CN110655606B - 一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法 - Google Patents

一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110655606B
CN110655606B CN201911003975.9A CN201911003975A CN110655606B CN 110655606 B CN110655606 B CN 110655606B CN 201911003975 A CN201911003975 A CN 201911003975A CN 110655606 B CN110655606 B CN 110655606B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cationic
monomer
ultraviolet light
reaction device
cationic polyacrylamide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911003975.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110655606A (zh
Inventor
关庆庆
张东平
田芳
孙旭
罗明汉
孙晓旭
许加星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Institute of Technology
Original Assignee
Nanjing Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Institute of Technology filed Critical Nanjing Institute of Technology
Priority to CN201911003975.9A priority Critical patent/CN110655606B/zh
Publication of CN110655606A publication Critical patent/CN110655606A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110655606B publication Critical patent/CN110655606B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00—Polymerisation catalysts
    • C08F4/04—Azo-compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00—Polymerisation catalysts
    • C08F4/40—Redox systems

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法，该方法是在反应装置中依次加入去离子水、丙烯酰胺单体、阳离子单体和助溶剂至完全溶解，调节溶液pH值，在避光条件下向反应装置内边充入高纯氮气边加入不同光引发剂，混合均匀密封放置在匀速转盘上，依次在主波长254nm紫外光和主波长365nm紫外光下各反应一段时间，然后将产物经熟化、洗涤精制、干燥研磨即得粉末产品。本发明的特点在于将分解波长不同的光引发剂与对应波长紫外光进行耦合，充分发挥不同波长紫外光的优势，光引发剂的选择性强，聚合反应过程易于控制，能够控制自由基产生时段和产生速度，可制备出阳离子度高、溶解性能好、絮凝性能优良的CPAM。

Description

一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法
技术领域
本发明涉及以一种水溶液高分子聚合物的合成方法，具体涉及一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法。
背景技术
聚丙烯酰胺(PAM)是由丙烯酰胺(AM)单体均聚得到的高分子化合物，广义上的PAM还包括AM与其他单体共聚反应得到的共聚物，根据PAM所带电性不同可以细分成：非离子聚丙烯酰胺(NPAM)、两性型聚丙烯酰胺(ZPAM)、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)和阳离子聚丙酰胺(CPAM)。由于CPAM分子链上带有正电荷活性基团且为线性高分子聚合物，它可通过电性中和、吸附架桥等作用使水中胶体颗粒及悬浮物脱稳、絮凝而得到去除，具有良好的除浊、脱色等功能，广泛应用于污泥调理、印染废水等水处理领域当中。当前CPAM的主要制备方法有共聚合法和曼尼奇法。相对于曼尼奇法，通过共聚合法制得的CPAM的阳离子度较高，而且阳离子度可通过阳离子单体的使用量进行控制，因此是目前研究和应用最广泛的一类方法。
