二甲基二烯丙基氯化铵合成工艺研究

本文研究了反应物料投加比对产物二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）单体收率及其参加与丙烯酰胺（AM）共聚反应活性的影响。以二甲胺、氯丙烯、氢氧化钠为原料一步法制备DMDAAC,以10%阳离子度二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物PDA的聚合反应为模板,采用单体产物收率和聚合产物特征黏度为主要考核指标,对制备DMDAAC单体的投料比对上述两考核指标的影响进行了系统研究。结果表明,反应物投料比不仅对单体收率,而且对其参加共聚反应的反应活性有直接影响。反应物投料比为n氯丙烯:n氢氧化钠:n二甲胺 =2.08:0.965:1时,以二甲胺计的DMDAAC单体收率为92.7%,DMDAAC单体产物制备10%阳离子度PDA聚合产物较佳特征黏度为12.8dL/g。对单体和共聚产物进行了红外光谱和核磁表征。研究结果可为进一步研制高收率、高纯度、高反应活性DMDAAC单体产物奠定实验基础。     

高纯度二甲基二烯丙基氯化铵的制备

以二甲胺和烯丙基氯为原料,制备高纯度二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC).将第一阶段(叔胺化反应)分两步投料:第一步是二甲胺与烯丙基氯按物质的量的比为1∶0.5投料;第二步是继续滴加烯丙基氯和氢氧化钠,投料比为n(二甲胺)∶n(烯丙基氯)∶n(氢氧化钠)=1∶0.5∶1.采用气相色谱和pH酸度计监控传统一步法与该合成方法,并以聚合产物聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)的特征粘度衡量DMDAAC聚合性能.结果表明,第一阶段体系维持pH≤l1,该合成方法所得DMDAAC中各杂质的含量均下降了60％ ～ 70％,季胺化反应控制在6h为宜,PDMDAAC特征粘度稳定在1.6 ～2.2 dL/g,DMDAAC聚合性能较好.     

油溶性引发剂引发反相乳液聚合制备P(DMDAAC-AM)及其性能

用油溶性的引发剂引发,通过反相乳液聚合制备了二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)-丙烯酰胺(AM)共聚物P(DMDAAC-AM)(PDA),聚合反应中V(水)∶V(油)=1∶1.2,w(单体)=33%,n(DMDAAC)∶n(AM)=1∶9。研究了不同引发剂用量对聚合动力学的影响。结果表明:引发剂最佳加入量为m(引发剂)∶m(单体)=0.5∶100。探讨了PDA在纯水中的黏度特性,所制备的PDA呈典型的高分子电解质特性,稀溶液的比浓黏度随质量浓度变稀而增大。对PDA的应用性能也进行了初步研究。     

二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物的合成与结构表征

用二步法合成了季铵盐阳离子单体N ,N 二甲基二烯丙基氯化铵 (DMDAAC)。第一步 ,向反应瓶中加入 1mol二甲胺的水溶液 ,控制温度 40℃以下 ,滴加 1mol氯丙烯和 1molNaOH水溶液 (其质量分数为 40 % )。滴加完后再反应 2h,分取上层有机相 ;第二步 ,将有机相加入反应瓶中 ,同时加入适量的丙酮 ,控制温度在 30℃以下 ,滴加 1mol氯丙烯 ,反应 4h。过滤、洗涤、干燥得阳离子单体DMDAAC ,总转化率为 63%。以n(DMDAAC)∶n(丙烯酸胺 ) =1∶3在水溶液中共聚 ,合成了阳离子共聚物 [P(DMDAAC AM) ]。反应以分别占单体总质量的 0 5 %的过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发剂 ,反应温度 40℃ ,反应时间 6～ 8h。并利用IR、1HNMR对单体和共聚物进行了结构表征。     

