[發明專利]一種聚丙烯酸及其鹽的制備方法

有效

• 申請號: 202010734656.1
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111690084B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 陸久田;程終發;林勝濤
• 申請（專利權）人: 山東泰和水處理科技股份有限公司
• 主分類號: C08F120/06
• 分類號: C08F120/06;C08F4/40;C08F2/38
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

本發明提供了一種聚丙烯酸（鈉）的合成方法，在水溶液中，以過硫酸鹽為引發劑和氧化劑，單質硫為還原劑和鏈轉移劑，進行丙烯酸單體的聚合。本發明采用單質硫做還原劑和鏈轉移劑，與過硫酸鹽形成氧化還原引發體系，在二硫化碳的溶解作用下，緩慢進行反應，極大提高了引發劑過硫酸鹽的有效使用率，降低所需引發劑用量，也降低了產品中的無機鹽含量；單質硫的S₈結構所形成硫自由基還起到鏈轉移的作用，有效降低了聚合物分子量；過量硫可分離回用，整個反應過程簡單且無三廢產生，綠色環保。

技術領域

本發明專利涉及精細化學品技術領域，特別涉及一種聚丙烯酸（鈉）的合成方法。

背景技術

聚丙烯酸（鈉）【PAA（S）】廣泛用于石油、采礦業用分散劑，合成洗滌用分散劑，與其他水處理劑組成配方使用，用作電廠、化工廠、化肥廠、煉油廠和空調系統等循環冷卻水系統中的阻垢分散劑。同時，PAA（S）作為一種分散劑，可作用于泥土、腐蝕產物等無定性物。本品還能與緩蝕劑復配作復合水穩劑，增強緩蝕效果。聚丙烯酸（鈉）用途廣泛，不同分子量的產品用于各個領域。

聚丙烯酸（鈉）【PAA（S）】廣泛用于石油、采礦業用分散劑，合成洗滌用分散劑，與其他水處理劑組成配方使用，用作電廠、化工廠、化肥廠、煉油廠和空調系統等循環冷卻水系統中的阻垢分散劑。同時，PAA（S）作為一種分散劑，可作用于泥土、腐蝕產物等無定性物。本品還能與緩蝕劑復配作復合水穩劑，增強緩蝕效果。聚丙烯酸（鈉）用途廣泛，不同分子量的產品用于各個領域。

目前，聚丙烯酸（鈉）的合成已實現工業化生產，其合成工藝也逐漸用水相替代有機相合成。李遠蘭等提出以過硫酸鹽為引發劑，醇類為鏈轉移劑，再輔加亞硫酸鹽等還原劑，在水溶液中進行丙烯酸單體的聚合反應（聚丙烯酸、丙烯酸共聚物的合成與應用，廣東化工，2005年第9期）。李英等提出以過硫酸銨為引發劑，異丙醇為調聚劑，在水溶液中合成低分子量的聚丙烯酸（低分子量聚丙烯酸的合成，化工管理，2014年第4期）。專利CN105481676A提到用過硫酸鹽或雙氧水做引發劑，單質銀等做催化劑，進行水相聚合。專利CN110894387A提到在水溶液中，用液堿控制pH，加入過硫酸銨和異丙醇進行丙烯酸單體的聚合。上述水相聚工藝合安全簡單，是目前研究的重點。上述方法也存在一定缺陷，引發劑過硫酸鹽的使用效率不高，尤其在合成低分子量聚丙烯酸時，引發劑用量大，不僅造成生產成本的提高，而且影響產品質量，后期可能會出現鹽析現象。

針對以上問題，本發明提供了一種聚丙烯酸（鈉）的生產工藝，此法能有效提高引發劑的利用率，提高產品質量（降低含鹽量）。

發明內容

本發明提供了一種聚丙烯酸（鈉）的合成方法，在水溶液中，以過硫酸鹽為引發劑和氧化劑，單質硫為還原劑和鏈轉移劑，進行丙烯酸單體的聚合，主要包括以下步驟：

（1）將一定量的純水、二硫化碳和硫粉加入反應釜中，攪拌下升溫至90~95℃，開始按一定流量滴加定量的丙烯酸水溶液、過硫酸鹽水溶液，滴加過程保持釜內回流狀態。

（2）滴加完畢后，繼續回流保溫1h后，經降溫、過濾、稀釋得質量分數40%左右的聚丙烯酸水溶液或經降溫、過濾、調堿、稀釋得質量分數40%左右的聚丙烯酸鈉水溶液。

其中，步驟（1）中所述的丙烯酸水溶液質量分數為50~70%；過硫酸鹽可為過硫酸銨、過硫酸鈉等，其水溶液質量分數為1~10%。

其中，步驟（1）中所述的硫粉粒徑要求≤5μm。

其中，步驟（1）中所述物料的摩爾比n_{（丙烯酸）}:n_（純水）：n_（硫）:n_{（過硫酸鹽）}:n_{（二硫化碳）}為1:（1~1.5）：（0.1~0.2）：（0.005~0.01）：（0.01~0.02）。

其中，步驟（1）中所述丙烯酸水溶液滴加時間為2h，過硫酸鹽水溶液滴加時間為2.5h，過硫酸鹽開始滴加0.2h后，開始滴加丙烯酸。