本發(fā)明屬于聚丙乙烯酰胺技術領域，涉及一種超支化聚丙烯酰胺；本發(fā)明還涉及一種超支化聚丙烯酰胺的制備方法。

背景技術：

超支化聚丙稀酰胺與傳統(tǒng)的線型聚丙烯酰胺相比，具有高度的支化結構，低粘度、高流變性、良好的溶解性、分子內(nèi)部空穴結構等獨特的性質(zhì)，能夠更強處理高濃度的廢水，具有優(yōu)良的絮凝效果。丙烯酰胺作為良好的有機絮凝劑，可分為陽離子型、陰離子型、兩性型聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺可以通過改性、接枝共聚成丙烯酰胺衍生物。兩性丙烯酰胺既具有陰離子性又具有陽離子性的優(yōu)點、具有很好的水溶性、很高的相對分子質(zhì)量和良好的粘性容量。在不同介質(zhì)條件下，其所帶離子類型可能不同，適用于處理帶不同電荷的污染物，目前成為研究的熱點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種超支化聚丙烯酰胺，該超支化聚丙烯酰胺以季戊四醇為核，具有高度的支化結構，低粘度、高流變性、良好的溶解性、分子內(nèi)部空穴結構等獨特的性質(zhì)，能夠更強處理高濃度的廢水，具有優(yōu)良的絮凝效果。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述超支化聚丙烯酰胺的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

這種超支化聚丙烯酰胺以季戊四醇為核，其結構示為：

本發(fā)明的另一技術方案是：上述超支化聚丙烯酰胺的制備方法，包括使用硝酸鈰銨作為引發(fā)劑，季戊四醇作為支化劑，構成氧化還原引發(fā)體系，然后通過自由基聚合丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，在通過正硅酸乙酯水解得到二氧化硅和超支化聚丙烯酰胺，具體過程包括以下步驟：

步驟1，取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、去離子水、季戊四醇和硝酸鈰銨；將丙烯酰胺、去離子水和季戊四醇混合起來在氮氣的保護下進行水浴加熱，得到中間產(chǎn)物a；

步驟2，向中間產(chǎn)物a中滴加引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液，硝酸鈰銨溶液的濃度為1％，反應之后得到中間產(chǎn)物b；

步驟3，向中間產(chǎn)物b中依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，反應之后得到中間產(chǎn)物c；

步驟4，向中間產(chǎn)物c中加入正硅酸乙酯，反應2.5-5.5h后得到透明粘稠液體，使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，然后干燥得到超支化聚丙烯酰胺。

更進一步的，本發(fā)明的特點還在于：

其中步驟1中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為7:2:2、5:2:4、5:4:2、4:6:2或4:2:6。

其中季戊四醇與硝酸鈰銨溶液的質(zhì)量比為55:3，其中硝酸鈰銨的質(zhì)量為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的0.2-0.4％。

其中去離子水為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的20％。

其中步驟4中正硅酸乙酯的質(zhì)量為丙烯酰胺的5-11％。

其中步驟1中水浴加熱的溫度為40-70℃，并且加熱的同時對反應溶液進行攪拌，加熱10-30min，得到中間產(chǎn)物a。

其中步驟2中向中間產(chǎn)物a中滴加硝酸鈰銨溶液后，反應10-30min。

其中步驟4中使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，浸泡時間為6h，然后在40℃恒溫下進行干燥，得到白色固體，即為超支化聚丙烯酰胺。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明以硝酸鈰銨為引發(fā)劑，季戊四醇為支化劑，構成氧化還原引發(fā)體系，然后通過自由基聚合丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，得到支化聚丙烯酰胺，然后通過正硅酸乙酯水解得到二氧化硅以及聚合得到的超支化聚丙烯酰胺。

本發(fā)明得到的超支化聚丙烯酰胺，具有高度的支化結構，低粘度、高流變性、良好的溶解性、分子內(nèi)部空穴結構等獨特的性質(zhì)，能夠更強處理高濃度的廢水，具有優(yōu)良的絮凝效果；并且該超支化聚丙烯酰胺高礦化度，及良好的水溶性，并且其同時具有陽離子和陰離子絮凝劑的一些特性，因此其應用范圍廣泛。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的超支化聚丙烯酰胺的合成原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：

本發(fā)明提供了一種超支化聚丙烯酰胺，該超支化聚丙烯酰胺以季戊四醇為核，其化學結構式為：

上述超支化聚丙烯酰胺的制備方法是：使用硝酸鈰銨作為引發(fā)劑，季戊四醇作為支化劑，構成氧化還原引發(fā)體系，然后通過自由基聚合丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，在通過正硅酸乙酯水解得到二氧化硅和超支化聚丙烯酰胺，具體過程包括以下步驟：

步驟1，取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、去離子水、季戊四醇和硝酸鈰銨；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為7:2:2、5:2:4、5:4:2、4:6:2或4:2:6；其中去離子水為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的20％；季戊四醇與硝酸鈰銨溶液的質(zhì)量比為55:3，其中硝酸鈰銨的質(zhì)量為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的0.2-0.4％；將丙烯酰胺、去離子水和季戊四醇混合起來在氮氣的保護下進行水浴加熱，水浴加熱的溫度為40-70℃，加熱的同時對反應溶液進行攪拌，加熱10-30min，得到中間產(chǎn)物a。