在共聚合法制备阳离子聚丙酰胺的过程中，也存在一定的难题，常用的阳离子单体如甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)或二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)等空间阻力大，聚合反应活性低，因此阳离子单体的转化率不够高，不仅造成原材料的浪费、提高絮凝剂的生产使用成本，而且产物的阳离子度通常不够高，影响CPAM的电中和性能，进而影响CPAM的絮凝性能。公开号为CN 102206303 A的发明专利“复合引发剂引发二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法”公开一种CPAM的制备方法，其特征在于产物相对分子质量高、产物阳离子度系列化程度高，采用的是复合引发剂，经三步升温引发聚合生成胶状产物，其原理在于由低温引发剂水溶性偶氮盐与高温引发剂过硫酸盐构成的复合引发剂，可实现分步引发自由基共聚反应，提高了引发效率，但是该方法也存在着耗能高、反应时间长(生产效率低)等缺陷。
紫外光引发是一种反应速率快、能耗低、操作简单的引发方式，是CPAM引发新方法。根据紫外光的波长不同，可以分为长波紫外光(UVA波段，波长为320-420nm)、中波紫外光(UVB波段，波长为275-320nm)、短波紫外光(UVC波段，波长为200-275nm)和真空紫外光(UVD波段，波长为100-200nm)。紫外光的光子能量与波长成反比，即波长越短，光子能量越高，短波紫外光通常是由低压紫外灯产生，光强较小，能量输出效率低。相反地，长波紫外光的光子能量相对小，但它通常是由高压紫外灯产生，光强较高，能量输出效率高。在引发制备CPAM的聚合反应中，短波紫外光的光子能量高易于引发聚合反应，但是短波紫外光所采用的紫外灯的功率小，反应速率慢，热量释放速度慢，产品的不易产生交联的问题，溶解性好，但是通常制备的CPAM分子量不够高。长波紫外光引发刚好相反，反应速率快，热量释放速度快，并且如果控制不当可能引起爆聚，使得制备出产品难以溶于水。不同的光引发剂具有不同的分解波长，不同类型光引发剂只在其特定波长范围内才能分解产生自由基引发聚合反应，光引发剂的选择性强，可通过控制波长来控制对应光引发剂是否产生自由基。因此，本发明旨在将分解波长不同的光引发剂与对应波长紫外光进行耦合，充分发挥两者的优势，可以通过控制自由基产生时段和产生速度，来控制聚合反应过程，并且有利于克服阳离子单体的空间阻力，保证反应体系内阳离子单体充分参与反应，能够制备出阳离子度高、相对分子量高、絮凝性能优良的CPAM，而且紫外光引发方式具有生产能耗低、生产效率高、操作简单易于控制等优点，本发明具有良好的市场应用前景。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是：提供一种阳离子聚丙烯酰胺的方法，该方法加入助剂种类少、用量低，CPAM溶解性能好、絮凝性能好，生产能耗低、生产效率高、操作简单易于控制。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型光引发体系制备阳离子聚丙烯酰胺的方法，其具体步骤如下：
第一步，在反应装置中依次加入去离子水、丙烯酰胺单体、阳离子单体和助溶剂尿素，经搅拌溶解均匀后调节溶液pH值至2.5-10；计阳离子单体和丙烯酰胺单体为总单体，反应体系中总单体质量分数为15％-60％，丙烯酰胺单体占总单体质量10％-90％，阳离子单体占总单体质量10％-90％；助溶剂尿素占总单体质量0.2‰-5‰；
第二步，在避光条件下，向反应装置一边充入高纯氮气排除反应装置中的空气，一边依次向上述溶液中添加占总单体质量1‰-5‰的2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure2959)粉末、占总单体质量0.02‰-1.00‰的偶氮二异丁脒盐酸盐(V 50)或偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(V 044)溶液，搅拌均匀并待反应装置中的空气完全排除后，将反应装置密封，密封后将反应装置放置在超声波仪中震荡2-10min；
本发明采用的两种光引发剂都只在对应波长紫外光下才会反应产生自由基引发聚合反应，即Irgacure 2959只在波长254nm紫外光下才会分解产生自由基，V 50或V044只在波长254nm紫外光下才会分解产生自由基，这两类光引发剂的选择性好，有利于聚合反应过程的控制。
第三步，在室温条件下，将第二步震荡后的反应装置放在匀速转动的转盘上，先在主波长254nm紫外光下照射反应10min-70min，再在主波长365nm紫外光下照射30-110min，静置熟化10min-180min，制得胶状阳离子聚丙烯酰胺；
由于光引发剂只在对应波长范围内才会分解反应产生自由基引发聚合反应，本发明采用的是两种分解波长不同的光引发剂与对应波长紫外光进行耦合，可以较好的控制聚合反应过程，具体原理如下。在反应初期，在波长为254nm的低压紫外光照射条件下，反应器内只有Irgacure 2959会发生反应，产生自由基引发聚合反应，由于本发明所采用的短波紫外光的功率低，产能效率低，尽管反应体系内引发剂浓度和单体的浓度都很高，但是反应速度依然能够得到有效地控制，反应体系产热量低，链增长能够均匀有序的进行，而不会出现爆聚的现象，得到产物的溶解性好。待反应进行到一定程度，关闭波长为254nm的低压紫外灯同时打开波长为365nm的高压紫外灯时，此时只有V50或V044才会反应产生自由基引发聚合反应，但此时聚合反应体系内的部分单体已经转化为聚合物，单体含量降低，出现爆聚的可能性大幅度降低，链增长依然能够均匀有序的进行，能够保证聚合产物线性好，即能够保证产品的溶解性；并且，由于长波紫外光穿透能力强，高压紫外灯的反应速率快，在反应后期提高能量的输出效率，促使引发剂加速引发，有利于克服阳离子单体的空间阻力，使反应体系中的阳离子单体反应进行完全，有利于以提高产物的特性粘度和阳离子度，而且还可以使产品中的残留单体减少，提高产品转化率，提高单体的利用效率，降低生产成本。