[發明專利]一種反應型分散劑及聚丙烯酰胺水乳液的制備方法

有效

• 申請號: 201410564516.9
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104356292A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 吳江勇;崔仕章;谷之輝;王黎明;楊紅梅
• 申請（專利權）人: 山東德仕石油工程集團股份有限公司
• 主分類號: C08F220/34
• 分類號: C08F220/34;C08F226/10;C08F8/10;C08F291/14;C08F220/56;C08F220/60;C08F2/38
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 楊彪

技術領域

本發明屬于高分子合成領域，涉及一種反應型分散劑及聚丙烯酰胺乳液的制備方法。

背景技術

聚丙烯酰胺被稱為“百業助劑”，其中的陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）則是應用最為廣泛的品種之一。CPAM?為含陽離子結構單元的丙烯酰胺共聚物，分子鏈在水中可電離出聚陽離子和小的陰離子，CPAM?中陽離子的加入增大了聚合物對帶負電荷的膠體、聚合物和固體表面的吸附粘結能力，可以引起較強的電中和作用，增強了它的吸附、粘合、脫色、沉淀和絮凝等作用，特別適用于造紙技術、食品工業、建筑工程、冶金工程、選礦煤粉、采油工業、水產加工與發酵等有機膠體含量較高的行業中的污水與廢水的處理。

雙水相分散聚合法是一種制備水溶性聚合物的新型方法，利用這種新方法可以將一種或幾種水溶性單體溶解分散在有分散劑存在下的水溶液中，在一定條件下聚合，形成互不相溶的水溶性聚合物分散液，也叫聚合物水乳液。

水乳液反應體系具有黏度較低，固含量大，可以制得相對分子質量較大的水溶性聚合物，它克服了傳統水溶液聚合的缺點，在制備和使用過程中不存在有機溶劑污染問題，且水乳液產品溶解迅速、可以直接稀釋使用，因此具有廣闊的應用前景和環保價值。

目前，國內外研究水乳液的制備方法的報道不多，產品性能還不夠完善。主要問題集中在水乳液產品的分散穩定性差和CPAM的有效含量及分子量低這兩方面上。為了解決這兩個問題，技術人員做了大量的研究工作。專利CN201210097234.3中以叔丁醇水溶液為分散劑制備CPAM水乳液，結果表明以叔丁醇作為分散劑制備的CPAM水乳液穩定性差，存放時間不長。制備的CPAM分子量偏低，不超過350萬。為了克服小分子醇作為分散劑而引起的鏈轉移強等問題，文獻（劉再滿等，《雙水相聚合法合成陽離子聚丙烯酰胺及其絮凝性能》，應用化學，2010,28(8)：874~878）提供了一種以聚乙二醇替代叔丁醇作為反應體系的分散劑，制備得到了一種分散穩定性良好的水乳液，但該方法中聚乙二醇用量非常大，使得成本偏高，而且水乳液體系的粘度高、流動性差，CPAM的分子量低。最近研究改進最多的是由陽離子單體均聚而得的低分子量陽離子聚合物作為分散劑，取得了不錯的結果。如專利CN102321213B中提供了以丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨等陽離子單體在分子量調節劑的存在下均聚而得的分散劑。并通過自制的分散劑制備得到了分散性和流動性較好的較高分子量CPAM的水乳液產品，但該水乳液產品的穩定性未知，而且分散劑的分子量控制以及水乳液聚合工藝控制難度高。

目前大多數的水乳液制備工藝中，由于聚丙烯酰胺聚合機理中的“凝膠效應”，反應過程中存在自加速過程，使得丙烯酰胺共聚物的聚合速度有大大超過從分散體系中析出的速度的可能，如果控制不當則很易得到凝膠產品，造成聚合失敗。

發明內容

本發明的目的在于克服現有CPAM水乳液產品制備工藝的一些缺點，提供一種有效含量高、分子量高、操作方便易控的CPAM水乳液產品的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種體系粘度小于200mPaS，流動性良好，溶解速度快，能在24個月長期存放不分層的高穩定CPAM水乳液產品。

為達到以上技術目的，本發明是采用以下技術方案實現的。

一種反應型分散劑及聚丙烯酰胺水乳液的制備方法，其特征在于：由式（1）所示的反應型大單體作為分散劑，由丙烯酰胺和陽離子單體共聚而成，

式（1）。

式（1）中m為大分子單體中高分子鏈段陽離子的聚合度；n為大分子單體中乙烯吡咯烷酮的聚合度；a為2~3；A為H或CH₃，B為O或N元素。

大單體分散劑的平均分子量為2×10⁵～8×10⁵。

所述的陽離子聚丙烯酰胺水乳液，其溶解速度小于10min。其分子量在800萬以上。其產品體系粘度小于400?mPa·s。

所述的大單體分散劑的制備方法為：

步驟1）將20~30份的陽離子單體和0~5份的N-乙烯吡咯烷酮加入反應釜中，加入30~100份的溶劑溶解；向反應釜中通入氮氣除氧15~30分鐘；向反應釜中加入0.01~1份的鏈轉移劑和0.001~0.05份的引發劑；在60～70℃下攪拌反應4~6小時；加入氫氧化鈉溶液調節pH值至7～9，減壓抽去大部分的溶劑，用10~50份沉淀劑沉淀三次，離心分離，干燥得到白色固體大單體前體，其結構式如式（2）所示：

?式（2）