反相乳液共聚合制备高分子絮凝剂工艺及产物性能

以丙烯酰胺（AM）和二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC）为共聚单体,采用反相乳液聚合方法合成了高相对分子质量和高阳离子结构单元含量的共聚物絮凝剂（PDA）,比较了不同种类引发剂和分散剂等对聚合过程的影响,优化了聚合体系。考察了单体配比、引发剂浓度和乳化剂含量等因素对单体转化率和产物相对分子质量的影响。采用傅里叶红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（1H NMR）和紫外可见分光光度计等对所得高分子絮凝剂进行了结构和性能表征。红外光谱、核磁共振氢谱和黏度测试结果表明,丙烯酰胺和二烯丙基二甲基氯化铵进行了共聚合反应并得到了高分子产物,且产物中二烯丙基二甲基氯化铵组分含量远高于相应条件下水溶液聚合产物。当[DMDAAC]/[AM]=1∶4、引发剂浓度为30mmol/L、乳化剂含量为18%时,产物黏均相对分子质量可达2.2×105,阳离子单元含量达17%。     

一步法合成DMDAAC的工艺及聚合性能

以二甲胺、氯丙烯和液碱为原料,均质泵进行搅拌,分阶段控制反应温度,一步法合成二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)单体。粗DMDAAC溶液通过微量注射泵逐滴加碱进行减压蒸馏,控制溶液pH≈9。结果表明,利用均质泵,提高了物料混合效果,整个氯丙烯滴加过程由原来的5 h缩短为3.5 h,降低了副反应的发生,产物的收率最高达91.5%,比传统一步法工艺提高了21.11%。利用合成的单体进行均聚反应,均聚物的相对分子质量(简称分子量,下同)最高可达到12.5万,聚合产物的特征黏度值由原来的1.19 dL/g提高到2.80 dL/g,单体的转化率由90.08%提高到99.23%。该研究已经完成20 L规模扩试。     

PDA的合成及其对污泥深度脱水作用

采用水溶液聚合法合成聚二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺(Poly-DMDAAC-AM,PDA),研究了体系溶液的pH、n(AM)∶n(DMDAAC)、引发剂投加量等因素对合成PDA的影响,当pH=3、n(AM)∶n(DMDAAC)=4∶1、引发剂浓度为1.0×10-4 mol/L时,合成的PDA产品相对分子质量和阳离子离子度最高。采用合成的PDA与无机盐对城市污泥进行调理后顺利达到国家环保部关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治的要求,成功实现污泥深度脱水。     

光引发合成两性离子型聚丙烯酰胺的工艺优化

以丙烯酰胺(AM)、阴离子单体丙烯酸钠(AANa)和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,采用光引发聚合方式合成了两性离子型聚丙烯酰胺P(AM-DMDAAC-AANa);探讨了合成P(AM-DMDAAC-AANa)的最佳条件。结果表明:在n(AM)∶n(AANa)∶n(DMDAAC)=1∶0.65∶0.16,单体质量分数为32%,引发剂用量为0.08%,光照时间为2.5 h,反应温度为30℃,p H=6.5的条件下,得到产物的特性黏数为887 m L/g。红外光谱分析表明:所得产物符合P(AM-DMDAAC-AANa)的结构特征。     

响应曲面优化法合成聚丙烯酰胺类共聚物

采用响应曲面优化法(Response surface methodology)以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为共聚单体,通过自由基聚合对聚丙烯酰胺类共聚物(PDA)进行制备研究。探讨了3个主要因子单体摩尔比、聚合体系p H、引发剂用量的最佳水平及各自变量间的交互作用对PDA得率的影响,通过该法设计得到了最佳优化条件:单体摩尔比n(AM)∶n(DMDAAC)=2.5∶1,聚合体系p H6.00,引发剂用量为单体总质量的1.00%。在模型提供的最优水平下PDA得率89.807%,与预测值91.6944%相吻合,表明所选模型准确、可靠。该方法为聚丙烯酰胺类共聚物的合成及应用提供了依据。     

阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的合成研究

以丙烯酰胺(AM)、自制阳离子单体(CMD)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)三种单体为原料,采用水溶液复合引发剂聚合法合成了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)。研究了单体配比、引发剂用量、反应温度等因素对聚合反应的影响,并对产品的溶解性、黏度、残留单体的量进行了评价。