降低超高分子量陰離子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的製備方法
2023-09-14 18:22:15 1
專利名稱：降低超高分子量陰離子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高分子新材料的製備方法，特別涉及一種降低超高分子量陰離子 型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的製備方法。
二背景技術：
聚丙烯醯胺，英文名polyacrylamide，簡稱聚丙烯醯胺。丙烯醯胺聚合物是丙烯 醯胺的均聚物及其共聚物的統稱，工業上凡是含有50%以上丙烯醯胺單體結構單元的 丙烯醯胺聚合物都泛稱聚丙烯醯胺。聚丙烯醯胺是使用最廣泛的水溶性高分子聚合物 之一。目前商品化的聚丙烯醯胺產品有陰離子型聚丙烯醯胺、陽離子型聚丙烯醯胺、 兩性離子型聚丙烯醯胺、非離子型聚丙烯醯胺和改性高吸水性樹脂5個系列，多達 2000多個品種，號稱"百業助劑"，是一種非常重要的精細化工產品。全球年用量在 60餘萬噸，國內年需求量在20餘萬噸。陰離子型聚丙烯醯胺廣泛用於三次採油、水 處理、造紙等行業。
聚丙烯醯胺最重要的結構參數是其分子量，按其值的大小分為低分子量(2500萬)，不同分子量範圍的聚丙烯醯胺有不同的應用性質和用途。聚丙烯醯 胺另一個重要結構參數是其離子性及其離子度，因為聚丙烯醯胺通常是離子型的，即 使是非離子型的聚丙烯醯胺也因醯氨基極易水解。
目前存在問題陰離子型超高分子量聚丙烯醯胺產品生產過程中普遍採用複合的 氧化還原引發體系，均聚合後加鹼水解工藝。生產過程中通過控制聚合引發速度來提 高產品的分子量，聚合反應不完全，殘餘丙烯醯胺單體含量高、毒性高，無法滿足水 處理行業、石油行業使用要求。
三
發明內容
本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種降低超高分子量陰離 子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的製備方法。
其技術方案是主要由以下工藝步驟製成(l)丙烯醯胺溶液配製在調製釜中配 制丙烯醯胺溶液的質量百分比濃度10~25 wt%、溫度在0—8t:; (2)聚合反應調
制釜中的丙烯醯胺水溶液打入聚合釜中，通入氮氣，加入引發劑進行自由基聚合反應，
生產聚丙烯醯胺膠塊；(3)後水解工序聚丙烯醯胺膠塊經一次造粒機造粒後進入水 解器，加入片鹼、尿素、助劑等，加熱聚丙烯醯胺進行水解反應，生產20—35%水解 度的陰離子型聚烯醯胺膠粒；(4)乾燥、研磨工序水解器中的聚丙烯醯胺膠粒經二 次造粒機造粒後輸送到靜態流化床進行乾燥、進研磨機粉碎後，包裝成袋。本發明較為詳細的工藝步驟包括如下
(1) 丙烯醯胺溶液的配製丙烯酸的質量百分比濃度不大於0.01%，丙烯腈的質量
百分比濃度不大於0.01%，丙烯醯胺的質量百分比濃度10_25 wt%， 2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸的加入量為0_10 wt%， 2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸與丙烯醯胺的比例為0 —10mol%，加入以上單體到調製釜中，攪拌均勻，降溫到0—8°C;
(2) 自由基引發絕熱聚合反應將步驟(1)中的溶液打入到聚合釜，通入高純氮 氣，加入引發劑，繼續通氮氣，進行自由基絕熱聚合反應，反應時間在2…8h，得到 半透明凝膠狀產物；
(3) 造粒加鹼熟化過程聚合膠體經一次造粒機造粒到水解器，水解器中加入IO 一20wt。/。的無機鹼，進行水解反應二次造粒；
(4) 乾燥、研磨、包裝二次造粒物料經流化床乾燥器乾燥成固含量89—90%的 顆粒，再經研磨進行破碎，包裝成品出庫。
上述的引發劑採用過氧化氫、過硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、異丙苯過氧化 氫、二過氧醯類、過氧烷過氧酯類、水溶性偶氮化合物或者它們的任意混合物。