步驟2，向中間產(chǎn)物a中滴加引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液，硝酸鈰銨溶液的濃度為1％，反應10-30min之后得到中間產(chǎn)物b。

步驟3，向中間產(chǎn)物b中依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，反應之后得到中間產(chǎn)物c。

步驟4，向中間產(chǎn)物c中加入正硅酸乙酯，反應2.5-5.5h后得到透明粘稠液體，使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，浸泡6h，然后在40℃恒溫的環(huán)境下干燥得到白色固體，即為超支化聚丙烯酰胺。

本發(fā)明超支化聚丙烯酰胺的反應過程如圖1所示，先將硝酸鈰銨作為引發(fā)劑，季戊四醇作為支化劑，構成氧化還原體系，然后通過與自由基丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的聚合，得到支化聚丙烯酰胺；支化聚丙稀銑胺與正硅酸乙酯進行反應，水解成二氧化硅以及原位聚合成的超支化聚丙烯酰胺。其中反應物二氧化硅容易處理，便于超支化聚丙烯酰胺的提純。

本發(fā)明制備超支化聚丙烯酰胺的實施例包括：

實施例1

本發(fā)明一種超支化聚丙烯酰胺的制備具體過程包括以下步驟：

步驟1，取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、去離子水、季戊四醇和硝酸鈰銨；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為7:2:2；其中去離子水為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的20％；季戊四醇與硝酸鈰銨溶液的質(zhì)量比為55:3，其中硝酸鈰銨的質(zhì)量為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的0.2％；將丙烯酰胺、去離子水和季戊四醇混合起來放置在三口燒瓶中水浴加熱，水浴加熱的溫度為40℃，其中三口燒瓶的一個口用于通入保護氣氮氣，一個口用于攪拌，一個口用于氣體排出；加熱10min，得到中間產(chǎn)物a。

步驟2，向中間產(chǎn)物a中滴加引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液，硝酸鈰銨溶液的濃度為1％，反應10min之后得到中間產(chǎn)物b。

步驟3，向中間產(chǎn)物b中依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，反應之后得到中間產(chǎn)物c。

步驟4，向中間產(chǎn)物c中加入正硅酸乙酯，反應2.5h后得到透明粘稠液體，使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，浸泡6h，然后使用干燥箱在40℃恒溫的環(huán)境下干燥得到白色固體，即為超支化聚丙烯酰胺。

實施例2

本發(fā)明一種超支化聚丙烯酰胺的制備具體過程包括以下步驟：

步驟1，取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、去離子水、季戊四醇和硝酸鈰銨；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為5:2:4；其中去離子水為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的20％；季戊四醇與硝酸鈰銨溶液的質(zhì)量比為55:3，其中硝酸鈰銨的質(zhì)量為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的0.3％；將丙烯酰胺、去離子水和季戊四醇混合起來放置在三口燒瓶中水浴加熱，水浴加熱的溫度為50℃，其中三口燒瓶的一個口用于通入保護氣氮氣，一個口用于攪拌，一個口用于氣體排出；加熱20min，得到中間產(chǎn)物a。

步驟2，向中間產(chǎn)物a中滴加引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液，硝酸鈰銨溶液的濃度為1％，反應20min之后得到中間產(chǎn)物b。

步驟3，向中間產(chǎn)物b中依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，反應之后得到中間產(chǎn)物c。

步驟4，向中間產(chǎn)物c中加入正硅酸乙酯，反應3h后得到透明粘稠液體，使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，浸泡6h，然后使用干燥箱在40℃恒溫的環(huán)境下干燥得到白色固體，即為超支化聚丙烯酰胺。

實施例3

本發(fā)明一種超支化聚丙烯酰胺的制備具體過程包括以下步驟：

步驟1，取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、去離子水、季戊四醇和硝酸鈰銨；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為5:4:2；其中去離子水為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的20％；季戊四醇與硝酸鈰銨溶液的質(zhì)量比為55:3，其中硝酸鈰銨的質(zhì)量為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的0.4％；將丙烯酰胺、去離子水和季戊四醇混合起來放置在三口燒瓶中水浴加熱，水浴加熱的溫度為60℃，其中三口燒瓶的一個口用于通入保護氣氮氣，一個口用于攪拌，一個口用于氣體排出；加熱30min，得到中間產(chǎn)物a。

步驟2，向中間產(chǎn)物a中滴加引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液，硝酸鈰銨溶液的濃度為1％，反應30min之后得到中間產(chǎn)物b。

步驟3，向中間產(chǎn)物b中依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，反應之后得到中間產(chǎn)物c。

步驟4，向中間產(chǎn)物c中加入正硅酸乙酯，反應4h后得到透明粘稠液體，使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，浸泡6h，然后使用干燥箱在40℃恒溫的環(huán)境下干燥得到白色固體，即為超支化聚丙烯酰胺。