若聚合反应只采用波长为254nm的低压紫外灯，尽管能够保证产品的溶解性，但是单体不能够充分参与反应，产物的特性粘度不够高，在絮凝过程中，这类絮凝剂的吸附架桥性能不够理想；若聚合反应只采用波长为365nm的高压紫外灯，聚合反应前期的聚合速度不易控制，制备出产品的溶解性难以保证；若采用氧化还原-偶氮引发剂与梯度增加的光强耦合，引发剂的选择性差，在聚合反应前期氧化还原引发剂与部分的偶氮引发剂都会反应产生自由基引发聚合反应，反应速度的控制效果较差，产物的溶解性不能够有效保证。而本发明采用的不同引发波长的引发剂与对应波长紫外光进行耦合，光引发剂的选择好，聚合反应过程控制效果好，并且能够充分发挥低压紫外光(λ＝254nm)与高压紫外光(λ＝365nm)的优势，同时有效的避免了两者的缺点，因此能够促使制备出的产品阳离子度高、溶解性好、絮凝性能优良。
第四步，将制得的胶状聚丙烯酰胺通过丙酮和酒精洗涤精制，在60℃或以下真空干燥箱中烘干后研磨，即得阳离子聚丙酰胺粉末产品。
进一步地，所述反应装置为石英材质，石英透光率高，提高紫外光和引发剂的使用率，因此可以在保证聚合度的前提下降低引发剂的添加量，减少聚合过程中分子链的交联，提高CPAM的转化率和分子量。
进一步地，所述助溶剂尿素以溶液形式添加，浓度范围为1.0×10-3g/ml-5×10- 2g/ml，这样能够帮助尿素充分的混匀在反应溶液当中，保证其能够充分发挥作用。
进一步地，V 50或V 044引发剂溶液浓度范围1×10-3g/ml-8.0×10-3g/ml，这能够帮助引发剂与单体充分混匀，并充分参与到聚合反应当中去。
进一步地，所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)或二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)中的一种。
进一步地，所述第二步中，超声波仪的功率为480W、产生超声的频率为40kHz，通过超声波的振荡使得反应体系各类物质充分混合均匀，促进聚合反应均匀有序的进行。
进一步地，所述第三步中，匀速转盘的转动速度为10-60s/r，这能够帮助反应体系受光照均匀，不同位置反应速度基本趋于一致。
进一步地，波长为254nm紫外灯的光强为0.1-1mW/cm2，在短波紫外光引发聚合反应时段，引发剂Irgacure 2959分解产生自由基引发聚合反应，此时反应体系内的剩余单体量较高，但由于该反应时段光强较弱，聚合反应温度维持在较低水平，反应进行的较为平缓，链增长可以均匀有序进行。
更进一步地，波长为365nm紫外光的光强为3-22mW/cm2，在长波紫外光引发聚合反应时段，偶氮类引发剂分解产生自由基引发聚合反应，该反应时段光强较高，由于聚合反应已经进行到一定程度，反应体系内的未反应单体浓度较低，长波紫外光的穿透性强，促使引发剂加速引发，有利于克服阳离子单体的空间阻力，使反应体系中的阳离子单体反应进行完全，有利于以提高产物的特性粘度和阳离子度，而且还可以使产品中的残留单体减少，提高产品转化率，提高单体的利用效率，降低生产成本。并且，由于此时未反应单体的浓度较低，聚合反应依然能够均匀有序的进行，难以出现分子链交联情况，产品线性好、溶解性好，产品絮凝性能好。
相对于现有技术，本发明至少具有如下优点：
1.光引发剂的选择性强，只在对应波长紫外光范围内才会分解产生自由基引发聚合反应进行，本发明将分解波长不同的光引发剂与对应波长紫外光进行耦合，充分发挥短波和长波紫外光的优势，本发明所采用的引发体系将使反应体系内保持一定浓度自由基，不仅能够保证链增长均匀有序进行，使产物的线性好、溶解性能优良；而且能够使得AM单体和阳离子单体充分参与聚合反应，在保证单体转化率的前提下提高产物的阳离子度和分子量，提高产物电中和作用和吸附架桥作用，达到提高产物的絮凝性能的目的。
2.本发明具有紫外光引发方式的优点，即光引发比热引发更易于控制，紫外光波长的调节比热引发更易于实现而且能量传播速度快且传播均匀，更有利于聚合反应的进行，不但简单节能，而且制备过程容易控制。同时，也具有反应速度快、反应能耗低的优点。
3.本发明提供的石英反应装置、超声波振荡和匀速转盘等方法，使各类助剂(尤其是引发剂)能够得以充分利用，因此添加量极低，在节约生产材料的同时能够有效避免副反应的发生；而且使得聚合反应进行得均匀、彻底，可以提升产品的絮凝性能。
本发明所选用的原材料均为市售材料，价格低廉，选取方便，可直接购买，因此，本发明提供的合成方法生产成本低、易于实现市场化。
附图说明
图1为AM与DMDAAC、DMC、DAC的反应方程式
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步地详细说明。
