聚脒的溶液聚合方法研究_王宗廷

StudyontheaqueoussolutionpolymerizationofpolyamidineWangZongting，ZhangYunshan（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ２５７０６１，Ｃｈｉｎａ）聚脒的溶液聚合方法研究王宗廷，张云山（中国石油大学化学化工学院，山东东营２５７０６１）［摘要］聚脒是一种新型的高密度阳离子聚合物。研究了以N-乙烯基胺（ＮＶＦ）和丙烯腈（ＡＮ）为原料，在水溶液中合成聚脒的工艺。并从黏度、电荷密度、絮凝效果3个方面考察了产品性能，优化了聚脒的合成条件，优化的聚合工艺条件为：n（ＮＶＦ）∶ｎ（ＡＮ）=1∶1，聚合温度45℃，聚合时间4h，引发剂用量为0.2%，脒化温度100℃，脒化时间为4h，n（ＨＣl）∶ｎ（ＮＶＦ）＝２∶1。并对聚脒用红外光谱和紫外光谱进行了表征。［关键词］聚脒；水溶液聚合物；絮凝［中图分类号］TQ314.253［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2008）10-0065-04Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｐｏｌｙａｍｉｄｉｎｅｔｈｒｏｕｇｈａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＮ－ｖｉｎｙｌｃｏｍｐｏｕｎｄ（ＮＶＦ）ｗｉｔｈａｃｒｙｌｎｉｔｒｉｌｅ（ＡＮ）ｈａｖｅｂｅｅｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｌｌｏｉｄａｌｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｖａｌｕｅ，ｖｉｓｃｏｓｉｔｙａｎｄｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔ.ＴｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｒｅｔｈａｔｔｈｅｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆＮＶＦａｎｄＡＮｉｓ１∶１ｉｎｗａｔｅｒ，ｔｈｅｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆｉｎｉｔｉａｔｏｒｔｏｍｏｎｏｍｅｒｓｉｓ０.２％，ｔｈｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｉｓｐｒｏｃｅｅｄｅｄｂｙｓｔｉｒｒｉｎｇｆｏｒ４ｈａｔ４５℃.ＴｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒａｍｉｄｉｎｉｚａｔｉｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｃｈｌｏｒｉｄｅａｎｄＮＶＦｉｓ２∶１ａｎｄｓｔｉｒｒｉｎｇｆｏｒ４ｈａｔ１００℃.ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｐｏｌｙａｍｉｄｉｎｅｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＦＴ－ＩＲａｎｄＵＶ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：polyamidine；solutionpolymerization；flocculation聚脒具有很好的絮凝效果，其可用于处理其他阳离子聚合物不易处理的有机污水和污泥〔1〕。聚脒作为聚乙烯胺的衍生物，除了具有聚乙烯胺的性能之外，还有毒性低、电荷密度高等特点。此外，聚脒良好的物理化学性能在造纸行业也具有巨大的应用潜力〔2〕。笔者对聚脒的溶液合成方法以及合成条件的优化作了研究。1实验1.1实验原料和仪器原料：Ｎ－乙烯基甲酰胺（ＮＶＦ），丙烯腈（ＡＮ），２，２’－偶氮（２－脒基丙烷二氢氯化物）（Ｖ５０），以及丙酮、盐酸，皆为分析纯。仪器：电子天平FA2004，一列二孔电热恒温水浴锅，Spectrum1FTIR，752型紫外光栅分光光度计，UV3000紫外分光光度计，ZK-82A真空干燥箱等。1.2聚脒的合成向四口烧瓶中加入NVF和AN的混合物和去离子水，加热到一定温度，加入一定量的V50引发剂水溶液，一定温度下反应一定时间。向四口烧瓶中加入去离子水和一定量的盐酸，脒化一定时间。把反应液倒入烧杯中，冷却后加入适量丙酮，把聚脒从水溶液中析出，真空干燥，得到固态聚脒混合物。粉碎，得到产品。反应式如下：1.3产品性能的测定（1）比浓黏度的测定。把聚脒配制成一定浓度的水溶液，采用乌氏黏度计测定其比浓黏度。（2）电荷密度的测定〔3〕。采用胶体滴定法。（3）聚脒结构的确定。将合成产品在真空干燥第２8卷第10期２００8年10月工业水处理ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＷａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＶｏｌ．２8Ｎｏ．10Oct．，２００8nH2C=CH—NH—C—H+nH2C=CH—CN→=O（CH2—CH）（CH2—CH）（CH2—CH）（CH2—CH）（CH2—CH）CNNH2CNNH2CN（CH2—CH）（CH2—CH）（CH2—CH）（CH2—CH）（CH2—CH）C=NCNNH2N=CNH2→脒化65箱中干燥24h，用红外光谱仪测定其红外光谱。采用紫外分光光度计测定合成的中间产物及聚脒的紫外光谱。其中，中间产物采用二甲亚砜做溶剂，参比液为二甲亚砜；聚脒用去离子水做溶剂，参比液为去离子水。（4）絮凝性能测试。通过测定投加产品前后水样中浊度的变化来确定产品的絮凝性能。浊度