一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法。該方法包括如下步驟：（1）將烯丙胺鹽酸鹽與二甲基二烯丙基氯化銨混合后溶于水中，制得溶液A；（2）向溶液A中加入過硫酸鉀，除去溶液中的氧氣，聚合反應，制得溶液B；（3）將溶液B滴加入無水乙醇中，取沉淀，無水乙醇洗滌后，干燥，制得高電荷密度水溶性聚合物。通過本發(fā)明的方法制備的高電荷密度水溶性聚合物，由于在大分子中含有伯胺鹽和季銨鹽結構，具有優(yōu)良吸附性能，在石油開采和水處理領域具有較好的應用前景。
【專利說明】一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法，屬于水溶性高分子合成【技術領域】。
【背景技術】
[0002]高電荷密度水溶性陽離子聚合物不僅可以在石油開采中應用為頁巖穩(wěn)定劑和采出液中反相破乳劑，而且在水處理行業(yè)有著較好的應用前景。聚烯丙基胺的每個結構單元中都包含一個胺基，非常容易與水形成氫鍵，表現(xiàn)出良好的水溶性。胺基非?；顫?，容易經過化學改性得到新的功能高分子材料，是目前在工業(yè)上應用比較廣泛的一種水溶性高分子。但是由于烯丙基氫和自由基的自阻聚作用，烯丙基化合物通過一般的自由基反應很難聚合，得到的聚合物產量和分子量都比較低。胺基的存在使烯丙基上的氫更加活潑，所以烯丙基胺不能直接進行自由基聚合或離子聚合。
[0003]中國專利文獻CN102939149A (申請?zhí)?01180028625.3)公開了用于制備分散體
的方法，所述分散體包含小直徑的高電荷密度陽離子聚合物和去污表面活性劑的液晶。該聚合物單體為(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基丙酯、(甲基)丙烯酸二叔丁基氨乙酯、二甲基氨基甲基(甲基)丙烯酰胺、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、乙撐亞胺、乙烯胺、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、(甲基)丙烯酸三甲基氯化銨乙酯、(甲基)丙烯酸三甲基硫酸銨乙酯等。
[0004]但上述技術方案制得的高電荷密度陽離子聚合物在吸附性能等方面仍無法滿足相應的需求。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法。
[0006]術語說明
[0007]單體:烯丙胺鹽酸鹽與二甲基二烯丙基氯化銨統(tǒng)稱為單體。
[0008]本發(fā)明技術方案如下:
[0009]一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法，包括如下步驟:
[0010](I)將烯丙胺鹽酸鹽與二甲基二烯丙基氯化銨混合后溶于水中，烯丙胺鹽酸鹽與二甲基二烯丙基氯化銨的摩爾比為(0.7~1.3):1，制得溶液A ;
[0011](2)向步驟(1)中制得的溶液A中加入過硫酸鉀(KPS)，所述過硫酸鉀的加入量為單體用量的5% (摩爾百分比)，除去溶液中的氧氣，加熱至60 V~75°C，在氮氣氛圍下，聚合反應10~24小時，制得溶液B ；
[0012](3)將步驟(2)制得的溶液B滴加入無水乙醇中，取沉淀，無水乙醇洗滌后，在無水乙醇中浸泡10~30h，取出剪碎后，干燥，制得高電荷密度水溶性聚合物。該高電荷密度水溶性聚合物為淡黃色粉末。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(1)中單體濃度為2~8mol/L。[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(1)中除去溶液中的氧氣的步驟為:向溶液中通入氮氣0.5~I小時。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中洗滌次數(shù)為不少于3次，在無水乙醇中浸泡24h。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中干燥時間至少為48h。
[0017]上述實驗方法如無特殊說明，均為本領域常規(guī)方法；所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0018]有益效果
[0019]1、本發(fā)明將烯丙胺鹽酸鹽(AH)與二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)在水溶液中自由基聚合，二甲基二烯丙基氯化銨具有和烯丙基胺類似的結構，容易通過自由基聚合形成五元環(huán)結構，聚合容易引發(fā)，制備的一系列高分子鏈含有豐富陽離子電荷密度的一類水溶性聚合物，具有優(yōu)良吸附性能，在石油開采和水處理領域具有較好的應用前景。
[0020]2、本發(fā)明所述的制備方法，聚合反應在水溶液中進行，安全無毒，轉化率較高，聚合物溶液在無水乙醇中較易沉出，后處理簡單。
[0021]3、本發(fā)明所述的制備方法制得的陽離子度水溶性聚合物，在大分子側鏈中引入了伯胺，具有著廣闊的應用前景。
[0022]4、本發(fā)明所述的制備方法，原料易得，合成簡單，產率較高，反應溫和，單體儲存方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
`[0023]圖1為實施例1制得的聚(丙基胺鹽酸鹽一二甲基二烯丙基氯化銨)的核磁共振圖:
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明，但本發(fā)明所保護范圍不限于此。
