高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法
2023-05-25 04:21:41
專利名稱：高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法
技術領域：
本發明是高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法，屬於水溶性高分子化合物的製備。
背景技術：
水溶性高分子量陽離子聚丙烯醯胺在石油、造紙、汙水處理及日用化工等領域有著廣泛的用途。自五十年代開始，國內外對陽離子單體與丙烯醯胺(AM)的共聚合進行了較為深入的研究，陽離子單體主要為二甲基二烯丙基氯化銨(縮寫為DMDAAC)、甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨(縮寫為DMC)、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨(縮寫為DAC)，但目前仍存在著分子量低、溶解性差、絮凝效果不明顯等狀況。如有的產品溶解性好，但分子量低＜1000萬，有的產品分子量高＞1000萬，但溶解性不好，很難滿足用戶要求。在水溶液聚合中常規的氧化還原引發體系下將共聚物的相對分子質量做大，一直是一個大難題。
發明內容
本發明的目的就是要解決氧化還原引發體系下將共聚物的相對分子質量較低或溶解性較差大技術問題，提供一種既有較高大分子量又有較好大溶解的陽離子聚丙烯醯胺的製備方法。
本發明高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法，包括以丙烯醯胺、DAC為主要混合單體原料，加入助劑同時通氮除氧，在氧化-還原引發體系中進行水溶液共聚合。其特徵是所述的助劑是尿素、異丙醇、甲酸鈉、EDTA、十二烷基硫醇、OP-10、聚醚AD4074中的一種，它們的加入量為混合單體重量的0.5-5％；該複合引發體系由氧化劑、還原劑、增鏈劑以及偶氮化合物類組成的複合引發體系，所述的氧化劑為過硫酸鹽，加入量為混合單體重量的0.001-0.15％，還原劑為有機胺類，加入量為混合單體重量的0.01-0.20％，增鏈劑加入量為混合單體重量的0.01-0.20％，偶氮類化合物加入量為混合單體重量的0.005-0.20％。所述的氧化劑包括過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的一種；所述的還原劑包括雕白粉、乙二胺、乙醇胺、吡啶中的一種；所述的增鏈劑包括N-羥甲基丙烯醯胺、硼酸；所述的偶氮類化合物包括2，2′-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、4，4′-偶氮雙(4-氰基戊酸)。本發明所用的陽離子單體為DAC，其性能遠比DMDAAC、DMC好，其原因可能是由於DAC分子鏈中沒有2-甲基，高分子鏈比較柔順，活性強，具有彈性，因而親水性好，其性能遠比DMC優越。此外，由於DMDAAC單體的活性較低及引發體系等諸因素的限制，所得共聚物的分子量偏低、殘餘單體含量偏高、水溶性較差。另外，本發明採用的是新型複合氧化-還原引發體系、添加不同的助劑及改變聚合工藝條件成功地製備了高分子量、高陽離子度且速溶的DAC和丙烯醯胺共聚的陽離子聚丙烯醯胺粉劑產品。
本發明與現有技術相比具有如下特點1.由於採用新的多元複合引發體系，使聚合反應平穩，有利於鏈的增長；2.由於添加了鏈增長劑，可得到高分子量產品；3.在新型複合引發體系下，由於選擇了性能好的陽離子單體DAC與AM共聚，得到高分子量、高陽離子度且速溶的產品。
下面通過實施例具體說明本發明。
具體實施例實施例1，在反應器中加入67.89g去離子水，在攪拌下依次加入39.9％的丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨(DAC)20g，12g丙烯醯胺單體，再加入EDTA0.1g、吡啶0.002g、硼酸0.001g、4，4′-偶氮雙(4-氰基戊酸)0.001g，攪拌均勻後，降溫至30℃，調節PH值為2.5，通氮除氧30min，加入10％的過硫酸鉀0.002g，進行絕熱聚合，約7小時反應結束，得到分子量為1026萬的聚合物。
實施例2，在反應器中加入46.43g去離子水，在攪拌下依次加入39.9％的DAC37.6g，15gAM單體，加入OP-100.6g、三乙醇胺0.03g、N-羥甲基丙烯醯胺0.01g、2，2′-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽0.03g，攪拌均勻後，降溫至20℃，調節PH值為4.0，通氮除氧30min，加入10％的過硫酸鈉0.3g，進行絕熱聚合，反應約7小時，得到分子量為1441萬的聚合物。
