阳离子单体DBPMA合成及改性聚丙烯酰胺的研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
该文以丙烯酸、氯化亚砜、二甲氨基乙醇和氯化苄为起始原料,通过酰化、酯化及季铵化三步反应合成一种新型的阳离子单体N,N-二甲基,N—苄基,N—丙烯酰胺基氯化铵(DBPMA),并采用红外光谱、核磁共振、质谱等对其结构进行了表征。通过对合成工艺进行优化,得到了DBPMA的最佳合成工艺条件。
     将上述阳离子单体与丙烯酰胺(AM)共聚制备了阳离子型DBPMA/AM共聚物(以下简称DBPMA/AM),研究了不同物质的量之比、聚合温度、引发剂浓度、反应时间对聚合物絮凝性能的影响。结果表明,在采用K_2S_2O_8引发体系下聚合的最佳工艺条件为:物质的量之比为1∶6,反应温度为60℃,引发剂量为0.8%,反应时间为3h。得到的聚合物的阳离子度α=8.13%、分子质量M=4.77×10~7。
     通过性能评定实验表明,P(DBPMA/AM)对高岭土模拟废水,活性污泥进行处理,絮凝效果较好,并且所形成的絮体具有絮体大、沉降速度快等特点。
In this paper, one cationic monomer N, N-dimethyl, N- benzyl, N-propyleneamido ammonium chloride(DBPMA) was systhesized from acrylic acid, thoinly chloride, ethanol dimethylamine through acylation, esterification and quatemization. The structure of the cationic monomer was characterized by IR, ~1HNMR and mass spec- trum. The optimal synthetic route of DBPMA was made by studying the reaction temperature, the ratio of raw material and solvent and so on.
     The copolymer of P(DBPMA/AM) was prepared by the cationic monomer obtained above and acrylamide. And the effect on flocculation of the copolymer was studied by the reaction time, the ratio of raw material, polymerization temperature and concen- tration of initiator. Results show, the optimal route of polymerization under K_2S_2O_8 as initiator was temperature 60℃, reaction time 3h and mole ratio n(cationic mono- mer ): n(Acrylamide) =1:6. The cationic degree of the copolymer is 8.13%,and mole- cular weight is 4.77×10~7. Experimental results indicate that P(DBPMA/AM) has great effect on flocculation of kaolin suspension samples or activated sludge, and the rate of sediment was fast and big.
引文
1 张秋禹,侯振宇,袁定重,等.绿色水处理剂的研究与应用[J].安徽大学学报(自然科学版),2006,30(1):29-31.
    2 陈平.絮凝剂的开发进展[J].污染防治技术,2006,19(1):19-21.
    3 程金平.影响微生物絮凝剂产生的因素研究[J].环境科学技术,2001,3:28—31.
    4 柴晓莉.微生物絮凝产生菌的培养条件[J].环境污染与防治,2001,25(2):61—73.
    5 胡翔.无机高分子絮凝剂的发展与应用[J].环境保护科学,1998,24(5):19—21.
    6 席美云.聚硅酸硫酸絮凝剂的制备及应用[J].环境科学与技术,2000,3:12—14.
    7 席美云.无机高分子絮凝剂的开发和研究进展[J].环境科学与技术,1999,4:4—7.
    8 杨东宁.用于水和废水处理的混凝剂和絮凝剂的研究进展[J].环境污染与防治,2000,22(5):26—30.
    9 严瑞萱.水处理剂应用手册[M].北京;化学工业出版社,2000.
    10 姚重华.混凝剂与絮凝剂[M].北京:中国环境科学出版社,1991.
    11 杨东宁.用于水和废水处理的混凝剂和絮凝剂的研究进展[J].环境污染与防治,2000,22(5):26—30.
    12 黄雁,沈家瑞.淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物增稠能力的研究[J]高分子材料科学与工程,1995,(3):98—102.
    13 李琼,肖锦,肖晶.接枝共聚型天然高分子絮凝剂的性能及应用研究[J].工业水处理,1997,17(4):27—29.
