[發明專利]種子溶脹法制備低鹽低粘度聚丙烯酰胺水包水分散液

有效

• 申請號: 201310382063.3
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103435749A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 冉千平;黃振;舒鑫
• 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;姜堰市博特新材料有限公司
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/06;C08F228/02;C08F220/58;C08F2/20;C08F4/04;C08F4/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于水溶性高分子分散體合成技術領域，尤其涉及一種陰離子聚丙烯酰胺水包水分散液聚合方法。

背景技術

目前現有的聚丙烯酰胺工業生產方法包括溶液聚合、反相懸浮聚合和反相乳液聚合。溶液聚合的生產方法得到的產品是粉末，除了生產過程中的高粘度問題之外，與反相懸浮聚合類似，由于最終需要烘干造粒，不免需要引入干燥造粒設備，增加生產成本，同時生產中產生粉塵，最終產物還存在溶解困難等問題。而反相懸浮聚合和反向乳液聚合在生產中大量使用有機溶劑和表面活性劑，本身易對環境產生二次污染。為了克服以上缺陷，研究者開發了水分散聚合（aqueous?dispersion?polymerization，也稱之為水包水聚合或雙水相聚合）制備方法，這種方法可以直接制備產品而無需后處理，生產效率高，所得產物溶解快，本身無需有機溶劑，因而環境友好。

近十幾年來，關于陽離子聚丙烯酰胺共聚物的水包水分散液的制備方法已有較多研究。與陽離子聚丙烯酰胺共聚物的水包水分散液相比，鹽水介質中陰離子型聚丙烯酰胺的合成因為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。許多研究者開始考慮陰離子型聚丙烯酰胺水包水分散液合成的改進方法，如專利號為CN101649024A（2010-4-21）的中國專利通過添加丙烯酸酯類疏水單體共聚促進析出分相，同時加入具有表面活性的功能單體，提高早期的穩定效率，但該方法制得的產品在實際使用時溶解較慢，失去了水包水產品的意義；如專利號為CN1519259A（2004-8-11）的中國專利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是該專利通過多元醇類化合物加入進行改性的方法對于提高陰離子型聚丙烯酰胺的穩定性效果不是很明顯。

上兩種改進方法均屬于傳統水包水聚合方法，其聚合過程的關鍵為自由基聚合形成的聚合物鏈及時從體系中沉淀析出，形成初級粒子，同時迅速吸附穩定劑，形成穩定的乳膠粒，避免因體系粘度暴增導致凝膠，故而均屬于“自聚合成核”方法，即聚合過程中先發生溶液聚合，待達到聚合物分相臨界分子量時，聚合物鏈從溶液中析出成核（初級粒子）。然而，受限于“自聚合成核”過程，此類方法依然存在以下有待解決的問題：

（1）“自聚合成核”方法合成過程中粘度較大，不利于生產。根據文獻報道（European?Polymer?Journal,42,2006,1284-1297），水包水分散液的制備過程中包括由溶液聚合到分相析出的過程，在此過程中體系粘度由溶液相中溶解的聚合物分子量和濃度決定。水包水分散液分相時，已有一定轉化率，此時溶液中聚合物濃度較高，分子量在臨界分子量附近（可達10⁶），極易發生爬桿或者凝膠現象。在析出分相之后才可能得到流動性良好的分散液產物，盡管現有文獻報道的方法都可以得到最終產物分散液，但是這些方法在生產過程中都不可避免的導致較大粘度，即使采用分步加料的方法，每次加料后也會出現體系粘度突然暴增，這對于生產是不利的。現有專利文獻大都著眼于向體系中加入大量無機鹽以及共聚疏水性單體降低聚合物鏈與水的親和性，促進聚合物沉淀析出，以降低體系聚合時的粘度，但大量無機鹽留在體系中，對聚丙烯酰胺的后續應用是大大不利的，另外疏水性單體的共聚會導致聚丙烯酰胺的溶解性能變差。

（2）“自聚合成核”方法中反應前期主要為溶液聚合，析出成核后主要聚合場所在粒子內部，此時粒子相內粘度非常大，同時粒子將自由基互相隔離開來，并且由于粒子相與單體親和性更好，單體在粒子內部濃度更高，通過凝膠效應、隔離效應以及富集效應的共同作用，后期得到的分子量往往比前期高很多。但需注意的是采用自聚合成核方法，由于單體反應活性較高，大部分單體都在反應前期就參加溶液聚合，后期粒子相內部反應的單體較少（化工學報，62，2011，2657-2662），因此從整體上來說使產物的分子量偏低，同時分子量分布變寬，對于作為絮凝劑使用的聚丙烯酰胺，一般更希望得到高分子量的產物，如果能提高反應過程中粒子內反應的比例，那么自然可以使分子量得到進一步提升。