[發明專利]一種陽離子聚丙烯酰胺反相微乳液的制備方法

有效

• 申請號: 201410482369.0
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104292384B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 牛心蕙;滕厚開;滕大勇;徐俊英
• 申請（專利權）人: 中海油天津化工研究設計院有限公司;中海油能源發展股份有限公司
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F226/02;C08F2/32;C08J3/03;C08L33/26
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技術領域：本發明屬水溶性高分子材料合成技術領域，涉及高固含量、高分子量、低乳化劑添加量及可高速溶解的一種陽離子聚丙烯酰胺反相微乳液的制備方法。

背景技術：丙烯酰胺易于聚合得到水溶性高分子材料聚丙烯酰胺，其按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。其中，陽離子型的聚丙烯酰胺是一種帶有陽離子基團的線性高分子聚合物，由于其帶有相對固定的正電荷，因此對帶有負電荷的物體具有很強的結合力，常用作合成材料的抗靜電劑、殺菌劑、紡絲油劑、鉆井泥漿添加劑等。如果陽離子型的聚丙烯酰胺可以具有高分子量和高固含量，則會呈現出中性高聚物不具備的吸附、電子中和、離子交換等優異的物理化學功能，從而在造紙、冶金、紡織、石油工業、環保等相關行業獲得廣泛應用。

當前，制備陽離子型聚丙烯酰胺的方法基本分為四類：固體粉末、聚合物水溶液、反相微乳液和“水包水”型乳液。關于該聚合物產品，已有很多研究成果出現，但是都存在一些缺陷。馬偉偉等(馬偉偉,竇宇,梁春明,仲偉海.反相微乳液聚合制備新型陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑[J].造紙化學品,2011,01:15-17.)以丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)為共聚單體,采用反相乳液微聚合法合成了穩定的聚丙烯酰胺微乳液，乳化劑用量為10％，單體質量分數為30％。沈一丁等(沈一丁,李剛輝,李培枝.疏水締合型陽離子聚丙烯酰胺的溶液性能與應用研究[J].現代化工,2007,04:38-40+42.)用丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)、丙烯酸十八酯(OA)為聚合單體,十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為乳化劑,通過自由基膠束聚合在45℃下反應12h即可制備出疏水締合型陽離子水溶性共聚物PADO，性能較好，但反應時間較長。US006025426公開了一種在鹽水介質中的丙烯酰胺與一種陽離子單體共聚的分散體系，得到的產品具有較高分子量同時溶解速度較快，但是聚合速度不好控制。CN101016352A公開了一種陽離子聚丙酰胺“水包水”乳液的合成方法，得到的產品有效含量約3％wt，表觀粘度大于30000mpa·s，有效物含量低，流動性差。

總的來說，目前市場上用量最大的是固體粉末產品，通常是由溶液聚合后粉碎或者反相懸浮聚合法制備而成，能夠獲得相對分子量較高、單體有效含量約為20～30％的產品，但是此過程需要脫除大量的水分因而會造成很大的能耗，雖然運輸較為方便，但是溶解很慢，應用時存在一定的局限性，并且溶解設備需要占據很大的空間。聚合物水溶液產品和“水包水”型乳液的產品粘度過高、相對分子量較低、有效含量也偏低，限制了其應用。反相微乳液產品也被稱為油包水型乳液產品，其制備過程中單體有效含量高、反應時間短、操作簡便，溶解速度快，獲得了良好的應用。但是也有值得改進的空間，例如進一步降低乳化劑的添加量從而降低成本、改變單體種類獲得更高分子量的產品、實現高速溶解，在使用方面更為方便等。因此，隨著工業的不斷發展，迫切需求兼具高固含量、高分子量、高穩定性、低乳化劑添加量、能高速溶解的陽離子聚丙烯酰胺產品。

發明內容：本發明克服了上述現有技術的缺點，提供了一種具有高固含量、高分子量、低乳化劑添加量及可高速溶解的聚丙烯酰胺反相微乳液的制備方法。

本發明為一種陽離子聚丙烯酰胺反相微乳液的制備方法，其特征在于：

將丙烯酰胺類單體、陽離子單體和疏水締合單體配置成50％～70％的單體水相溶液，加入少量絡合劑，強力攪拌的同時將單體水溶液滴加入乳化劑和溶劑油構成的油相體系中，通高純氮氣驅氧30分鐘，升溫至25～45℃，加入引發劑，控制體系溫度在50℃以下，聚合2～4小時，最后加入反相劑，得到透明或半透明的反相微乳液；制得的聚丙烯酰胺反相微乳液用甲醇沉淀出固體，經丙酮洗滌，真空干燥后，測得反相微乳液的固含量達到30～50％，殘留單體含量小于0.1％；

其中：

所述的水相溶液體系的組成質量分數為：丙烯酰胺類單體30％～50％；陽離子單體5～10％；疏水締合單體5-10％；其余成分為去離子水；

所述丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺或丙烯酰胺與丙烯酸、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、N,N-二烷基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮其中一種或多種的混合物；

所述陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨[DMC]、二甲基二烯丙基氯化銨[DMDAAC]、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨[DAC]其中一種或多種的混合物；