[發明專利]異氧肟改性聚丙烯酰胺及其制備方法

有效

• 申請號: 200910063151.0
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101591415A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 蔡詩改;李遠新
• 申請（專利權）人: 湖北同一石油化工有限公司
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F2/32;C08F8/32;C02F1/56
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 王 健

技術領域

本發明涉及一種水溶性功能高分子的合成工藝，特別是采用反相乳液共聚的方法，合成出滿足礦物采選、采油和城市生活污水處理等領域的超高分子的改性聚丙烯酰胺。屬于精細化工，同時也屬于高分子合成領域。

背景技術

聚丙烯酰胺(PAM)是一種線型的水溶性功能分子聚合物，是水溶性高分子中應用最廣泛的品種之一。在石油開采、水處理、紡織、印染、造紙、選礦、洗煤、醫藥、制糖、養殖、建材、農業等行業具有廣泛的應用，有“百業助劑”、“萬能產品之稱”。

聚丙烯酰胺主要以兩種形式的商品出售，一種是粉末狀，另一種是膠體。膠體不易運輸，使用也不方便。粉狀聚丙烯酰胺較受用戶歡迎，但也存在溶解時間長、設備投入和勞動強度大等缺點。最近出現了聚合物分散體，稱為聚丙烯酰胺膠乳，它具有優異的水溶性。因此受到人們的關注。聚丙烯酰胺系列產品可分為非離子型(NPAM)、陽離子型(APAM)和陰離子型(CPAM)三大類。這些聚合物可以是均聚物，也可以是共聚物。分子量的大小是聚丙烯酰胺最主要的性能指標之一。

聚丙烯酰胺的生產方法主要有水溶液聚合法、懸浮聚合和反相乳液聚合等幾種。水溶液聚合法是生產聚丙烯酰胺的傳統方法。采用該方法可以生產膠體和粉狀產品。一般聚丙烯酰胺膠體是采用8％～10％的丙烯酰胺水溶液在引發劑作用下直接聚合而得。這種膠體產品不易運輸，使用也不方便。但是生產設備投入少，適宜小型生產企業采用。聚丙烯酰胺干粉則多采用25％～30％丙烯酰胺溶液進行聚合。聚合后得到的聚丙烯酰胺膠體經造粒、捏合、干燥、粉碎后制得產品。其中的聚合反應是關鍵工序。該方法具有生產安全、工藝設備簡單以及生產成本低等優點。是國內外生產聚丙烯酰胺普遍采用的方法。但該類產品形成的顆粒不規則，存在溶解慢、使用不徹底、后序使用設備投入大等缺點。反相乳液聚合法是將丙烯酰胺及其改性單體(常溶于水中)，借助油包水型乳化劑分散于非極性液體中，形成(W?O)型乳液而進行的聚合。它的分子量大小、水解度、電荷密度及其分布等對其性能有重要的影響。因此合成相對分子質量高、電荷分布均勻的高聚物成為人們追求的目標。另外反相乳液聚合產品的穩定性至少應保持幾個月。從以往的研究表明要想得到高固含量、高相對分子質量、穩定性好的膠乳產品，合成過程中的油水配比，乳化劑引發體系的選擇及量的使用等是影響膠乳產品質量的關鍵因素。

發明內容

本發明的目的是：針對改性聚丙烯酰胺膠體及干粉產品不易溶解、運輸使用不方便、生產利用率低以及目前市場上膠乳產品存在相對分子質量低、貯存不穩定等技術上的不足進行工藝的優化改進，提出了一種在聚丙烯酰胺大分子中引入異氧肟基團的合成新工藝。其具有相對分子質量高(重均分子質量可達2000萬)，電荷密度大，膠乳穩定(貯存期可達十八個月不出現分層漂油結塊現象)，溶解速度快(溶解時間≤3分鐘)等特點。

本發明的技術方案：以石油烴類7#白油(商購自：天津紅山石油化工總廠)為連續相，丙烯酰胺及其改性單體鹽酸羥胺、丙烯酸鉀水溶液為分散相。選用烷基酚烯丙基聚醚醚類反應型表面活性劑(商購自：廣州眾冠美貿易有限公司)和山梨糖醇酐倍半單油酸酯為乳化劑，兩種原料的質量比為3～5∶1。

將油水相在高剪切力作用下，制成相對穩定的膠乳，采用偶氮二異丁基脒鹽酸做引發劑，控制引發聚合溫度在30～90℃范圍完成。其基本工藝包括如下步驟：

1)按1∶1～1.05(w/w)的比例將丙烯酰胺單體溶于樹脂交換去離子水中，并進行相應的活化處理。

2)將改性單體鹽酸羥胺、丙烯酸鉀進行活化處理。

3)將油溶性活性劑山梨糖醇酐倍半單油酸酯(商購自：丹東油脂化工廠)溶于油相，并抽入相應的高剪切乳化器中。

4)將水溶性活性劑和水相在容器中充分混合均勻，并逐步加入乳化器中進行乳化。

5)乳化完成后，將乳化基質轉入其它反應器升溫并加入引發劑在30～90℃范圍升溫聚合。聚合時間約3～8h。

6)將聚合完成的膠乳升溫至50～90℃，在負壓0.08Mpa～0.094Mpa范圍真空抽濃2～5h即得含量50％左右的異氧肟改性聚丙烯酰胺膠乳成品。

其中：丙烯酰胺原料要求較寬，無論生物法或銅催化法的丙烯酰胺單體均適用于本工藝，并且都能合成相對分子質量≥2000萬的膠乳產品。

其中：對改性單體的選擇范圍較寬既可以用陰離子性也可以用陽離子性單體，同時其改性度也可以在較寬的范圍內完成。本工藝采用鹽酸羥胺和丙烯酸鉀為改性單體。

其中：采用約占單體含量6％～10％的醚類表面活性劑烷基酚烯丙基聚醚醚類反應型表面活性劑做為共聚單體。油溶性活性劑和水溶性活性劑比例為3～5∶1