СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО КАТИОННОГО ВОДОРАСТВОРИМОГО ПОЛИМЕРА Российский патент 1995 года по МПК C08F26/06 C08F4/40 

Изобретение относится к производству водорастворимых высокомолекулярных катионных полимеров и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности в производстве бумаги, а также для ускорения процессов сгущения и фильтрации суспензий при осветлении промышленных оборотных вод и бытовых стоков.

Известен способ получения полимеров солей 2-метил-5- винилпиридина или сополимеров этих солей с виниловыми мономерами в присутствии инициатора [1]
Процесс осуществляют в растворителе (метанол, этанол), обеспечивающем диссоциацию соли. В качестве инициатора используют триацетилацетонат марганца, процесс проводят при температуре 5-35^оС. По окончании полимеризации полимер или сополимер осаждают в соответствующий осадитель (ацетон), промывают хлороформом для растворения не вступившей в реакцию соли.

Недостатком известного способа является сложность процесса получения полимера, связанная с использованием органического растворителя с последующим осаждением. Полученный данным способом полимер имеет низкую характеристическую вязкость, а следовательно, низкую молекулярную массу низкую флокулирующую эффективность. Кроме того, наличие в полимере остатков марганца (тяжелого металла переменной валентности) несет в себе загрязняющий потенциал при использовании таких полимеров в качестве флокулянтов.

Известен способ получения высокомолекулярного катионного флокулянта полимеризацией 1,2-диметил-5-винилпиридиний метилсульфата или его сополимеризацией с акриламидом в присутствии окислительно-восстановительного инициатора [2] Выход полимера 95-98% [η] в 1 н. водном растворе NaCl при 20^оС 1,3-1,69 л/г.

Получение флокулянтов с пониженной токсичностью экономически оправданным способом, с большой молекулярной массой, большой флокулирующей эффективностью, удобных при хранении и транспортировке задача, на решение которой направлено изобретение.

Способ получения высокомолекулярного катионного полимера заключается в использовании для полимеризации водных растворов четвертичной соли 1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата или его сополимеризации с акриламидом эффективного инициатора, β-оксипропил-трет-бутилпероксида.

Полученный флокулянт целесообразно использовать при обработке промышленных оборотных вод с замкнутым циклом. В случае использования флокулянта для обработки промышленных сточных и оборотных вод с разомкнутым циклом для предотвращения вредного воздействия на биологические объекты, полимеризацию проводят в присутствии детоксиканта-α-амино-γ-метилмасляной кислоты в виде смеси D, L изомеров, количество которого эквивалентно примесям полимеризуемой четвертичной соли 1,2-диметил-5-винилпиридиний- метилсульфата.

Способ осуществляют следующим образом. В реактор загружают четвертичную соль 1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата или смесь этой соли с акриламидом, растворяют в воде в необходимом молярном соотношении, создают инертную атмосферу путем кратковременной (1-2 мин) продувки азотом, вводят инициатор β-оксипропил-трет-бутилпероксида в количестве 0,01-01% от массы мономера. Полимеризацию проводят в присутствии детоксиканта α-амино-γ-метилмасляной кислоты в виде смеси D, L изомеров. Детоксиканты берут в количестве, эквивалентном примесям. Реакционную смесь разливают в реакционные ячейки в атмосфере воздуха. Процесс полностью осуществляют в изотермическом или адиабатическом режиме. Полнота конверсии определяется дозировкой инициатора и продолжительностью реакции. Полученный полимер полностью растворим в воде, не имеет характерного запаха винилпиридинов, имеет высокую характеристическую вязкость.

П р и м е р 1. В стеклянный реактор объемом 250 мл загружают 50 г технической четвертичной соли 1,2-диметил-5-винилпиридиний и метилсульфата, приливают 50 мл дистиллированной воды, перемешивают до получения прозрачного раствора, создают в реакторе инертную атмосферу путем кратковременной (1-2 мин) продувки азотом, вносят 0,01% от массы мономера инициатор β-оксипропил-трет-бутилпероксида и метионина (α-амино-γ-метил- масляной кислоты в виде D, L изомеров) в количестве 0,03% от массы мономера. Реактор помещают в термостат при температуре 268К. Время полимеризации до полной конверсии мономера 5 ч. Полученный полимер полностью растворим в воде и не имеет характерного запаха алкипиридинов. Характеристическая вязкость 2н. раствора NaCl 5:6 дл/ч.

П р и м е р 2. В стеклянный реактор объемом 250 мл загружают 60 г технической четвертичной соли 1,2-диметил-5-винилпиридиний метилсульфата, приливают 40 мл дистиллированной воды, перемешивают до получения прозрачного раствора, создают в реакторе инертную атмосферу путем кратковременной (1-2 мин) продувки азотом, вносят 0,1% от массы мономера β-оксипропил-трет-бутилпероксида и метионина (α-амино-γ-метилмасляной кислоты в виде D, изомеров) в количестве 0,02% от массы мономера. Реактор помещают в водяной термостат при температуре 268 К. Время полимеризации до полной конверсии мономера 3 ч. Полученный полимер полностью растворим в воде, не имеет характерного запаха алкилпиридинов. Характеристическая вязкость 2 н. раствора NaCl 5,4 мл/г.

