯代十五烷以及1-氯代十六烷中的一种；更优选地，所述1-卤代烷基化合物选自1-溴代十五烷、1-溴代十六烷、1-氯代十五烷以及1-氯代十六烷中的一种。(2)、将步骤(1)所得的1-乙烯基咪唑型季铵盐与1-乙烯基咪唑以及丙烯酰胺混合后，加入有机溶剂溶解，然后加入聚合催化剂AIBN进行聚合反应，得到通式(1)重复单元的聚合物；作为本专利技术的优选方案，步骤(1)按以下方式进行：在100ml三颈瓶中，依次加入0.1mol的1-乙烯基咪唑以及0.1mol的1-卤代烷基化合物，然后升温至40℃反应24小时即得1-乙烯基咪唑型季铵盐。步骤(2)按以下方式进行：在100ml三颈瓶中，依次加入上述1-乙烯基咪唑型季铵盐与1-乙烯基咪唑以及丙烯酰胺，然后加入溶剂DMF，待完全溶解后，加入引发剂并通氮气保护，0.5小时后，升温50℃～80℃反应24小时，然后减压蒸馏去除DMF，即得通式（1）重复单元的聚合物。在一种实施方式中，上述聚丙烯酰胺絮凝剂中，通式(1)重复单元的聚合物的数均分子量为5,000～1,000,000；优选地，所述聚丙烯酰胺絮凝剂的数均分子量为50,0000～800,000。由于咪唑型季铵盐具有很强的稳定性，因此由其制备的絮凝剂具有更广泛的应用范围，尤其是在高PH的条件下，因此可以提供本专利技术的有益技术效果。在一种实施方式中，上述的聚丙烯酰胺絮凝剂，还含有以下通式(2)重复单元的聚合物：；（2）式（2）中，r为3～16的整数；s为1～20的整数。制备所述通式(2)重复单元的聚合物的方法为：在100ml三颈瓶中，加入1,4-二甲基哌嗪、过量的如下式所示的二溴代烷基化合物以及溶剂DMF，40℃下反应24小时后，减压蒸馏去除溶剂得到通式(2)重复单元的聚合物；式中，r为3～16的整数；优选地，所述二溴代烷基化合物选自1，8-二溴代辛烷、1，9-二溴壬烷、1，10-二溴癸烷、1，11-二溴十一烷、1，12-二溴十二烷、1，13-二溴十三烷、1，14-二溴十四烷、1，15-二溴十五烷、1，16-二溴十六烷中的一种；更优选地，所述二溴代烷基化合物选自1，14-二溴十四烷、1，15-二溴十五烷、1，16-二溴十六烷中的一种。在一种实施方式中，所述聚丙烯酰胺絮凝剂中，通式(2)重复单元的聚合物与通式(1)重复单元的聚合物的重量比为0.001～0.03；优选地，所述聚丙烯酰胺絮凝剂中，通式(2)重复单元的聚合物与本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚丙烯酰胺絮凝剂，含有以下通式(1)重复单元的聚合物：；（1）式(1)中，Y为Cl或Br； q为2～15的整数；m、n和p是0～20的整数，它们可以相同或不同，且0<n/m+p+n≤0.3，0<m/m+p+n≤0.2，其中m+p+n≠0。

【技术特征摘要】
1.聚丙烯酰胺絮凝剂，含有以下通式(1)重复单元的聚合物：（1）；式(1)中，Y为Cl或Br；q为2～15的整数；m、n和p是0～20的整数，它们可以相同或不同，且0<n/m+p+n≤0.3，0<m/m+p+n≤0.2，其中m+p+n≠0；所述的聚丙烯酰胺絮凝剂，还含有以下通式(2)重复单元的聚合物：（2）；式（2）中，r为3～16的整数；s为1～20的整数。2.如权利要求1所述的聚丙烯酰胺絮凝剂，其中，通式(1)重复单元的聚合物的数均分子量为5,000～1,000,000。3.如权利要求2所述的聚丙烯酰胺絮凝剂，其中，通式(1)重复单元的聚合物的数均分子量为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：高彦成，
申请(专利权)人：上海众荣新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31