[發明專利]一種含鈣離子改性陰離子聚丙烯酰胺的共聚合制造方法

在審

• 申請號: 201710798568.6
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107474177A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 范強;李章金
• 申請（專利權）人: 成都金弘諾環保科技有限公司
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F220/56;C08F4/40;C08F4/04;C08L33/02;C08L33/26
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技術領域

本發明屬于陰離子聚丙烯酰胺的制造領域，特別涉及一種含有鈣離子改性的陰離子聚丙烯酰胺的共聚合制造方法。

背景技術

陰離子聚丙烯酰胺在很多領域都得到廣泛應用，是水溶性聚合物應用最為廣泛的品種之一。它可以作為驅油劑、造紙分散劑、絮凝劑、紙張增強劑、減阻劑等，廣泛應用于石油開采、鉆井壓裂、造紙、污水處理、煤炭等領域。

在工業上陰離子聚丙烯酰胺的制造方法主要有三種，分別為前加堿均聚共水解法，均聚后加堿水解法及共聚合法。前加堿均聚共水解法是在聚合前將丙烯酰胺單體和堿(一般為碳酸鈉)同時加入聚合體系中，聚合結束后將膠體在聚合釜內加熱升溫到85℃以上并保溫6至15小時進行水解，然后將膠體造粒、干燥、粉碎篩分得到最終產品。均聚后加堿水解法是聚合體系中只含有丙烯酰胺單體和必須的助劑，聚合結束后將膠體造粒然后加堿(一般為氫氧化鈉)混合均勻，然后加熱水解，水解后干燥、粉碎篩分得到最終產品。共聚合法是在聚合體系中同時加入丙烯酰胺單體和用氫氧化鈉中和的丙烯酸單體，聚合結束后將膠體直接造粒、干燥、粉碎篩分得到最終產品。由此可見，通過以上制造方法最終得到的陰離子聚丙烯酰胺的對離子都是鈉離子。

如果將聚合物中的對離子由鈉離子改變成鈣離子，一方面在共聚合時由于鈣離子的強靜電屏蔽作用降低了陰離子單體間的靜電斥力，有利于獲得超高分子量產品；另一方面聚合產物中鈣離子的存在可大幅度降低水溶液的粘度，滿足某些工業條件下對聚丙烯酰胺高分子量、低粘度的使用要求；同時鈣離子的引入可提高聚合物絮凝時的敏感性，提高絮凝能力。中國發明專利CN201410678106.7公開了一種含鈣離子改性聚丙烯酰胺制備方法，得到的聚合物為陽離子型聚丙烯酰胺，且在制備過程中使用有機溶劑異丙醇進行沉淀處理，此方法不適用于大規模工業生產。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種含鈣離子改性的陰離子聚丙烯酰胺；

本發明的目的之二是提供一種含鈣離子改性的陰離子聚丙烯酰胺的共聚合工業制造方法。

本發明的一種含鈣離子改性的陰離子聚丙烯酰胺的共聚合制造方法包含以下步驟：

1、配料釜內按照釜的容積大小加入一定量的去離子水，然后加入丙烯酸，配制質量濃度為30％的丙烯酸，冷卻降溫至20℃以下，緩慢加入與丙烯酸單體等當量的固體氫氧化鈣或氧化鈣，整個反應過程溫度控制在20℃以下，最終溶液的pH值控制在6至8范圍內，獲得丙烯酸鈣溶液待用。

2、待聚合溶液的配制：在另一個配料釜內首先加一定量的去離子水，開動攪拌并降溫，按丙烯酰胺和丙烯酸的摩爾比為95∶5至40∶60向配料釜內加入丙烯酰胺和上述步驟(1)中配制的丙烯酸鈣溶液，然后補加去離子水配制成單體質量濃度為15％至40％的待聚合溶液，繼續降溫，并加入適量的助劑，溫度達到0℃至8℃后將待聚合溶液轉入聚合釜內，打開氮氣開關按通氣量2L/min向聚合釜內通入氮氣。

3、共聚合：向聚合釜內反應液連續通氮氣30分鐘，同時將溫度降溫至0℃至8℃，然后按一定的時間間隔向聚合釜內加入引發劑，然后繼續通氮氣至反應液轉稠，停止通氣，密閉聚合釜進行共聚合反應。

4、造粒：上述共聚合體系屬絕熱反應，因此聚合過程中體系不斷升溫，一般在1至10小時后到達峰溫，此時反應體系已轉變為膠體狀，繼續保溫一定時間以使降低殘余單體含量，并使反應完全。向聚合釜上方空間內通空氣加壓，將膠體狀產物從釜底擠出，同時經釜底的螺桿造粒機直接造粒到適合干燥的大小范圍內，或在釜底進行初步造粒后經旋刀造粒機造粒至適合干燥的大小范圍內，在造粒機出口處加裝一個噴霧裝置，加入分散劑，避免干燥過程中顆粒之間互相粘連。

5、干燥：將造粒后的膠體產物輸送至回轉爐或流化床等干燥設備進行干燥，控制好干燥溫度，使流出干燥設備的產品有效含量≥85％，將干燥設備流出的產品存放在料倉內冷卻至室溫。

6、粉碎、篩分包裝：將料倉內冷卻好的產品輸送至粉碎設備，粉碎后按要求的顆粒大小進行篩分，然后包裝成成品。

本發明的共聚合反應，為了使產品性能穩定，聚合反應需在一定的pH值范圍內進行，所述的聚合反應體系pH值一般控制在6至8范圍內。

本發明的共聚合反應的起始溫度一般控制在0℃至15℃，特別的控制在0℃至6℃，在此溫度下聚合反應速度適當，有利于獲得高性能產品。