П р и м е р 3. В стеклянный реактор объемом 250 мл загружают 58,1 г технической четвертичной соли 1,2-диметил-5- винилпиридинийметилсульфата и 1,9 г акриламида, приливают 40 мл дистиллированной воды, перемешивают до получения прозрачного раствора, создают в реакторе инертную атмосферу путем кратковременной (1-2 мин) продувки азотом, вносят 0,1% от массы и мономеров β-оксипропил-трет-бутилпероксида и метион на (α-амино-γ-метилмасляной кислоты в виде D, L изомеров) в количестве 0,03% от массы мономеров. Реактор перемещают в водяной термостат при температуре 298 К. Время полимеризации до полной конверсии мономеров 2 ч. Полученный полимер полностью растворим в воде, не имеет характерного запаха алкилпиридинов. Характеристическая вязкость 2 н.раствора NaCl 3,8 дл/г.

П р и м е р 4. В стеклянный реактор объемом 250 мл загружают 55,95 г технической четвертичной соли 1,2-диметил-5- винилпиридинийметилсульфата и 4,05 г акриламида, приливают 40 мл дистиллированной воды, перемешивают до получения прозрачного раствора, создают в реакторе инертную атмосферу путем кратковременной (1-2 мин) продувки азотом, вносят 0,01% от массы мономеров β-оксипропил-трет-бутилпероксида и метионина (α-амино-γ-метилмасляной кислоты в виде D, L изомеров) в количестве 0,01% от массы мономеров. Реактор помещают в водяной термостат при температуре 268 К. Время полимеризации до полной конверсии мономера 5 ч. Полученный полимер полностью растворим в воде, не имеет характерного запаха алкилпиридинов. Характеристическая вязкость 2 н. раствора NaCl 3,8 дл/г.

П р и м е р 5. В стеклянный реактор объемом 250 мл загружают 53,38 г технической четвертичной соли 1,2 диметил-5-винилпиридинийметилсульфата и 6,2 г акриламида, приливают 40 мл дистиллированной воды, перемешивают до получения прозрачного раствора, создают в реакторе инертную атмосферу путем кратковременной (1-2 мин) продувки азотом, вносят 0,01% от мономеров β-оксипропил-трет-бутилпероксида и метионина (α-амино-γ-метилмаляной кислоты в виде D, L изомеров) в количестве 0,012% от массы мономеров. Реактор помещают в водяной термостат при температуре 298К. Время полимеризации до полной конверсии мономера 5,3 ч. Полученный полимер полностью растворим в воде, не имеет характерного запаха алкилпиридинов. Характеристическая вязкость 2 н.раствора NaCl 3,6 дл/г.

П р и м е р 6. В стеклянный реактор объемом 500 мл загружают 120 г технической четвертичной соли 1,2-диметил-5-винилпиридиний- метилсульфата, приливают 80 мл дистиллированной воды комнатной температуры, перемешивают до получения прозрачного раствора, создают в реакторе инертную атмосферу путем кратковременной (1-2 мин) продувки азотом, вносят 0,1% от массы мономера β-оксипропил-трет-бутилпероксида и меионина (α-амино-γ-метилмасляной кислоты в виде D, L изомеров) в количестве 0,01% от массы мономера. Затем реакционную шихту переносят в полиэтиленовый мешочек соответствующего объема, мешочек завязывают и оставляют при комнатной температуре. Процесс полимеризации до полной конверсии завершается через 2 ч. Полученный полимер полностью растворим в воде, не имеет характерного запаха алкилпиридинов. Характеристическая вязкость 2 н.раствора NaCl 3,8 дл/г.

П р и м е р 7. В стеклянный реактор объемом 500 мл загружают 116,2 г технической четвертичной соли 1,2-диметил-5- винилпиридинийметилсульфата и 3,8 г акриламида, приливают 80 мл дистиллированной воды комнатной температуры, перемешивают до получения прозрачного раствора, создают в реакторе инертную атмосферу путем кратковременной (1-2 мин) продувки азотом, вносят 0,1% от массы мономеров β-оксипропил-трет-бутилпероксида к и метионина (α-амино-γ-метилмасляной кислоты в виде D, L изомеров) в количестве 0,008% от массы мономеров. Затем реакционную шихту переносят в полиэтиленовый мешочек соответствующего объема, мешочек завязывают и оставляют при комнатной температуре. Процесс полимеризации до полной конверсии завершается через 2 ч. Полученный полимер полностью растворим в воде и не имеет характерного запаха алкилпиридинов. Характеристическая вязкость 2 н.раствора NaCl 3,6 дл/г.

Использование: в производстве водорастворимых высокомолекулярных катионных флокулянтов для целлюлозно-бумажной промышленности, для ускорения процессов сгущения и фильтрации суспензий при осветлении промышленных оборотных вод и бытовых стоков. Сущность изобретения: полимеризация 1,2-диметил-5-винилпиридинийметилсульфата в присутствии окислительно-восстановительного инициатора β -оксипропил-трет-бутилпероксида. Полимеризация может быть осуществлена в присутствии акриламида и a -амино- g -метилмасляной кислоты в виде смеси DL-изомеров. 2 з. п. ф-лы.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО КАТИОННОГО ВОДОРАСТВОРИМОГО ПОЛИМЕРА полимеризацией 1,2-диметил-5-винилпиридиний-метилсульфата в водной среде в присутствии окислительно-восстановительного инициатора, отличающийся тем, что в качестве инициатора используют β - оксипропилтретбутилпероксид. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимеризацию проводят в присутствии акриламида. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что полимеризацию проводят в присутствии a- амино- γ- метил-масляной кислоты в виде смеси D, L- изомеров.