    14 陈复.水处理技术及药剂大全[M].北京:中国石化出版社,2000.
    15 张龙,刘雪雁.丙烯酞胺—丙烯酸乙酯基氯化胺共聚物的合成及絮凝作用[J].高分子材料科学与工程,1999,15(6):59—61.
    16 唐蜀忠,胡星琪.具正氮离子乙烯基化合物DMAPA制备及同丙烯酞胺共聚制备阳离子聚合物[J].西南石油学院报,1995,17(4):104—109.
    17 夏晓明.天然高分子改性阳离子絮凝剂SFC的制备及其絮凝性能的研究[J].环境化学,1990,9(5):1—5.
    18 刘明华,李翔.一种新型球形纤维素吸附剂的研究[J].精细化工,2001.18(7):401—402.
    19 Amirtharajah A, Asce M, Tuusler S L. Destabilization of particles by turbulent mixing[J]. J Envir Engeg Div ASCE, 1986, (112) : 1085.
    20 Katz L E, Hayes K F. Surface complexation modeling [J]. J Colloid Interface Sci, 1995, 170, 477.
    21 汤鸿霄.无机高分子絮凝剂的几点新认识[J].工业水处理,1997,17(4):1.
    22 Defazio Charles A. Preparation of high molecular weight polyacrylates by inverse emulsion polymerization[P].US:4 656 222,1987-04-07.
    23 Lai Ta-Wang ,Vijayendran Bheema Rao.Manufacture of high molecular weight poly (N-vinylamides) and poly (vinylamines) by inverse emulsion polymerization[P]. EP :0 264 649,1988-04-27.
    24 陆兴章,高华星.等HC型阳离子高分子絮凝剂的絮凝性能及其应用研究[J].环境污染与防治.1994,16(6):6~10.
    25 张爱华、王雪梅、陈星,茂金属共聚聚丙烯的国内外技术进展[J]齐鲁石油化工.2001,29(4):12~16.
    26 严婕、贾小波,反相乳液聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺的研究[J]齐鲁石油化工.2004,32(4):2~6.
    27 赵华章,高宝玉,岳钦艳.二甲基二烯丙基氯化铵聚合物的研究进展[J].工业水处理,1999,19(6):1-4.
    28 俞益平.二烯丙基胺类聚合物的研制和在石油开采中的应用[J].油田化学,1991,8(3):194-199.
    29 段长强,孟庆琴,张泰,等.现代化学试剂手册.第1分册[M].北京:化学工业出版社,1988.
    30 吕恩雄.甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的开发应用[J].广州化工,1992,20(2):36~39.
    31 Franz W, Peternoseph A,N-substiuted acrylamide and methacrylamides[P].G32ER.Offen. Pat:2816516.
    32 Nitto Chemical Industry Co.Ltd.N-Substituted(meth) acrylamides[P]. JP:81131555
    33 张志斌.高分子材料科学与工程[M].1992,5:124.
    34 肖锦,杞永亮.我国絮凝剂发展的现状与对策[J].现代化工,1997,17(12):6~9.
    35 王绍民.丙烯酸二甲氨乙酯的开发应用[J].辽宁化工,1997,26(1):5~7.
    36 卓仁禧,王路.甲基丙烯酸二甲氨基乙酯合成方法的改进[J].化学试剂,1999.21(6).373-375.
    37 吕恩雄.甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的开发应用[J].广州化工,1992,20(2):36~39.
    38 [39]滨木仪人.丙烯酸二甲氨基乙酯的制备法[P].日本公开特许公报(日文),昭50—142 513.
    39 Kohjin Co Ltd. Aminoalkyl acrylates and aminoalkyl methacrylates [P]. JP: 8011655.
    40 Rothenberg A S;Michael Desmond N, Preparation of N-substituted acrylamide monomers having cationic substituents[P].US:4267372.1981-05-12.