以下实施例中采用不同浓度HCl溶液作为无机酸，不同浓度NaOH溶液作为无机碱调节pH值，具体实施时也可采用现有技术中其他不影响聚合反应的无机酸和无机碱调节pH值。制备出CPAM的极限粘度、溶解时间参考《GB/T 31246-2014水处理剂阳离子型聚丙烯酰胺的技术条件和试验方法》测得，CPAM的转换率通过重量法测得。污泥比阻和泥饼含水率参考论文(Zheng H,Sun Y,Zhu C,et al.UV-initiated polymerization ofhydrophobically associating cationic flocculants:Synthesis,characterization,and dewatering properties[J].Chemical Engineering Journal,2013,234:318-326)测定。
实施例1：一种CPAM絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
第一步，在反应装置中依次加入去离子水、丙烯酰胺单体、阳离子单体DAC和助溶剂尿素，经搅拌溶解均匀后调节溶液pH值至2.5；计DAC单体和AM单体为总单体，反应体系中总单体质量分数为60％，丙烯酰胺单体占总单体质量10％，阳离子单体占总单体质量90％；助溶剂尿素占总单体质量5‰(以溶液形式添加，溶液浓度为5.0×10-2g/ml)；
第二步，在避光条件下，向反应装置一边充入高纯氮气排除反应装置中的空气，一边依次向上述溶液中添加占总单体质量5‰的Irgacure 2959粉末、占总单体质量0.02‰的V 50溶液(浓度为1×10-3g/ml)，搅拌均匀并待反应装置中的空气完全排除后，将反应装置密封，密封后将反应装置放置在超声波仪中震荡2min(超声波仪的功率为480W、产生超声的频率为40kHz)。
第三步，在室温条件下，将第二步震荡后的反应装置转速为10s/r的匀速转盘上，先在主波长为254nm光强为1mW/cm2紫外光下照射反应70min，再在主波长为365nm光强为22mW/cm2紫外光下照射30min，静置熟化180min，制得胶状阳离子聚丙烯酰胺。
第四步，将制得的胶状聚丙烯酰胺通过丙酮和酒精洗涤精制，在60℃真空干燥箱中烘干后研磨，即得阳离子聚丙酰胺粉末产品。
测得其极限粘度为7.3dL/g，转换率97.6％。
实施例2：一种CPAM絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
第一步，在反应装置中依次加入去离子水、AM单体、DMDAAC单体和助溶剂尿素，经搅拌溶解均匀后调节溶液pH值至9；计DMDAAC单体和AM单体为总单体，反应体系中总单体质量分数为15％，丙烯酰胺单体占总单体质量90％，阳离子单体占总单体质量10％；助溶剂尿素占总单体质量0.2‰(1.0×10-3g/ml)；
第二步，在避光条件下，向反应装置一边充入高纯氮气排除反应装置中的空气，一边依次向上述溶液中添加占总单体质量0.1‰的Irgacure 2959粉末、占总单体质量1.00‰的V 044溶液(浓度为8.0×10-3g/ml)，搅拌均匀并待反应装置中的空气完全排除后，将反应装置密封，密封后将反应装置放置在超声波仪中震荡10min(超声波仪的功率为480W、产生超声的频率为40kHz)。
第三步，在室温条件下，将第二步震荡后的反应装置放在匀速转动的转盘上，先在主波长为254nm光强为0.1mW/cm2+的紫外光下照射反应10min，再在主波长为365nm光强为3mW/cm2紫外光下照射110min，静置熟化180min，制得胶状阳离子聚丙烯酰胺。
第四步，将制得的胶状聚丙烯酰胺通过丙酮和酒精洗涤精制，在60℃真空干燥箱中烘干后研磨，即得阳离子聚丙酰胺粉末产品。
测得其极限粘度为18.2dL/g，转化率为99.2％。
实施例3：一种CPAM絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
第一步，在反应装置中依次加入去离子水、AM单体、DMC单体和助溶剂尿素，经搅拌溶解均匀后调节溶液pH值至4；计DMC单体和AM单体为总单体，反应体系中总单体质量分数为35％，丙烯酰胺单体占总单体质量70％，阳离子单体占总单体质量30％；助溶剂尿素占总单体质量3‰(溶液浓度3.6×10-3g/ml)；
第二步，在避光条件下，向反应装置一边充入高纯氮气排除反应装置中的空气，一边依次向上述溶液中添加占总单体质量0.5‰的Irgacure 2959粉末、占总单体质量0.3‰V50溶液(浓度为6.0×10-3g/ml)，搅拌均匀并待反应装置中的空气完全排除后，将反应装置密封，密封后将反应装置放置在超声波仪中震荡5min(超声波仪的功率为480W、产生超声的频率为40kHz)。
第三步，在室温条件下，将第二步震荡后的反应装置放在匀速转动的转盘上，先在主波长为254nm光强为1mW/cm2的紫外光下照射反应30min，再在主波长为365nm光强为20mW/cm2紫外光下照射50min，静置熟化120min，制得胶状阳离子聚丙烯酰胺。
第四步，将制得的胶状聚丙烯酰胺通过丙酮和酒精洗涤精制，在60℃或以下真空干燥箱中烘干后研磨，即得阳离子聚丙酰胺粉末产品。测得其极限粘度为22.1dL/g，转化率为99.5％。
实施例4-7与实施例1制备的阳离子聚丙酰胺粉末产品的步骤相同，不同之处仅在于参数的选择，具体见表1。
实施例4-7制备的阳离子聚丙酰胺粉末产品的极限粘度和转化率见表2。
表1
Figure BDA0002242191200000081
表2
Figure BDA0002242191200000082
表3.实施例3、实施例7与市售CPAM产品性能和污泥a脱水性能对比
Figure BDA0002242191200000091
为南京江宁某污水处理厂剩余污泥：污泥样品各指标结果为：含水率98.91％，密度0.985kg/L，pH值7.3。