實施例3，在反應器中加入14.82g去離子水，在攪拌下依次加入39.9％的DAC70.2g，12.2gAM單體，加入十二烷基硫醇2g、雕白粉0.08g、硼酸0.02g、2，2′-偶氮雙(2-甲基丙基脒)二鹽酸鹽0.08g，攪拌均勻後，降溫至25℃，調節PH值為5.0，通氮除氧30min，加入10％的過硫酸銨0.6g，進行絕熱聚合，反應約7小時，得到分子量為541萬的聚合物，且有不溶物。
實施例4，在反應器中加入67.89g去離子水，在攪拌下依次加入39.9％的DMDAAC20g，12gAM單體，其餘條件完全同實施例1，反應約7小時，得到分子量為611萬的聚合物。
實施例5，在反應器中加入53.83g去離子水，在攪拌下依次加入39.9％的DAC34.4g，11.3gAM單體，加入聚醚AD40740.25g、三乙醇胺0.005g、N-羥甲基丙烯醯胺0.001g、2，2′-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽0.01g，攪拌均勻後，降溫至20℃，調節PH值為3.5，通氮除氧30min，加入10％的過硫酸鉀0.2g，進行絕熱聚合，反應約7小時，得到分子量為826萬的聚合物。
實施例6，在反應器中加入28.85g去離子水，在攪拌下依次加入39.9％的DAC57.02g，12.2gAM單體，加入尿素1.4g、乙二胺0.05g、N-羥甲基丙烯醯胺0.03g、4，4′-偶氮雙(4-氰基戊酸)0.05g，攪拌均勻後，降溫至25℃，調節PH值為4.0，通氮除氧30min，加入10％的過硫酸鈉0.4g，進行絕熱聚合，反應約7小時，得到分子量為1052萬的聚合物。
權利要求
1.一種高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法，是以AM、DAC為主要混合單體原料，添加助劑，在氧化—還原複合引發體系中通過共聚反應製得的水溶性高分子量聚合物，所述的助劑是尿素、異丙醇、甲酸鈉、EDTA、十二烷基硫醇、OP-10、聚醚AD4074中的一種，它們的加入量為混合單體重量的0.5-5％；該複合引發體系由氧化劑、還原劑、增鏈劑兼具還原劑以及偶氮化合物類組成的複合引發體系，所述的氧化劑為過硫酸鹽，加入量為混合單體重量的0.001-0.15％，還原劑為有機胺類，加入量為混合單體重量的0.01-0.20％，增鏈劑加入量為混合單體重量的0.001-0.10％，偶氮類化合物加入量為混合單體重量的0.005-0.20％。
2.根據權利要求1所述的高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於，選擇了性能好的陽離子單體丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨與AM共聚，其加入量為混合單體重量的40-70％。
3.根據權利要求1所述的高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於，確定了最佳聚合工藝條件為聚合介質的PH值為2.5-5.5，聚合引發溫度為10-40℃，聚合單體濃度為20-40％。
4.根據權利要求1所述的高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於所述的還原劑優選雕白粉、乙二胺、乙醇胺、吡啶中的一種。
5.根據權利要求4所述的高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於所述的增鏈劑優選N-羥甲基丙烯醯胺、硼酸。
6.根據權利要求5所述的高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法，其特徵在於所述的偶氮類化合物優選2，2′-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、4，4′-偶氮雙(4-氰基戊酸)。
全文摘要
高分子量陽離子聚丙烯醯胺的製備方法，以丙烯醯胺、DAC為單體原料，加入助劑通氮除氧，在引發體系中進行水溶液共聚合。助劑是尿素、異丙醇、甲酸鈉、EDTA、十二烷基硫醇、OP－10、聚醚AD4074中的一種，加入量為單體重量的0.5－5％；引發體系由氧化劑、還原劑、增鏈劑以及偶氮化合物類組成的複合引發體系，氧化劑為過硫酸鹽，加入量為單體重量的0.001－0.15％，還原劑為有機胺類，加入量為單體重量的0.01－0.20％，增鏈劑加入量為單體重量的0.01－0.20％，偶氮類化合物加入量為單體重量的0.005－0.20％。得到高分子量、高陽離子度且速溶的產品。
文檔編號C08F2/40GK1834127SQ20051004605
公開日2006年9月20日 申請日期2005年3月17日 優先權日2005年3月17日
發明者程芹, 孫豔霞, 車吉泰, 尹海濱, 崔祜徽, 張蕾 申請人:大連廣匯化學有限公司