    41 McEntire E E,Kiifton J F,Nieh E C Y, et al.Process for the production of N-substituted(meth)acrylamides from(meth)acrylates and amines over a metal oxide or alkoxide catalys[P].US :4549017.1985-10-22.
    42 Rowell P P, Chion C Y. J Med Chem, 1976, 19(2): 300.
    43 卓仁禧,王路.甲基丙烯酸二甲氨基乙酯合成方法的改进[J】.化学试剂,1999,21(6):373.
    44 路彬,丙烯酰氯的制备[J].甘肃化工,2005,(2):18-20.
    45 Dykhanov N N, Dzhidzhelava A B. Metody Poluch. Khim. Reakt. Prep. , 1974, 26: 153.
    46 宁永成.有机化合物结构鉴定与有机波普分析.第3版.北京:科学出版社,2003.
    47 邢其毅,徐瑞秋,周政等.基础有机化学.第2版.北京:高等教育出版社,2003.
    48 李润卿.有机机构波谱分析.第1版.天津:天津大学出版社,2002.
    49 黄世强,徐祖顺,陈正国等.不饱和季铵盐的合成[J].化学与粘合.1997,(3):128-130.
    50 马青山.絮凝化学和絮凝剂[M].北京:中国环境出版社,1988:83-100.
    51 Aeger W, Hahn M.Polymerization of water-soluble cationic viny monomers[J].Macromol. Symposium, 1996,(111):95-106.
    52 张跃军,顾学芳.二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的研究进展[J].精细化工,2002,19(9):521-527.
    53 罗文利,刘亚斌.二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺水溶液共聚【J].油田化学,1998,15(3):193-196.
    54 谭业邦,张黎明.用高分子化学反应合成阳离子聚合物【J].精细石油化学,1998,(4):41-42.
    55 杨通在,刘亦农.阳离子型改性絮凝剂的结构及其性能【J].塑料工业,1998,26,(2):116-118.
    56 Gartner H A,Herbert A.Process for the production of high molecular weight copolymers of diallylammonium monomers and acrylamide monomers in solution[P].US:5 110 883,1992-05-05.
    57 Dioniem V ,Boghina C M,Marinescu N N. Inverse suspension polymerization of acrylamide[J] Eur Polym. 1982.18(7): 639~644.
    58 All S D,Lyman L R.Wastewate treatment process and apparatus for high flow impurity removal[P]WO:9 823 538,1998-06-04.
    59 Hasse R A.Methods for dewatering of sludge[P].US:5 843 435,1998-12-08.
    60 Gartner H A.Process for the production of high molecular weight copolymers of diallylammonium monomers and acrylamide monomer in solution [P].US: 5 110 883,1992-05-05.
    61 Wang M H,Electroconductive polymer composition[P].US:4 282 118,1981-08-04.
    62 潘祖仁.自由基聚合[M].北京:化学工业出版社,1983.
    63 应圣康,余丰年.共聚合原理【M】.北京:化学工业出版社,1984.
    64 Hans-Friedrich Eicke, Michal Borkovec, Bikram Das-Gupta. Conductivity of Water-in-Oil Microemulslons: A Quantitative Charge Fluctuation Model. J. Phys. Chem. 1989, 93(1):314-317.
    65 吴念,高保娇,徐立.强阴离子型丙烯酰胺共聚物P(AM-co-NaAMPS)的结构与性能.高分子学报.2004,3:355-360.
    66 赵华章,岳钦艳,高宝玉.阳离子型高分子絮凝剂PDMDAAC与P(DMDAAC—AM)的合成及分析[J].精细化工,2001,18(11):645-648.
    67 山本出,深见顺一.农药的生物活性和作用机制及今后的农药【M】.北京:化学工业出版社,1990.306.
    68 沈一丁,张宇.P(DMC-AM)高分子絮凝剂的制备及絮凝性能[J]精细化工,2005,22(8):607-610.
    69 张跃军,顾学芳,陈伟忠.阳离子絮凝剂PDA的合成与应用研究——对城市污水的污泥脱水的效果比较[J].南京理工大学学报,2001,25(2):206-209.