通过实施例1-7和表格2可以看出，本发明方法制备的阳离子聚丙酰胺粉末产品具有阳离子度高、溶解性能好的CPAM。通过表3可以看出，相对于市售CPAM产品，自制的产品极限粘度更高、溶解时间更短，在进行污泥调理时，投加量更小，并且污泥脱水性能更优良。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步，在反应装置中依次加入去离子水、丙烯酰胺单体、阳离子单体和助溶剂尿素，经搅拌溶解均匀后调节溶液pH值至2.5-10；计阳离子单体和丙烯酰胺单体为总单体，反应体系中总单体质量分数为15-60%，丙烯酰胺单体占总单体质量60%-90%，阳离子单体占总单体质量10％-40％；助溶剂尿素占总单体质量0.2‰-5‰；
所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵中的一种；
第二步，在避光条件下，向反应装置一边充入高纯氮气排除反应装置中的空气，一边依次向上述溶液中添加占总单体质量0.1‰-5‰的2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮粉末、占总单体质量0.02‰-1.00‰的偶氮二异丁脒盐酸盐或偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐溶液，搅拌均匀并待反应装置中的空气完全排除后，将反应装置密封，密封后将反应装置放置在超声波仪中震荡2-10min；
所述偶氮二异丁脒盐酸盐或偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐引发剂溶液浓度范围1×10- 3g/ml-8.0×10-3g/ml；
第三步，在室温条件下，将第二步震荡后的反应装置放在匀速转动的转盘上，先在主波长254nm紫外光下照射反应10min-70min，再在主波长365nm紫外光下照射30-110min，静置熟化10-180min，制得胶状阳离子聚丙烯酰胺；
第四步，将制得的胶状聚丙烯酰胺通过丙酮和酒精洗涤精制，在60℃或以下真空干燥箱中烘干后研磨，即得阳离子聚丙酰胺粉末产品。
2.根据权利要求1所述的复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述反应装置为石英材质。
3.根据权利要求1所述的复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述助溶剂尿素以溶液形式添加，浓度范围为1.0×10 -3 g/ml-5×10 -2 g/ml。
4.根据权利要求1所述的复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述第二步中，超声波仪的功率为480W、产生超声的频率为40kHz。
5.根据权利要求1所述的复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述转盘的转动速度为10-60s/r。
6.根据权利要求1所述的复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：波长为254nm紫外灯的光强为0.1-1mW/cm2 。
7.根据权利要求1所述的复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法，其特征在于：波长为365nm紫外光的光强为3-22mW/cm2 。
CN201911003975.9A 2019-10-22 2019-10-22 一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法 Active CN110655606B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911003975.9A CN110655606B (zh) 2019-10-22 2019-10-22 一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911003975.9A CN110655606B (zh) 2019-10-22 2019-10-22 一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110655606A CN110655606A (zh) 2020-01-07
CN110655606B true CN110655606B (zh) 2021-12-21

Family

ID=69041478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911003975.9A Active CN110655606B (zh) 2019-10-22 2019-10-22 一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110655606B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110606915B (zh) * 2019-09-20 2021-01-29 江苏富淼科技股份有限公司 一种紫外光引发制备固体型水溶性高分子聚合物的方法