[0025]原料說明
[0026]實例中所述的烯丙胺鹽酸鹽(純度60%)、二甲基二烯丙基氯化銨(純度60%)購自鄒平銘興化學試劑有限公司；
[0027]過硫酸鉀(KPS)購自北京盛達化學試劑有限公司；
[0028]無水乙醇購自西隴化學試劑有限公司。
[0029]實施例1
[0030]一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法，包括如下步驟:
[0031](I)將7.0克烯丙胺鹽酸鹽與1.35克二甲基二烯丙基氯化銨混合后溶于水中，制得單體濃度(烯丙胺鹽酸鹽與二甲基二烯丙基氯化銨的濃度之和)為5mol/L的溶液A ;
[0032](2)向步驟(1)中制得的溶液A中加入0.675克過硫酸鉀(即5)，通N230分鐘除去溶液中的氧氣，油浴加熱至60°C，在氮氣氛圍下，聚合反應24小時，制得溶液B ;
[0033](3)將步驟(2)制得的溶液B滴加入無水乙醇中，取沉淀，無水乙醇洗滌3次后，在無水乙醇中浸泡24h，取出剪碎后，干燥48h，制得高陽離子度水溶性聚合物，即聚(丙基胺鹽酸鹽一二甲基二烯丙基氯化銨)。
[0034]制得的高電荷密度水溶性聚合物為淡黃色粉末，產率為82%，分子量為3100。經檢測，核磁共振圖如圖1所示。
[0035]實施例2
[0036]一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法，包括如下步驟:
[0037](1)將6.23克烯丙胺鹽酸鹽與2.7克二甲基二烯丙基氯化銨混合后溶于水中，制得單體濃度為5mol/L的溶液A ;
[0038](2)向步驟(1)中制得的溶液A中加入0.675克過硫酸鉀(即5)，通N230分鐘除去溶液中的氧氣，油浴加熱至60°C，在氮氣氛圍下，聚合反應24小時，制得溶液B ;
[0039](3)將步驟(2)制得的溶液B滴加入無水乙醇中，取沉淀，無水乙醇洗滌3次后，在無水乙醇中浸泡24h，取出剪碎后，干燥48h，制得高陽離子度水溶性聚合物，即聚(丙基胺
鹽酸鹽一二甲基二烯丙基氯化銨)。
[0040]制得的高電荷密度水溶性聚合物為淡黃色粉末，產率為86%，分子量為2000。
[0041]實施例3
[0042]一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法，包括如下步驟:
[0043](1)將5.45克烯丙胺鹽酸鹽與4.05克二甲基二烯丙基氯化銨混合后溶于水中，制得單體濃度為5mol/L的溶液A ;
[0044](2)向步驟(1)中制得的溶液A中加入0.675克過硫酸鉀(即5)，通N230分鐘除去溶液中的氧氣，油浴加熱至75°C，在氮氣氛圍下，聚合反應10小時，制得溶液B ;
[0045](3)將步驟(2)制得的溶液B滴加入無水乙醇中，取沉淀，無水乙醇洗滌4次后，在無水乙醇中浸泡24h，取出剪碎后，干燥60h，制得高陽離子度水溶性聚合物，即聚(丙基胺
鹽酸鹽一二甲基二烯丙基氯化銨)。
[0046]制得的高電荷密度水溶性聚合物為淡黃色粉末，產率為90%，分子量為4500。
[0047]實施例4
[0048]一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法，包括如下步驟:
[0049](1)將4.67克烯丙胺鹽酸鹽與5.4克二甲基二烯丙基氯化銨混合后溶于水中，制得單體濃度為5mol/L的溶液A ;
[0050](2)向步驟(1)中制得的溶液A中加入0.675克過硫酸鉀(即5)，通N230分鐘除去溶液中的氧氣，油浴加熱至75°C，在氮氣氛圍下，聚合反應10小時，制得溶液B ;
[0051](3)將步驟(2)制得的溶液B滴加入無水乙醇中，取沉淀，無水乙醇洗滌4次后，在無水乙醇中浸泡24h，取出剪碎后，干燥50h，制得高陽離子度水溶性聚合物，即聚(丙基胺
鹽酸鹽一二甲基二烯丙基氯化銨)。
[0052]制得的高電荷密度水溶性聚合物為淡黃色粉末，產率為92%，分子量為3800。
【權利要求】
1.一種高電荷密度水溶性聚合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將烯丙胺鹽酸鹽與二甲基二烯丙基氯化銨混合后溶于水中，烯丙胺鹽酸鹽與二甲基二烯丙基氯化銨的摩爾比為(0.7~1.3):1，制得溶液A ; (2)向步驟(1)中制得的溶液A中加入過硫酸鉀(KPS)，所述過硫酸鉀的加入量為單體用量的5%(摩爾百分比)，除去溶液中的氧氣，加熱至60°C~75°C，在氮氣氛圍下，聚合反應10~24小時，制得溶液B; (3)將步驟(2)制得的溶液B滴加入無水乙醇中，取沉淀，無水乙醇洗滌后，在無水乙醇中浸泡10-30h，取出剪碎后，干燥，制得高電荷密度水溶性聚合物。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中單體濃度為2-8mol/L。
3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中除去溶液中的氧氣的步驟為:向溶液中通入氮氣0.5~I小時。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中洗滌次數(shù)為不少于3次。
5.如權利要求1所述`的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中干燥時間至少為48h。
【文檔編號】C08F2/10GK103626918SQ201310682794
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】譚業(yè)邦, 張紅 申請人:山東大學