上述的水解器中的水解溫度控制70—98°C，保溫0.5-—3小時，殘餘單體含量降 低到0.05%以下；水解器中的無機鹼採用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀。
上述的丙烯醯胺水溶液的電導率《2ixS/cm。
本發明的有益效果是普通陰離子型超高分子量聚丙烯醯胺膠粒中的殘餘單體含 量在0.2%左右，經本工藝改進後，殘餘單體含量控制在0.05%以下，可滿足水處理絮 凝劑優等品要求；本發明所制陰離子型聚丙烯醯胺產品質量指標固含量>89%，表 觀粘度》15.0111 3.3(礦化度20000mg/L，溫度80°C，濃度1500mg/l)，分子量》2500 萬，濾過比《2，水不溶物《0.2%，水解度《20—30%，殘餘丙烯醯胺含量《0.05%。 完全可以滿足三次採用、汙水處理、原水處理工藝要求。
四
附圖l是本發明的流程圖。 五具體實施例方式
實施例l:在調製釜中加入0.9t的丙烯醯胺，4.1t的脫鹽zK， 20kg的尿素，強力 攪拌後，夾套通冷媒水降溫到O'C，經過輸送泵輸送到聚合釜，通過高純氮氣20min， 加入過硫酸鍾、亞硫酸氫鈉、脲、水溶性偶氮化合物，繼續通氮氣40min後，憋壓聚 合，至溫度不升高聚合反應完成，卸料到儲料箱進行一次造粒，造粒到水解器加入 200kg片鹼，進行水解器反應，夾套加熱到75。C後，放置lh進行二次造粒，輸送到 流化床通入熱空氣乾燥到固含量90%左右，輸送到研磨包裝系統。產品質量固含量 >89%，表觀粘度15.0mPa.s(礦化度20000mg/L，溫度8(TC，濃度1500mg/l)，分子量 2500—3000萬，濾過比1.0，水不溶物0.12%，水解度28%，殘餘丙烯醯胺含量0.05%。實施例2:在調製釜中加入0.8t的丙烯醯胺，4.1t的脫鹽水，O.ltAMPS， 5kg的尿 素，強力攪拌後，夾套通冷媒水降溫到O'C，經過輸送泵輸送到聚合釜，通過高純氮 氣20min，加入過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉、甲酸鈉、水溶性偶氮化合物，繼續通氮氣40min 後，憋壓聚合，至溫度不升高聚合反應完成，卸料到儲料箱進行一次造粒，造粒到水 解器加入180kg片鹼，進行水解器反應，夾套加熱到8(TC後，放置lh進行二次造粒， 輸送到流化床通入熱空氣乾燥到固含量90%左右，輸送到研磨包裝系統。產品質量 固含量》89%，表觀粘度14.0mPa,s(礦化度32000mg/L，溫度85。C，濃度1500mg/l)， 分子量2500—3000萬，濾過比l.O，水不溶物0.10%，水解度26%，殘餘丙烯醯胺含 量0.04%。
實施例3:在調製釜中加入0.8t的丙烯醯胺，4.1t的脫鹽水，0.2t丙烯酸，5kg的 尿素，強力攪拌後，夾套通冷媒水降溫到O'C，經過輸送泵輸送到聚合釜，通過高純 氮氣20min，加入過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉、甲酸鈉、水溶性偶氮化合物，繼續通氮氣 40min後，憋壓聚合，至溫度不升高聚合反應完成，卸料到儲料箱進行一次造粒，造 粒到水解器加入180kg片鹼，進行水解器反應，夾套加熱到8(TC後，放置2h進行二 次造粒，輸送到流化床通入熱空氣乾燥到固含量90%左右，輸送到研磨包裝系統。產 品質量固含量>89%，表觀粘度16.0mPa.s(礦化度32000mg/L，溫度85°C，濃度 1500mg/l)，分子量2500…3000萬，濾過比1.0，水不溶物0.10%，水解度26%，殘餘 丙烯醯胺含量0.02%。
普通陰離子型超高分子量聚丙烯醯胺膠粒中的殘餘單體含量在0.2%左右，經本 工藝改進後，殘餘單體含量控制在0.05%以下，可滿足水處理絮凝劑優等品要求。
權利要求
1、一種降低超高分子量陰離子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的製備方法，其特徵是主要由以下工藝步驟製成(1)丙烯醯胺溶液配製在調製釜中配製丙烯醯胺溶液的質量百分比濃度10-25wt％、溫度在0-8℃；(2)聚合反應調製釜中的丙烯醯胺水溶液打入聚合釜中，通入氮氣，加入引發劑進行自由基聚合反應，生產聚丙烯醯胺膠塊；(3)後水解工序聚丙烯醯胺膠塊經一次造粒機造粒後進入水解器，加入片鹼、尿素、助劑等，加熱聚丙烯醯胺進行水解反應，生產20-35％水解度的陰離子型聚烯醯胺膠粒；(4)乾燥、研磨工序水解器中的聚丙烯醯胺膠粒經二次造粒機造粒後輸送到靜態流化床進行乾燥、進研磨機粉碎後，包裝成袋。
2、 根據權利要求1所述的降低超高分子量陰離子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的製備方法，其特徵是主要由以下工藝步驟製成(1) 丙烯醯胺溶液的配製丙烯酸的質量百分比濃度不大於O.OP/。，丙烯腈的質量百分比濃度不大於0.01%,丙烯醯胺的質量百分比濃度10—25 wt%， 2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸的加入量為O—IO wt%， 2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸與丙烯醯胺的比例為0 —10mol%，加入以上單體到調製釜中，攪拌均勻，降溫到0—8。C;(2) 自由基引發絕熱聚合反應將步驟(1)中的溶液打入到聚合釜，通入高純氮 氣，加入引發劑，繼續通氮氣，進行自由基絕熱聚合反應，反應時間在2--8h，得到 半透明凝膠狀產物；(3) 造粒加鹼熟化過程聚合膠體經一次造粒機造粒到水解器，水解器中加入IO 一20wt。/。的無機鹼，進行水解反應二次造粒；(4) 乾燥、研磨、包裝二次造粒物料經流化床乾燥器乾燥成固含量89--90%的 顆粒，再經研磨進行破碎，包裝成品出庫。
3、 根據權利要求2所述的降低超高分子量陰離子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的製備方法，其特徵是所述的引發劑釆用過氧化氫、過硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、異丙苯過氧化氫、二過氧醯類、過氧烷過氧酯類、水溶性偶氮化合物或者它們的 任意混合物。
4、 根據權利要求2所述的降低超高分子量陰離子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的 製備方法，其特徵是所述的水解器中的水解溫度控制70—98'C，保溫0. 5—-3小時， 殘餘單體含量降低到0. 05%以下。
5、 根據權利要求2所述的降低超高分子量陰離子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的 製備方法，其特徵是所述的水解器中的無機鹼採用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或 碳酸鉀。
6、 根據權利要求2所述的超高分子量陰離子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量製備方 法，其特徵是所述的丙烯醯胺水溶液的電導率《2uS/cm。
全文摘要
本發明涉及一種降低超高分子量陰離子型聚丙烯醯胺殘餘單體含量的製備方法。其技術方案是以丙烯醯胺(AM)、2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)為合成單體，採用釜式大塊聚合工藝、複合引發體系、水解器後水解、流化床乾燥製備，丙烯醯胺乾粉是白色粉末狀顆粒，水解器中的聚丙烯醯胺膠粒經二次造粒機造粒後輸送到靜態流化床進行乾燥、進研磨機粉碎後，包裝成袋。本發明的有益效果是殘餘單體含量控制在0.05％以下，完全可以滿足三次採用、汙水處理、原水處理工藝要求。
文檔編號C08F220/00GK101649022SQ200910016988
公開日2010年2月17日 申請日期2009年7月1日 優先權日2009年7月1日
發明者任建軍, 皓 劉 申請人:山東寶莫生物化工股份有限公司