水溶性陽離子聚合物分散體的制備方法技術

一種通過利用鹵代烷烴或２－鹵代乙苯的季胺化反應而得到的陽離子四元單體與另一種陽離子單體和／或（甲基）丙烯酰胺進行共聚反應來制備水溶性陽離子分散體的方法，該共聚反應是在一種不能溶解所得共聚產物的鹽水溶液中并有一種可溶于該鹽水溶液的陽離子聚合物分散劑的存在下進行的。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，該分散體可作為絮凝劑或脫水劑用于廢水處理，并可作為造紙用化學物質而用于造紙業。已有多種方法用于制備前面所說的水溶性陽離子聚合物。其中靜態水相聚合法是一種眾所周知的方法。已公開的日本專利申請第54-102388號提出了一種油包水型乳液聚合方法。已公開的日本專利申請第54-69196號提出了一種在疏水性溶劑中的懸浮聚合方法。已有的一些制備方法存在許多缺點。在靜態水相聚合法中，為了獲得一種具有合適高分子量的聚合物，必須使用重量濃度高于10%的單體溶液。在如此高濃度的單體溶液中，將發生聚合而產生難溶于所用的水介質中的凝膠狀水合聚合物，因此，該聚合物產品必須在進一步稀釋后以稀溶液的流動態形式或者在干燥后以粉末狀形式裝運。聚合物以稀溶液形式裝運增加了運輸費用，粉末狀形式的裝運因干燥程序而增加了燃料消耗。另外，在干燥加熱過程中，聚合物將發生三維交聯，產生部分不受歡迎的難溶于水的聚合物。產品的易燃性及昂貴的有機溶劑的不經濟的使用是油包水型乳液聚合方法的缺點。另一方面，疏水溶劑中的懸浮聚合法需使用一種易燃性溶劑(如環己烷和甲苯)，因此，工廠的投資費用將會很高。已公開的日本專利申請第50-70498號披露了一種在硫酸銨溶液中的沉淀聚合法，用于制備非離子或陰離子型水溶性聚合物。沉淀聚合法的工廠投資費用不是十分昂貴，但是其所得的聚合物顆粒是膠粘性的，具有互相凝聚的傾向而形成一個大的聚合物團，不易于處理。另外，已公開的日本專利申請第61-123610號提出了一種以二甲基氨基乙基異丁烯酸酯或丙烯酸酯的四元苯甲基氯代物的鹽類為陽離子單體的聚合或共聚的方法，該聚合反應是在一種不能溶解所得聚合物或共聚物的鹽水溶液中并有一種可溶解于該鹽水溶液的聚合物存在的條件下進行的，得到一種分散態形式的水溶性陽離子聚合物。這種方法可以有效地解決以前的制備方法所存在的問題，但它仍有缺點，即其所使用的陽離子單體只局限于二甲基氨乙基異丁烯酸酯或丙烯酸酯的四元苯甲基氯代物的鹽類或其類似物。據此，本專利技術的主要目的是提供一種用于制備分散態的水溶性陽離子聚合物的新的聚合方法。該方法必須滿足下列要求(1)、必須在一種不含易燃性溶劑的水溶液中進行。(2)、制備該聚合物分散體的工廠投資費用不能昂貴。(3)、所得聚合物顆粒不能是膠粘性的，沒有形成凝膠的傾向，以便該分散體易于處理。(4)、所得聚合物分散體必須在高濃度時仍具有良好的流動性，以降低運輸費用。(5)、必須使用除了四元苯甲基氯代物的鹽類以外的四元鹽類作為陽離子單體，如二甲基氨基乙基異丁烯酸酯或丙烯酸酯的四元脂肪族鹵代物鹽類或四元芳香族鹵代物鹽類，或其類似物。根據本專利技術，上述的目的和優點很容易達到。本專利技術涉及一種用于制備水溶性陽離子聚合物分散體的聚合方法，所用陽離子四元單體是用二甲基氨乙基異丁烯酸酯或丙烯酸酯及其類似物質通過與特殊的脂肪族鹵代物或芳香鹵代物的季胺化作用而獲得的。聚合作用是在一種不溶解所得聚合物或共聚物的鹽水溶液中，并有一種可溶于該鹽水溶液的特殊陽離子聚合物分散劑存在的條件下進行的。更特別的是，本專利技術涉及一種使用陽離子單體混合物來制備水溶性陽離子聚合物分散體的聚合方法，該陽離子單體混合物含有5-100%(摩爾)的一種或多種由下列通式(1)表示的陽離子單體 其中A＝O或NH;B＝CH2CH2，CH2CH2CH2或CH2CHOHCH2;R1＝H或CH3;R2、R3＝CH3或CH2CH3;R4＝(CH2)nCH3(其中n＝3-9)或C2H4C6H5;X-＝負的抗衡離子0-50%(摩爾)的一種或多種由下列通式(2)表示的陽離子單體 其中A＝O或NH;B＝CH2CH2，CH2CH2CH2或CH2CHOHCH2;R1＝H或CH3;R2、R3＝CH3或CH2CH3;R4＝H，CH3或CH2CH3(其中R2、R3和R4的總的碳原子數不超過5)，X-＝負的抗衡離子;以及0-95%(摩爾)的甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺。在共聚過程中，以通式(1)表示的單體對以通式(2)表示的單體的優選的摩爾比總是大于1。聚合或共聚反應是在一種不能溶解所得到的聚合物或共聚物的鹽水溶液中，并有一種可溶解于該鹽水溶液的特殊陽離子聚合物分散劑存在的條件下進行的，該特殊陽離子聚合物含有大于20%(摩爾)的一種或多種有機單體殘留物(Organic residues)，其是由上述通式(2)表示的單體得到的。由通式(1)表示的單體都可以使用，但其中優選的例子是包括由具有4-10個碳原子的鹵代烷烴或2-鹵代乙苯與二甲基氨基乙基異丁烯酸酯或丙烯酸酯、二乙基氨基乙基異丁烯酸酯或丙烯酸酯、二甲基氨基羥基丙基異丁烯酸酯或丙烯酸酯、或二甲基氨基丙基異丁烯酰胺或丙烯酰胺等進行反應而得到的四元鹽類。用具有3個或3個以下碳原子的鹵代烷烴反應得到的四元單體不適用，因為其所得聚合物可部分溶解于鹽水溶液中，而用具有10個或10個以上碳原子的鹵代烷烴反應得到的四元單體也不適用，因為不利的是它也不溶解于該鹽水溶液中。