[發明專利]一種分散劑、其制備方法、及其在陰離子聚丙烯酰胺水分散乳液聚合中的應用

有效

• 申請號: 201210491725.6
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103059216A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 黃振;舒鑫;冉千平;劉加平
• 申請（專利權）人: 江蘇博特新材料有限公司;江蘇蘇博特新材料股份有限公司;江蘇省建筑科學研究院有限公司;攀枝花博特建材有限公司
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/06;C08F220/58;C08F2/20;C08F290/06;C08F226/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲;查俊奎

技術領域

本發明屬于水溶性高分子合成技術領域，尤其涉及一種分散劑，其制備方法，以及陰離子聚丙烯酰胺水分散乳液的聚合方法。

背景技術

聚丙烯酰胺的結構特點和齊全品種使之在國民經濟的各個領域得到了廣泛應用，享有“百業助劑”之稱。在我國，聚丙烯酰胺在石油、水處理和造紙三大領域中的應用尤其重要。

合成聚丙烯酰胺的方法包括溶液聚合、反相懸浮聚合和反相乳液聚合。溶液聚合反應后期黏度十分高，攪拌和散熱非常困難，而且需要使用專門的設備干燥造粉，復雜的工藝流程往往會導致聚丙烯酰胺鏈發生交聯或降解等一系列副反應，導致產品使用時溶解困難，需要很長時間和特殊的溶解設備。乳液型(油包水)聚丙烯酰胺具有很好的溶解性，但此種方法需要用到大量的烴類有機溶劑和表面活性劑，易對環境造成二次污染。

水分散聚合(aqueous?dispersion?polymerization，也稱之為水包水聚合或雙水相聚合)由于生產效率高，工藝綠色環保，產品溶解和絮凝性能優異成為各國研究重點。目前，陽離子聚丙烯酰胺水分散乳液的合成已取得一定進展，歐洲專利EP0183466和EP0657478，美國專利US4929655和US5006590均描述了在含有多價陰離子鹽和聚合物穩定劑的水溶液中，通過丙烯酰胺與丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨共聚合得到水包水乳液。

與陽離子型相比，鹽水介質中陰離子型聚丙烯酰胺的合成，由于不易選取帶有疏水基團的丙烯酰胺衍生物單體共聚而要困難得多，相關研究還比較少見。CN101649024A通過添加丙烯酸酯類疏水單體促進析出分相，同時加入具有表面活性的功能單體，提高早期的穩定效率，但此類疏水性單體的引入往往會降低產物的分子量，同時溶解性大大變差；CN1519259A則通過采用非離子型高分子與多元醇類化合物的復合穩定劑提高穩定效果，但多元醇類化合物對自由基聚合存在鏈轉移作用，不利于得到高分子量的產品。

由此可見，分散劑的選擇對反應有著重要影響，目前的專利及文獻均采用線性陰離子高分子或非離子高分子作為分散劑，利用高分子吸附在粒子表面產生的空間位阻作用穩定乳膠粒，這就要求分散劑具有一定的分子量(可高達50萬～150萬)，這帶來一系列問題：首先，反應在高鹽介質中進行，分子量過高的分散劑很難快速溶解，即使溶解，其分子構象受鹽濃度影響處于蜷縮狀態，大大降低了其吸附速率和穩定作用；其次，分散劑分子量過高造成反應初期體系黏度較大，加上高分子鏈之間的相互纏結，以及高分子鏈難以擴散運動的特點，反應初期分散劑吸附速率很慢，常因不能及時穩定析出的乳膠粒而使體系黏度暴增導致聚合失敗。再次，線性陰離子聚合物的電荷密度較高，其與乳膠離子存在較強的電荷排斥作用，容易造成分散劑分子在乳膠粒子表面的解吸附，不利于水分散乳液的長期儲存穩定性。

發明內容

本發明提供一種分散劑，克服了上述缺點和不足；本發明還提供了所述分散劑的制備方法；以及本發明所述分散劑在陰離子聚丙烯酰胺乳液聚合中的應用方法。

本發明所述的分散劑為梳型接枝共聚物，其結構符合通式(1)，

通式(1)中R₁，R₂，R₃各自獨立地代表H或CH₃；

X代表O、CH₂O、CH₂CH₂O或COO；

Y代表H或CH₂CH₂N⁺(CH₃)₃Cl^-；

a∶b∶c=(2.5～7.5)∶(2.5～5)∶1；n值為5～25，且所述梳型接枝共聚物的分子量在10000～100000。

本發明所述的分散劑，分子量較小，在結構中引入了磺酸基團或陽離子基團，對鹽敏感性較低，因此能在高鹽體系中保持較伸展的鏈構象，擴散速率和吸附速率明顯提高；應用于乳液聚合反應中時，對聚合反應初期生成的乳膠粒能夠迅速起到穩定作用；同時，由于具有較大位阻作用的接枝側鏈，其分散穩定效果相對常規的線性高分子得到進一步提升，有利于聚合反應后期體系穩定，同時也提高了乳液長期儲存穩定性；另外分散劑鏈節上的陽離子基團可以加強分散劑與帶負電的乳膠粒的作用，降低穩定劑的解吸附，對提高反應后期轉化率、產物固含量和電荷度具有明顯的作用。

作為改進，通式(1)中的n值為10～20。