[發明專利]一種水溶性聚合物分散液的制備方法

有效

• 申請號: 200910083924.1
• 申請日: 2009-05-13
• 公開（公告）號: CN101712730A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 王勤;鄭巍;孫建龍;周濤;吳林健;高永利
• 申請（專利權）人: 北京瑞仕邦精細化工技術有限公司
• 主分類號: C08F2/04
• 分類號: C08F2/04;C08K3/00;C08K3/22;C08K3/36;C08K3/26;C08K3/30;C08F20/10;C08F20/56;C08F26/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 何清清

技術領域：

本發明涉及一種水溶性聚合物分散液的制備方法，制備一種不含油份的水性的具有多相態的聚合物分散體，如制備聚丙烯酰胺水分散液，可用作造紙助留助濾劑，造紙施膠劑，造紙增強劑，水處理絮凝劑和凝結劑，增稠劑，減阻劑等。

背景技術：

水溶性聚合物被大量地用作固液分離絮凝劑，以及以絮凝為核心機制的許多工藝過程。其中離子型聚丙烯酰胺是應用最廣泛的絮凝劑。通常的聚丙烯酰胺合成產品包括兩類，固態粉末狀或乳液狀液體產品。固態聚丙烯酰胺類產品一般由反向懸浮聚合方法制備，產品包裝和運輸方便，但是在使用過程中存在溶解困難的問題，由于固體產品溶解速度比較慢，需要長時間的機械攪拌導致聚合物鏈的剪切降解，并且對于丙烯酸酯類的水溶性聚合物往往在溶解過程中發生一定程度的水解。乳液型聚丙烯酰胺液體產品溶解性好，目前工業上廣泛應用的是油包水型含油乳液水溶性聚合物，其中含有聚丙烯酰胺(一般含量可以到40-50％)，能夠在水中速溶(溶解時間在15-20分鐘內)，但是這種油包水型聚合物乳液中，通常存在15-30％的長鏈烷烴有機溶劑，這些有機溶劑不僅增加了產品成本，在造紙，礦物加工等工藝過程中會產生一定的負面影響，而且會加大水中的COD和BOD負荷。為了解決有機溶劑帶來的問題，另一種無油的水溶性聚合物液體產品被開發出來，由于其外觀類似乳液卻不含烴類溶劑，因此又稱作“水包水”乳液或者“水包水”聚合物分散液。水包水聚合物分散液的制備方法一般是在含有分散劑的聚合物溶液中進行水溶性單體的聚合，在聚合過程中或之后加入無機鹽分散，得到具有流動性的水溶性聚合物水分散體。盡管對于水包水乳液聚合物的研究非常廣泛，但是實際應用中成功的產品卻很少，因為制備具有工業化價值的水包水聚合物水分散液，本身具有很高的挑戰性，難點在于：根據水包水乳液的形成機理，水包水乳液的聚合過程屬于沉淀聚合的范疇，在聚合過程中，水溶性分散劑與聚合單體都溶解在水中，在水溶性分散劑溶液中，目標聚合物的溶解度將降低。聚合反應開始后，單體濃度越來越低，聚合物分子量越來越高，聚合物濃度也越來越大。當聚合物分子量或者濃度達到臨界值時，聚合物開始在體系中以沉淀析出。這種沉淀通過吸收分散劑形成細微粒，并且這種微粒通過吸收體系中新沉淀出的聚合物分子鏈逐漸增大，最終形成球狀聚合物微粒，隨著溶解和高度分散在水相中的高分子量的聚合物增加，將給水包水型乳液帶來很高的粘度，其運動粘度可以達到10萬厘泊已上。研究表明，乳液粘度增加是由于連續相中高分子鏈之間的滑動摩擦以及聚合物粒子間粘性碰撞造成，為了降低產品粘度，常規的技術均是通過添加大量的有機聚合物或無機鹽離子型分散劑，如水溶性低分子量有機聚合物、水溶性小分子有機物或者水溶性無機鹽，并且添加量往往達到與高分子聚合物數量相當的地步，無機鹽分散劑的添加量也高達10-15％。這一做法旨在降低高分子量聚合物在體系中的溶解度，通過對聚合物的沉淀作用降低體系粘度。但是過多離子型物質的加入，將導致聚合產物分子量降低，因此常規的方法將難以獲得高分子量的聚合產物，而具有較高的分子量恰恰是絮凝劑產品的重要特征。如：海茂株式會社在中國專利CN1543484公開了一種兩性水溶性高分子分散液的制備方法，在鹽水溶液中，使特定的摩爾百分比范圍的包含季銨鹽基團的甲基丙烯酸系單體和丙烯酰胺類單體共聚，得到包含粒徑為100μm的高分子微粒的兩性水溶性高分子(聚丙烯酸和聚丙烯酰胺)分散液，并將其用在污泥脫水、造紙原料的預處理或助留助濾過程。納爾科化學公司在一系列專利CN1214053A、CN?1662627A和CN?1189623C中公開了分別具有陰陽離子性聚合物水分散液的制備方法。在該方法中利用具有相同電荷的聚合物作為分散劑，同時加入5～40重量％的無機鹽分散劑，經分散聚合后可以得到乳白色的分散液。這種水分散液體系可以有效提高聚合物在水中的溶解效果。但是本領域的技術人員可以預見，這種降低聚合物溶解度的方法均會降低聚合物本身的分子量，而聚合物分子量的降低將嚴重降低其絮凝效果和其他應用性能。特別是使用大量的無機鹽作為分散劑，對聚電解質的溶解性能影響很大，形成的聚合物分子量偏低且微粒往往比較致密，雖然產品粘度比較低，但是產品的溶解速度將會發生明顯的降低，這在應用過程是非常不利的，同時殘留在分散液產品中的無機鹽在工業應用過程的影響也多是不利的。

發明內容