[發(fā)明專利]一種高濃度丙烯酰胺水溶液聚合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510601113.1
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN105111342B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張彥昌;曹金麗;趙獻增;王冬梅;李天仚;殷園園;張怡
• 申請（專利權(quán)）人: 河南省科學(xué)院高新技術(shù)研究中心
• 主分類號: C08F120/56
• 分類號: C08F120/56;C08F2/38;C08F2/10;C08F4/04
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙)41104
• 代理人: 時立新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子化合物聚丙烯酰胺的合成方法，尤其涉及一種高濃度丙烯酰胺水溶液聚合方法，屬高分子合成領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚丙烯酰胺是一種重要的水溶性高分子，其應(yīng)用非常廣泛。合成聚丙烯酰胺的方法有水溶液聚合法、反相乳液聚合法以及分散聚合法等，水溶液聚合法由于合成工藝簡單、不使用大量有機溶劑一直是工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的方法，但是由于丙烯酰胺單體活性高，反應(yīng)放熱明顯，在高單體濃度下反應(yīng)容易爆聚，難以控制。滕大勇等人在2011年31卷第6期《現(xiàn)代化工》58-61頁報道了通過反相微乳液聚合法合成的聚丙烯酰胺固含量接近40％，本技術(shù)主要發(fā)明者用水溶液聚合法在已授權(quán)專利ZL201310400295.7、ZL201110271370.5、ZL201110252665.8、ZL03126303.8、ZL200610048457.5中，分別對濃度為9.5～11.5％、13.5～16.5％、18.0～22.5％、30％、40％的丙烯酰胺水溶液進行了聚合反應(yīng)，在專利CN102690381A中的丙烯酰胺單體濃度最高為55％，為目前文獻報道的最高反應(yīng)單體濃度。單體濃度高達66.7％～67.6％實現(xiàn)丙烯酰胺溶液聚合反應(yīng)目前未見相關(guān)文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采用水溶液聚合法，在高單體濃度下實現(xiàn)丙烯酰胺溶液聚合反應(yīng)，合成出固含量高、稀釋溶解速度快的聚丙烯酰胺。

為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

采用水溶液聚合法，選用C₁～C₅類有機溶劑為移熱溶劑，水溶性偶氮類化合物為引發(fā)劑，甲酸鈉、次亞磷酸鈉為鏈轉(zhuǎn)移劑，通過調(diào)節(jié)移熱溶劑、鏈轉(zhuǎn)移劑和引發(fā)劑的用量合成高固含量聚丙烯酰胺溶液，具體步驟如下：

⑴單體制備：在30℃恒溫水浴中，將100g固體丙烯酰胺與48～50g去離子水配制成質(zhì)量百分比濃度為66.7％～67.6％的丙烯酰胺水溶液，0.007～0.040g水溶性偶氮類引發(fā)劑溶于3.0g水中配制成引發(fā)劑溶液；

⑵在反應(yīng)器中加入11～15gC₁～C₅類有機溶劑，2.4～10g甲酸鈉或3.1～16g次亞磷酸鈉或者兩者混合物作為鏈轉(zhuǎn)移劑，15.0g上述配制好的丙烯酰胺水溶液、0.36g上述配制好的引發(fā)劑溶液，攪拌，逐步升溫至45-56℃。

⑶在保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)下，用注射器或者恒壓漏斗滴加剩余的丙烯酰胺溶液和剩余的引發(fā)劑溶液，在2.5小時內(nèi)滴加完畢；

⑷繼續(xù)反應(yīng)2小時后停止反應(yīng)，降溫、靜置后分離出有機溶劑，得到高固含量聚丙烯酰胺水溶液。

所述水溶性偶氮類引發(fā)劑為偶氮二異丁咪唑啉鹽酸(VA-044)或偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(V-50)，優(yōu)選偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽。

所述的C₁～C₅類有機溶劑為二硫化碳、正戊烷，優(yōu)選二硫化碳。

步驟(2)中反應(yīng)溫度優(yōu)選45℃。

鏈轉(zhuǎn)移劑甲酸鈉、次亞磷酸鈉兩者混合物優(yōu)選按摩爾比0.64:1復(fù)配。

按GB12005.2-89測定其固含量為70.1～79.3％，按GB17514-1998測定其分子量為0.61～6.54萬，按GB12005.3-89測定其單體殘留率為0.4～3.3％。

本發(fā)明有益效果在于：本發(fā)明通過選擇活化能低的水溶性偶氮類引發(fā)劑，降低了反應(yīng)溫度，減緩了反應(yīng)速率，同時匹配沸點合適的移熱溶劑，及時將反應(yīng)熱移除，在單體濃度高達66.7％～67.6％時通過水溶液聚合，一步合成高固含量聚丙烯酰胺，分子量在0.61～6.54萬之間可控調(diào)節(jié)，聚丙烯酰胺溶液固含量在70％以上，降低了產(chǎn)品的運輸成本。與反相乳液聚合法、水分散聚合法相比，該方法操作簡單，可以合成特定分子量范圍的聚丙烯酰胺，適合工業(yè)化生產(chǎn)。由此方法合成的聚丙烯酰胺水溶液稀釋溶解速度快，適用于紙張增強劑、高分子助乳化劑、紡織印染助劑、粘合劑等。

具體實施方式

為了更好地對本發(fā)明進行說明，列舉實施例如下：

實施例1

⑴在30℃恒溫水浴中，將100g固體丙烯酰胺與50g去離子水配制成質(zhì)量百分比濃度為66.7％的丙烯酰胺水溶液，0.0147g偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶于3.0g水中配制成引發(fā)劑溶液；

⑵向250mL四口反應(yīng)瓶中加入11.0g二硫化碳、3.1g次亞磷酸鈉、15.0g上述配制好的丙烯酰胺水溶液、0.36g上述配制好的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽溶液，攪拌，逐步升溫至45℃；