實施例4

本發(fā)明一種超支化聚丙烯酰胺的制備具體過程包括以下步驟：

步驟1，取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、去離子水、季戊四醇和硝酸鈰銨；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為4:6:2；其中去離子水為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的20％；季戊四醇與硝酸鈰銨溶液的質(zhì)量比為55:3，其中硝酸鈰銨的質(zhì)量為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的0.35％；將丙烯酰胺、去離子水和季戊四醇混合起來放置在三口燒瓶中水浴加熱，水浴加熱的溫度為70℃，其中三口燒瓶的一個口用于通入保護氣氮氣，一個口用于攪拌，一個口用于氣體排出；加熱25min，得到中間產(chǎn)物a。

步驟2，向中間產(chǎn)物a中滴加引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液，硝酸鈰銨溶液的濃度為1％，反應25min之后得到中間產(chǎn)物b。

步驟3，向中間產(chǎn)物b中依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，反應之后得到中間產(chǎn)物c。

步驟4，向中間產(chǎn)物c中加入正硅酸乙酯，反應5.5h后得到透明粘稠液體，使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，浸泡6h，然后使用干燥箱在40℃恒溫的環(huán)境下干燥得到白色固體，即為超支化聚丙烯酰胺。

實施例5

本發(fā)明一種超支化聚丙烯酰胺的制備具體過程包括以下步驟：

步驟1，取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、去離子水、季戊四醇和硝酸鈰銨；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為4:2:6；其中去離子水為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的20％；季戊四醇與硝酸鈰銨溶液的質(zhì)量比為55:3，其中硝酸鈰銨的質(zhì)量為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的0.25％；將丙烯酰胺、去離子水和季戊四醇混合起來放置在三口燒瓶中水浴加熱，水浴加熱的溫度為45℃，其中三口燒瓶的一個口用于通入保護氣氮氣，一個口用于攪拌，一個口用于氣體排出；加熱15min，得到中間產(chǎn)物a。

步驟2，向中間產(chǎn)物a中滴加引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液，硝酸鈰銨溶液的濃度為1％，反應15min之后得到中間產(chǎn)物b。

步驟3，向中間產(chǎn)物b中依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，反應之后得到中間產(chǎn)物c。

步驟4，向中間產(chǎn)物c中加入正硅酸乙酯，反應4.5h后得到透明粘稠液體，使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，浸泡6h，然后使用干燥箱在40℃恒溫的環(huán)境下干燥得到白色固體，即為超支化聚丙烯酰胺。

實施例6

本發(fā)明一種超支化聚丙烯酰胺的制備具體過程包括以下步驟：

步驟1，取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、去離子水、季戊四醇和硝酸鈰銨；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為7:2:2；其中去離子水為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的20％；季戊四醇與硝酸鈰銨溶液的質(zhì)量比為55:3，其中硝酸鈰銨的質(zhì)量為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的0.4％；將丙烯酰胺、去離子水和季戊四醇混合起來放置在三口燒瓶中水浴加熱，水浴加熱的溫度為70℃，其中三口燒瓶的一個口用于通入保護氣氮氣，一個口用于攪拌，一個口用于氣體排出；加熱24min，得到中間產(chǎn)物a。

步驟2，向中間產(chǎn)物a中滴加引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液，硝酸鈰銨溶液的濃度為1％，反應25min之后得到中間產(chǎn)物b。

步驟3，向中間產(chǎn)物b中依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，反應之后得到中間產(chǎn)物c。

步驟4，向中間產(chǎn)物c中加入正硅酸乙酯，反應3h后得到透明粘稠液體，使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，浸泡6h，然后使用干燥箱在40℃恒溫的環(huán)境下干燥得到白色固體，即為超支化聚丙烯酰胺。

實施例7

本發(fā)明一種超支化聚丙烯酰胺的制備具體過程包括以下步驟：

步驟1，取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、去離子水、季戊四醇和硝酸鈰銨；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為5:2:4；其中去離子水為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的20％；季戊四醇與硝酸鈰銨溶液的質(zhì)量比為55:3，其中硝酸鈰銨的質(zhì)量為丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總質(zhì)量的0.4％；將丙烯酰胺、去離子水和季戊四醇混合起來放置在三口燒瓶中水浴加熱，水浴加熱的溫度為60℃，其中三口燒瓶的一個口用于通入保護氣氮氣，一個口用于攪拌，一個口用于氣體排出；加熱18min，得到中間產(chǎn)物a。

步驟2，向中間產(chǎn)物a中滴加引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液，硝酸鈰銨溶液的濃度為1％，反應18min之后得到中間產(chǎn)物b。

步驟3，向中間產(chǎn)物b中依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，反應之后得到中間產(chǎn)物c。

步驟4，向中間產(chǎn)物c中加入正硅酸乙酯，反應4h后得到透明粘稠液體，使用丙酮洗滌并浸泡透明粘稠液體，浸泡6h，然后使用干燥箱在40℃恒溫的環(huán)境下干燥得到白色固體，即為超支化聚丙烯酰胺。