專利名稱：共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺生產的新方法，為化學合成技術。
背景技術：
目前，共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的基本生產方法是由丙烯酰胺單體和陽離子單體配成一定濃度的水溶液混合單體，經化學引發劑引發自由基共聚合成，然后干燥、粉碎得產品。引發體系一般采用氧化-還原體系，或以氧化-還原體系及偶氮化合物組成的復合引發體系。反應聚合過程控制難度大，不易掌握，并且對聚合所得產品的質量更是無法控制，產品分子量中等，一般在800萬以下，多在300萬至500萬之間，而且產品水溶性差，水溶時間長，需要60～90分鐘，又水溶液不穩定，放置48小時即有水解變質，失去應有的性能。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種生產粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的新方法，反應聚合過程容易控制，制得的產品質量好，分子量大且可以控制，水溶性能好，性能穩定。
本發明所述的共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產方法，由丙烯酰胺單體和陽離子單體經引發聚合生成，然后干燥、粉碎得產品，其聚合反應液中添加有光敏劑，聚合引發采用光引發。
光引發具有反應平穩，放熱少，易控制等特點，便于工業化使用操作。
其中光敏劑由過硫酸鹽、NaHSO2·CH2O·2H2O、偶氮化合物和絡合劑組成，引發采用光為紫外線光；過硫酸鹽用量為丙烯酰胺單體重量的0.05～0.25/萬、NaHSO2·CH2O·2H2O用量為丙烯酰胺單體重量的0.05～0.25/萬、偶氮化合物用量為丙烯酰胺單體重量的0.5～5/萬、絡合劑用量為丙烯酰胺單體重量的0.25～2.5/萬；過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀等，偶氮化合物為V50或J50(由日本三菱公司生產)等，絡合劑為EDTA二鈉或四鈉鹽等。
紫外線光光源可以由金屬鹵化物燈或紫外線燈提供。光源最好均勻分布，距液面距離控制為15～30cm，一般光照時間為4～8小時即可。
在聚合反應液中，還添加有丙烯酰胺單體重量0～5％的鏈調節劑，以調節控制產品分子量的大小，制得的產品分子量在100萬至1600萬之間可控。鏈調節劑優選為異丙醇、硫醇類化合物等。
本發明中，光引發聚合后的膠塊需經過捏合處理，并在捏合過程中添加丙烯酰胺單體重量2～10％的穩定劑，以改善產品的穩定性，其水溶液常溫下放置45天不變質。試驗選用穩定劑為硫代硫酸鈉、五氨絡合物TEPA和硫脲中的一種。
聚合反應液的PH值控制為3～5，用酸、堿進行調節，常用酸有鹽酸、硫酸、檸檬酸、丁二酸、癸二酸、草酸、己二酸等，常用的堿有氫氧化鈉、碳酸鈉等。
聚合反應液的溫度控制為5～60℃。
聚合反應使用的陽離子單體有丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽MC80、SMC、甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽DMC、二甲基二烯丙基氯化銨DMDAAC等。
其它聚合反應情況，如充氮、捏合、干燥、粉碎操作等，同現有技術基本相同，不再贅述。
所用各種原料均市場有售，直接購買即可。原料純度為工業純即可。
本發明采用光引發的方法來生產粉狀陽離子型聚丙烯酰胺，反應聚合過程容易控制，反應條件寬松，混合單體的濃度可以在較寬的范圍內調整(重量濃度可以為15％～60％)，聚合溫度可以在5～60℃的范圍內調節；聚合中添加的鏈調節劑，可以有效地控制產品分子量，制得的產品質量好，分子量大；穩定劑的加入，防止了聚合物在后期干燥過程中粘度降解，進一步改善了水溶性和穩定性，產品在45分鐘之內即能完全溶解，水溶液常溫放置45天不變質。本發明方法易于工業應用。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1本發明所述的共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產方法如下(1)根據所用陽離子單體種類和其阻聚劑成分，盡量去除單體中的阻聚劑，丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽MC80的阻聚劑可用升溫至60℃保持一定時間的方法去除，為常規操作方法。
(2)將丙烯酰胺單體用去離子水配成水溶液，一般按照35％的重量濃度配制，用離子交換柱進行離子交換，至電導率小于10us/cm，測其濃度，并以其濃度計算1噸混合單體水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入帶有攪拌裝置的可調節溫度的不銹鋼配料釜中，按反應要求的陽離子摩爾比計量陽離子單體的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去離子水調節配料釜中的混合單體(兩種單體的混合)濃度為35％。