用通式(2)表示的陽離子單體的典型例子包括用二甲基氨基乙基異丁烯酸酯或丙烯酸酯、二乙基氨基乙基異丁烯酸酯或丙烯酸酯、二甲基氨基羥丙基異丁烯酸＊或丙烯酸酯、二甲基氨基丙基異丁烯酰胺或丙烯酰胺等單體中選擇出的一種單體通過與鹽酸或硫酸進行中和反應、或通過與氯代甲烷或硫酸二甲酯進行季胺化反應而得到的單體。滿足通式(2)的其它陽離子單體都可以使用。除了(甲基)丙烯酰胺或以通式(1)或(2)表示的單體以外，其它單體如丙烯腈、甲基異丁烯酸酯、乙基丙烯酸酯、以及類似物質等都可以被用做共聚單體，其用量可以在鹽水溶液中達到飽和，只要所得共聚物是水溶性的便可。本專利技術方法的先決條件是所得共聚產物不溶解于作為聚合介質的鹽水溶液中，也就是說共聚產物可以通過鹽析法從鹽溶液中分離出來。最容易被分離出來的均聚物是那些由通式(1)表示的單體得到的聚合物，而那些由通式(2)表示的單體得到的均聚物不能被分離出來。在鹽析方面，從甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺得到的均聚物的性質介于由通式(1)表示的單體所得聚合物和由通式(2)表示的單體所得聚合物的性質之間;因此，以通式(2)表示的單體的共聚必須在有另一種單體，即以通式(1)表示的單體存在的條件下進行，而且單體(1)與單體(2)的摩爾必須大于1。與共聚產物相反，用于聚合作用的分散劑必須易溶于鹽水溶液中;因此，優選的分散劑包括由以通式(2)表示的單體而得到的陽離子共聚物，該共聚物含有高于20%(摩爾)的一種或多種有機單體殘留物(Organi cresidues)。最優選的分散劑是由以通式(2)表示的一種單體得到的均聚物。丙烯酰胺是一種典型的共聚物單體，它可與以通式(2)表示的單體發生共聚;然而任何單體都可使用，只要它能提供一種可溶于鹽溶液中的聚合物。本專利技術中的聚合作用是在有分散劑存在的條件下，用鹽水溶液中的單體或單體混合物通過攪拌來進行的。優選的單體濃度在5-30%(重量)范圍內。另外，所得聚合產物或共聚產物在作為分散介質的鹽水溶液中的不溶性是選擇該鹽溶液的先決條件。任何鹽類都可用于制備水分散體，只要它不溶解所得聚合產物。這些鹽類的典型例子包括多價陰離子鹽類，如硫酸鈉，硫酸銨，硫酸鎂，硫酸鋁和磷酸二氫鈉等。鹽的濃度將取決于式(1)和(2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用陽離子單體混合物來制備水溶性陽離子聚合物或共聚物分散體的方法，所述的陽離子單體混合物包含：５－１００％（摩爾）的一種或多種通式為（１）的陽離子單體：＊＊＊（１）其中Ａ＝Ｏ或ＮＨ；Ｂ＝ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］，ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］或ＣＨ↓［２］ＣＨＯＨＣＨ↓［２］；Ｒ↓［１］＝Ｈ或ＣＨ↓［３］；Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］＝ＣＨ↓［３］或ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］；Ｒ↓［４］＝（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ］ＣＨ↓［３］（其中ｎ＝３到９）或Ｃ↓［２］Ｈ↓［４］Ｃ↓［６］Ｈ↓［５］；Ｘ↑［－］＝負的抗衡離子；０－５０％（摩爾）的一種或多種通式為（２）的陽離子單體：＊＊＊（２）其中Ａ＝Ｏ或ＮＨ；Ｂ＝ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］，ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］或ＣＨ↓［２］ＣＨＯＨＣＨ↓［２］；Ｒ↓［１］＝Ｈ或ＣＨ↓［３］；Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］＝ＣＨ↓［３］或ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］；Ｒ↓［４］＝Ｈ，ＣＨ↓［３］或ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］（其中Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］和Ｒ↓［４］的總的碳原子數不超過５）；Ｘ↓［－］＝負的抗衡離子；以及０－９５％（摩爾）的甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺；該方法包括在一種不能溶解所得聚合物或共聚物的鹽水溶液中并有一種可溶解于該鹽水溶液的特殊陽離子聚合物分散劑的存在下將上述陽離子單體混合物進行聚合或共聚，該特殊陽離子聚合物是從通式為（２）的單體得到的，具有大于２０％（摩爾）的一種或多種有機單體殘留物。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：武田久雄，
申請(專利權)人：海茂株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]