CN113388280B (zh) * 2021-08-03 2022-08-09 上海电动工具研究所（集团）有限公司 一种可紫外光固化的混合物
CN113583175A (zh) * 2021-08-05 2021-11-02 重庆工商大学 一种基于光敏剂强化可见光引发的絮凝剂制备方法
CN113698530B (zh) * 2021-10-28 2022-02-18 江苏富淼科技股份有限公司 一种高位阻系列阳离子固体型聚丙烯酰胺及其制备方法
CN114539480A (zh) * 2022-01-06 2022-05-27 海南扬航实业有限公司 一种环保型阳离子聚丙烯酰胺材料及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62235305A (ja) * 1986-04-04 1987-10-15 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 高分子量アクリル系重合体の製法
US7618565B2 (en) * 2001-08-16 2009-11-17 Polytechnic Institute Of New York University Lipobeads and their production
CN109705265B (zh) * 2019-01-02 2021-05-11 江苏富淼科技股份有限公司 一种用于丙烯酰胺水溶液聚合的引发方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110655606A (zh) 2020-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110655606B (zh) 一种复合光引发制备阳离子聚丙烯酰胺的方法
Ma et al. Flocculation properties and kinetic investigation of polyacrylamide with different cationic monomer content for high turbid water purification
Feng et al. Using ultrasonic (US)-initiated template copolymerization for preparation of an enhanced cationic polyacrylamide (CPAM) and its application in sludge dewatering
Zheng et al. UV-initiated polymerization of hydrophobically associating cationic flocculants: Synthesis, characterization, and dewatering properties
CN107151289B (zh) 一种光引发体系制备阳离子聚丙烯酰胺的方法
CN108483605B (zh) 一种改性天然多糖类重金属螯合捕集絮凝剂的制备方法
Liao et al. Ultrasound-assisted polymerization of P (AM-DMDAAC): Synthesis, characterization and sludge dewatering performance
CN101665554A (zh) 淀粉接枝共聚阳离子絮凝剂的制备方法
CN107814890A (zh) 一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法
CN102211804B (zh) 一种淀粉基絮凝剂的制备方法
CN105199044A (zh) 微波引发模板聚合制备阳离子聚丙烯酰胺的方法
CN107601820B (zh) 一种阳离子聚丙烯酰胺污泥脱水剂的制备方法
CN109021168A (zh) 一种利用等离子体引发合成壳聚糖基絮凝剂的方法
CN114685738A (zh) 一种温度响应性超支化嵌段絮凝剂的制备方法
CN113512143A (zh) 一种温敏响应型超支化絮凝剂的制备方法
CN113461129B (zh) 一种基于可见光聚合g-C3N4-过硫酸盐双引发絮凝剂的制备方法
CN102351993A (zh) 一种接枝丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的絮凝淀粉的制备方法
CN105622848B (zh) 一种等离子体引发合成除浊剂的制备方法及其应用
CN111635481B (zh) 一种以二氧化钛为引发剂制备壳聚糖基絮凝剂的方法
CN109734840B (zh) 一种基于β-CD的天然接枝絮凝剂的制备方法
CN1087020C (zh) 高吸水树脂的简易制造方法
CN1824682A (zh) 特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法
CN115073668A (zh) 一种固体型淀粉接枝阳离子聚丙烯酰胺及其制备方法
CN113461954A (zh) 一种超支化阴阳离子嵌段型絮凝剂的制备方法
CN101602828B (zh) 新型共聚季铵盐高分子絮凝剂的合成方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant