一種超高水解度聚丙烯醯胺的製備方法
2023-07-28 12:35:51 1
專利名稱：一種超高水解度聚丙烯醯胺的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高水解度聚丙烯醯胺的製備方法，屬水溶性高分子合成領域。
背景技術：
聚丙烯醯胺為許多領域廣泛使用的ー種產品。目前，高水解度聚丙烯醯胺製備方法一般為氧化還原體系聚合エ藝，該エ藝是在丙烯醯胺水溶液中加入大量鹼性物質調節PH值，一般是純鹼(Na2CO3)或NaHCO3，然後引發聚合，從而製得高離子度聚丙烯醯胺。該エ藝特點是，鹼性物質與單體在配料時一起加入，溶液PH值較高，丙烯醯胺分子在聚合中幾乎不發生醯胺基質子化反應，醯亞胺化交聯概率很小，容易製得溶解性能優異的聚丙烯醯胺產品；此方法主要缺點是，為了得到高水解度聚丙烯醯胺，從而引入的大量的鹼類物質，使鹼類物質在反應過程中充當水解劑，但當水解度要求大於35%以後，通過鹼類物質來充分 水解的手段就起不了太好的作用，另ー方面隨著水解度的増加，此種エ藝生產出的聚丙烯醯胺分子量逐漸降低，所獲產品不能很好的滿足水處理行業要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種高水解度聚丙烯醯胺的製備方法，由該方法製備的產品分散均勻，質量穩定，分子量高，溶解速度快。為實現上述目的，本發明提供的高水解度聚丙烯醯胺的製備方法包括以下步驟 ((I)、按重量百分比將丙烯醯胺5. 5-6. 5%、pH值為6. 5、濃度為38-40%的丙烯酸鈉溶
液53-56%、助溶劑0. 5-5%、去離子水35-40%充分混合攪拌至全溶解均勻後，用鹼將pH值調整至6. 5-7. 5，得到透明或半透明的均聚溶液；
(2)、將均聚溶液循環冷卻至0-2°C後泵入聚合釜中，加入與均聚溶液質量比為300-400ppm的偶氮ニ異戊腈，通入高純氮氣30分鐘後，依次加入分別由鏈轉移劑、絡合剤、還原劑、氧化劑、輔助氧化劑、輔助還原劑配製成的濃度為5%的溶液，鏈轉移劑、絡合剤、還原劑、氧化劑、輔助氧化劑、輔助還原劑與均聚溶液的質量比分別為4-8ppm、15-25ppm、4. 5_8ppm、2. 0-4. 0ppm、45-55ppm、0. 8-2. 5ppm,在各溶液加入過程中保持通入高純氮氣，姆兩種溶液加入間隔為10分鐘，全部加入後繼續通入高純氮氣5分鐘後停止，聚合溫度控制在1-3°C下，聚合反應2-4小時後，再保溫50-600C，老化反應4_10小時，得到透明有彈性的聚丙烯醯胺膠塊；
(3)、取出膠塊，對其進行切割、造粒、乾燥、粉碎、篩分，得到高水解度聚丙烯醯胺。上述方案中，丙烯酸鈉溶液的配製條件為(1)、丙烯酸與氫氧化鈉的質量比為1.8:1 ;(2)、將氫氧化鈉配製成30%的溶液緩慢加入到丙烯酸中；(3)、配製過程中溫度控制範圍為10°C _30°C，終點pH值為6.5。上述方案中，在造粒過程中均勻加入濃度為5%的亞硫酸鉀溶液，亞硫酸鉀溶液中亞硫酸鉀的含量與聚丙烯醯胺膠塊的質量比為0. 01-0. 02:100。在造粒過程中加入還原劑亞硫酸鉀，可使其在乾燥過程中降低殘餘丙烯醯胺含量。
上述方案中，助溶劑為硫脲或ニ甲基醯胺或水楊酸鈉。上述方案中，鏈轉移劑為異丙醇，絡合劑為ニこ烯三胺五甲叉膦酸鹽或葡萄糖酸鈉或こニ胺四こ酸鹽，還原劑為亞硫酸鈉，氧化劑為過硫酸鉀、輔助氧化劑為過氧化氫，輔助還原劑為硫酸亞鐵。上述方案中，調pH值的鹼選用氫氧化鈉或碳酸鈉。本發明採用共聚合製備高水解度聚丙烯醯胺エ藝的特點是
(I)由於丙烯酸鈉與丙烯醯胺単體在配料時一起加入，調節溶液PH值至6. 5-7. 5，在此介質中丙烯醯胺幾乎不發生水解反應，因此，較容易準確製得溶解性能優異的高水解度聚丙烯醯胺產品。(2)エ藝簡便，因可與正常前水解エ藝共線生產，設備投資和生產成本低，產品的水解度準確均勻。
(3)偶氮一氧化還原引發體系可在低溫下引發聚合，過程平穩緩慢，所獲得高水解度聚丙烯醯胺具有以下特性分子量分布窄，分子量高達1400 1600萬，表觀粘度彡400mpa. s，過濾比彡I. 2，篩網係數彡25，水部溶物< 0. 1%，殘單彡0. 05%，水解度彡70% ；與現有普通型高水解度聚丙烯醯胺相比，具有高水解、高分子量、低殘單的特性，有著出色的溶解性和速溶性。
具體實施例方式以下結合幾個實施例進ー步說明本發明。實施例I :
(I)在13m3體積的配料罐中配出體積為11 m3的溶液，其中含丙烯醯胺0.70T、pH值為6. 5、濃度為39%的丙烯酸鈉溶液5. 87T、硫脲100kg、其餘為去離子水，將上述原料充分混合、機械攪拌至溶液澄清，用碳酸鈉將PH值調整至7. 1，得到無固體不溶物均聚溶液。(2)將所獲均聚液循環冷卻至1-1. 5°C後，泵入聚合釜中，均勻加入4. Okg偶氮ニ異戊腈，並通入高純氮氣30分鐘，依次加入濃度均為5%以下各溶液異丙醇溶液,異丙醇含量0. 08kg,こニ胺四こ酸鹽溶液，こニ胺四こ酸鹽含量0. 18kg，亞硫酸鈉溶液，亞硫酸鈉含量0. 07kg,過硫酸鉀溶液，過硫酸鉀含量0. 029kg,過氧化氫溶液，過氧化氫含量0. 5kg，硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵含量0. 012kg,以上每兩種溶液加入間隔為10分鐘，加入過程中保持通入氮氣，全部加入後繼續通入高純氮氣5分鐘後停止充氮，在2°C下，引發聚合，反應3. 8小時，在55-56°C下，再保溫老化反應7h，得到透明有彈性的聚丙烯醯胺膠塊。(3)取出膠塊，切割、造粒，在造粒過程中均勻加入濃度為5%的亞硫酸鉀溶液，亞硫酸鉀溶液中亞硫酸鉀的含量與聚丙烯醯胺膠塊的質量比為0. 012:100，造粒完成後，乾燥、粉碎、篩分，得到20-80目，分子量1450萬，固含量90. 8%，水解度70. 5%，溶解速度30-40分鐘，表觀粘度415mpa. s，過濾比< I. 2，殘留單體460ppm的白色粉末狀高水解度聚丙烯酸鈉。實施例2:
(I)在13m3體積的配料罐中配出體積為11 m3的溶液，其中含丙烯醯胺0.69T、pH值為6. 5、濃度為39%的丙烯酸鈉溶液5. 85T、硫脲100kg、其餘為去離子水，將上述原料充分混合、機械攪拌至溶液澄清，用濃度為25%的氫氧化鈉溶液將pH值調整至6. 9，得到透明或半透明的均聚溶液。(2)將所獲均聚液循環冷卻至0. 5_1°C後，泵入聚合釜中，均勻加入4. Okg偶氮ニ異戊腈，通入高純氮氣30分鐘後，依次加入濃度均為5%的以下各溶液異丙醇溶液，異丙醇含量0. 07kg,葡萄糖酸鈉溶液，葡萄糖酸鈉含量0. 19kg，亞硫酸鈉溶液，亞硫酸鈉含量
0.07kg，過硫酸鉀溶液，過硫酸鉀含量0. 029kg,過氧化氫溶液，過氧化氫含量0. 5kg，硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液含量0. 012kg,以上每兩種溶液加入間隔為10分鐘，加入過程中保持通入氮氣，全部加入後繼續通入高純氮氣5分鐘後停止充氮，在2. 5°C下，引發聚合，反應3. 8小時，在56-58°C下，再保溫老化反應7小時，得到透明有彈性的聚丙烯醯胺膠塊。
(3)取出膠塊，切割、造粒，在造粒過程中均勻加入濃度為5%的亞硫酸鉀溶液，亞硫酸鉀溶液中亞硫酸鉀的含量與聚丙烯醯胺膠塊的質量比為0.01:100，造粒完成後，乾燥、粉碎、篩分，得到20-80目，分子量1510萬，固含量90. 3%，水解度71%，溶解速度30-40分鐘，表觀粘度430mpa. s，過濾比< I. 2，殘留單體430ppm的白色粉末狀高水解度聚丙烯酸鈉。實施例3
(I)在13m3體積的配料罐中配出體積為11 m3的溶液，其中含丙烯醯胺0.65T、pH值為6. 5、濃度為39. 1%的丙烯酸鈉溶液6. 0T、硫脲100kg、其餘為去離子水，將上述原料充分混合、機械攪拌至溶液澄清，用碳酸鈉將PH值調整至7. 2，得到無固體不溶物均聚溶液。(2)將所獲均聚液循環冷卻至1-1. 5°C後，泵入聚合釜中，均勻加入4. Okg偶氮ニ異戊腈，通入高純氮氣30分鐘後，依次加入濃度均為5%以下各溶液異丙醇溶液，異丙醇含量0. 08kg，ニこ烯三胺五甲叉膦酸鹽溶液，ニこ烯三胺五甲叉膦酸鹽含量0. 18kg，亞硫酸鈉溶液，亞硫酸鈉含量0. 07kg,過硫酸鉀溶液，過硫酸鉀含量0. 029kg,過氧化氫溶液，過氧化氫含量0. 5kg，硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵含量0. 012kg,以上每兩種溶液的加入間隔為10分鐘，加入過程中保持通入氮氣，全部加入後繼續通入高純氮氣5分鐘後停止充氮，在
1.5°C下，引發聚合，反應3. 8小時，在59°C下，再保溫老化反應7小時，得到透明有彈性的膠塊。(3)取出膠塊，切割、造粒，在造粒過程中均勻加入濃度為5%的亞硫酸鉀溶液，亞硫酸鉀溶液中亞硫酸鉀的含量與聚丙烯醯胺膠塊的質量比為0. 014:100，造粒完成後，乾燥、粉碎、篩分，得到20-80目，分子量1490萬，固含量90. 2%，水解度72. 1%溶解速度30-40分鐘，表觀粘度440mpa. s，過濾比< I. 2，殘留單體350ppm的白色粉末狀高水解度聚丙烯酸鈉。
權利要求
1.一種超高水解度聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)、按重量百分比將丙烯醯胺5.5-6. 5%、pH值為6. 5、濃度為38-40%的丙烯酸鈉溶液53-56%、助溶劑0. 5-5%、去離子水35-40%充分混合攪拌至溶解均勻後，用鹼將pH值調整至6. 5-7. 5，得到透明或半透明的均聚溶液； (2)、將均聚溶液循環冷卻至0-2°C後泵入聚合釜中，加入與均聚溶液質量比為300-400ppm的偶氮ニ異戊腈，通入高純氮氣30分鐘後，依次加入分別由鏈轉移劑、絡合剤、還原劑、氧化劑、輔助氧化劑、輔助還原劑配製成的濃度為5%的溶液，鏈轉移劑、絡合剤、還原劑、氧化劑、輔助氧化劑、輔助還原劑與均聚溶液的質量比分別為4-8ppm、15-25ppm、4.5_8ppm、2. 0-4. 0ppm、45-55ppm、0. 8-2. 5ppm,在各溶液加入過程中保持通入高純氮氣，姆兩種溶液加入間隔為10分鐘，全部加入後繼續通入高純氮氣5分鐘後停止，聚合溫度控制在1-3°C下，聚合反應2-4小時後，再保溫50-600C，老化反應4_10小時，得到透明有彈性的聚丙烯醯胺膠塊； (3)、取出膠塊，對其進行切割、造粒、乾燥、粉碎、篩分，得到高水解度聚丙烯醯胺。
2.根據權利要求I所述的高水解度聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於丙烯酸鈉溶液的配製條件為(1)、丙烯酸與氫氧化鈉的質量比為I. 8:1 ;(2)、將氫氧化鈉配製成30%的溶液緩慢加入到丙烯酸中；(3)、配製過程中溫度控制範圍為10°C -30°C，終點pH值為6. 5。
3.根據權利要求I所述的高水解度聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於在造粒過程中均勻加入濃度為5%的亞硫酸鉀溶液，亞硫酸鉀溶液中亞硫酸鉀的含量與聚丙烯醯胺膠塊的質量比為0. 01-0. 02:100。
4.根據權利要求I所述的高水解度聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於助溶劑為硫脲或ニ甲基醯胺或水楊酸鈉。
5.根據權利要求I所述的高水解度聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於鏈轉移劑為異丙醇，絡合劑為ニこ烯三胺五甲叉膦酸鹽或葡萄糖酸鈉或こニ胺四こ酸鹽，還原劑為亞硫酸鈉，氧化劑為過硫酸鉀、輔助氧化劑為過氧化氫，輔助還原劑為硫酸亞鐵。
6.根據權利要求I所述的高水解度聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於調PH值的鹼選用氫氧化鈉或碳酸鈉。
全文摘要
一種超高水解度聚丙烯醯胺的製備方法，包括以下步驟將丙烯醯胺與丙烯酸鈉溶液及助溶劑充分混合攪拌至全溶解均勻後，用鹼調pH值，得到透明或半透明的均聚溶液；將均聚溶液冷卻後泵入聚合釜中，加入偶氮二異戊腈，通入高純氮氣後，依次加入分別由鏈轉移劑、絡合劑、還原劑、氧化劑、輔助氧化劑、輔助還原劑配製成的溶液，全部加入後繼續通入高純氮氣後停止，控制溫度，聚合反應後，再保溫老化反應，得到透明有彈性的膠塊；取出膠塊，對其進行切割、造粒、乾燥、粉碎、篩分，得到高水解度聚丙烯醯胺。由本發明獲得的聚丙烯醯胺，具有高水解、高分子量、低殘單的特性，有著出色的溶解性和速溶性。
文檔編號C08F4/04GK102649828SQ201210166069
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者吳浩, 徐強, 方暉, 梁豐登, 段百軍, 陸海 申請人:安徽巨成精細化工有限公司