开题报告内容:
- 课题背景
阳离子聚合物在日常生活和工农业生产中有着极其广泛的用途。而絮凝剂重要单体二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)的均聚物及共聚物,由于其相对分子量高、分子量易控、正电荷密度高、水溶性好、高效无毒,被广泛应用于医药、日用化工、纺织印染、石油开采等水处理领域,成为当代化学、环境界的一大研究热点。在水处理领域,由于这类阳离子型聚合物同时具有电中和及吸附架桥的功能,而且集絮凝、消毒双重性能于一体,因而其应用范围几乎遍及各种工业废水、城市生活污水以及饮用水等。[3]
- 要解决的问题
二烯丙基氯化铵是由二甲基二烯丙基氯化铵单体聚合而成。一般说来聚合反应中单体的纯度或杂质对聚合度影响很大,因此该产品生产分为单体合成、纯化及聚合三步完成。ensp;单体制备可分为一步法和两步法。两步法是由等摩尔的氯丙烯和二甲胺进行亲核反应生成二甲基烯丙基胺,(油相)与盐水分离后再与等摩尔的氯丙烯在有机相中季铵化反应生成季铵盐。一步法是由2:1:1的氯丙烯二甲胺和液碱控制反应物近于中性条件下一次完成。很明显两步法消耗大量的溶剂,操作繁琐成本高,但其杂质少,聚合物质量好。一步法操作简单,成本低杂质多。
由叔胺化反应式可见,生成一定量叔胺即有等量HCI产生。HCl一经产生即与二甲基胺中和生成二烷基胺盐酸盐,当然也能与叔胺发生如下反应生成叔胺盐酸盐。由于二甲胺比叔胺亲核能力强,因此反应以二烷基胺盐酸盐的生成为主。由于盐酸盐化使二甲胺和叔胺丧失亲核性,阻碍了二甲胺的叔胺化反应和叔胺进一步季铵化。因此必须加碱中和产生的HCl使成盐的二甲胺和二甲基烯丙基胺释放出来。
由于烯丙基氯与盐同处一个反应体系在加入碱中和时易与OH反应生成烯丙基醇。这个反应不仅浪费原料烯丙基氯,而且产生的烯丙基醇及其进一步氧化产生的烯丙醛等是一种较强的阻聚剂,影响单体产物的纯度和后续聚合反应。因此在中和过程中避免烯丙基氯和NaOH直接接触,不仅是提高原料利用率,而且也是高纯单体合成的关键。
一步法工艺产品杂质多使DMDAAC作为聚合反应单体时的反应活性较低。早期的研究者就已注意到了这一点,为减少单体产品中的反应副产物等杂质,提高单体品质,研究者从控制合成工艺条件入手,进行了一系列的研究工作。
权艳梅等采用在低温下一次投料后,密闭条件下加热加压反应1.5-2.5h再以减压蒸馏提纯得到DMDAAC水溶液产物;而后改进了工艺,在常温常压下逐步加入氢氧化钠使反应中产生的HCl不断被中和,严格控制体系的pH=9.0,减少了烯丙基氯的水解和二甲胺的挥发,可提高产物收率单体收率最高可达92.4%,NaCl质量分数为1.2%。借鉴此法,在工艺流程中,设置pH检测器,保证pH恒定。
DMIDAAC工业生产过程中易引入或生成各种杂质,如未反应的二甲胺、叔胺副产物二甲胺盐、叔胺盐、烯丙醇、烯丙醛、氯化钠以及金属离子等,将导致其作为聚合物单体时反应活性降低,即使杂质含量极少也将严重影响单体的聚合反应活性。针对DMDAAC单体产品中的杂质,除了通过对单体合成中加料方式、反应温度、反应时间以及反应体系pH等工艺条件加以控制,来减少制备过程中副产物等杂质的形成,还可以通过分液、减压蒸馏、水蒸气蒸馏、活性炭脱色等对粗产品进行精制提纯处理的方法加以控制。[2-3]
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