(3)邊攪拌邊調節溫度至40℃～50℃。
(4)用鹽酸或碳酸鈉調節混合溶液的PH值為4。
(5)將丙烯酰胺單體重量5％的鏈調節劑異丙醇和下列組成的光敏劑用去離子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏劑組成以丙烯酰胺單體重量為基數的各組分量分別為過硫酸銨0.2/萬、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.2/萬、偶氮化合物V50 3/萬、絡合劑EDTA二鈉1.5/萬。
(6)從配料釜底部充氮氣30分鐘，為常規操作，用于除去溶液中的溶解氧。
(7)放料至110×110×60cm的聚合槽中，落下燈罩，燈罩中均勻排放36w的紫外線燈管7支，光源距離液面20cm，開通紫外線光燈，光照6小時，聚合結束。
(8)取出膠塊，投入到不銹鋼捏合機中，開動機器進行捏合，60分鐘內均勻加入丙烯酰胺單體重量5％的穩定劑硫脲，繼續捏合30分鐘出料，再進入造粒機造粒。
(9)將造粒后的膠粒送進干燥設備中進行干燥。干燥設備以振動流化床、穿流回轉干燥器和單循環振動干燥器效率最高。干燥溫度初期控制在125℃之內，后期控制在100℃之內，干燥至水分含量低于12％時，出料降溫至常溫。
(10)將干燥降溫后的物料喂入粉碎機進行粉碎，經篩粉、包裝得成品。
獲得的產品分子量為110萬，水溶性好，30分鐘即可全部溶解。
實施例2本發明所述的共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產方法如下(1)根據所用陽離子單體種類和其阻聚劑成分，盡量去除單體中的阻聚劑，丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽MC80的阻聚劑可用升溫至60℃保持一定時間的方法去除。
(2)將丙烯酰胺單體用去離子水配成水溶液，一般按照40％的重量濃度配制，用離子交換柱進行離子交換，至電導率小于10us/cm，測其濃度，并以其濃度計算1噸混合單體水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入帶有攪拌裝置的可調節溫度的不銹鋼配料釜中，按反應要求的陽離子摩爾比計量陽離子單體的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去離子水調節配料釜中的混合單體濃度為15％。
(3)邊攪拌邊調節溫度至6℃～8℃。
(4)用鹽酸或碳酸鈉調節混合溶液的PH值為4。
(5)將下列組成的光敏劑用去離子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏劑組成以丙烯酰胺單體重量為基數的各組分量分別為過硫酸銨0.15/萬、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.15/萬、偶氮化合物V50 3.5/萬、絡合劑EDTA二鈉1/萬。
(6)從配料釜底部充氮氣30分鐘，除去溶液中的氧氣。
(7)放料至110×110×60cm的聚合槽中，落下燈罩，燈罩中均勻排放36w的紫外線燈管7支，光源距離液面20cm，開通紫外線光燈，光照6小時，聚合結束。
(8)取出膠塊，投入到不銹鋼捏合機中，開動機器進行捏合，60分鐘內均勻加入丙烯酰胺單體重量5％的穩定劑硫脲，繼續捏合30分鐘出料，再進入造粒機造粒。
(9)將造粒后的膠粒送進干燥設備中進行干燥。干燥設備以振動流化床、穿流回轉干燥器和單循環振動干燥器效率最高。干燥溫度初期控制在125℃之內，后期控制在100℃之內，干燥至水分含量低于12％時，出料降溫至常溫。
(10)將干燥降溫后的物料喂入粉碎機進行粉碎，經篩粉、包裝得成品。
獲得的產品分子量為1530萬，水溶性好，30分鐘即可全部溶解。
實施例3本發明所述的共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產方法如下(1)將丙烯酰胺單體用去離子水配成水溶液，一般按照45％的重量濃度配制，以其濃度計算1噸混合單體水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入帶有攪拌裝置的可調節溫度的不銹鋼配料釜中，按反應要求的陽離子摩爾比計量陽離子單體丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽SMC的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去離子水調節配料釜中的混合單體(兩種單體的混合)濃度為45％。
(2)邊攪拌邊調節溫度至20℃～30℃。
(3)用鹽酸或碳酸鈉調節混合溶液的PH值為4。
(5)將丙烯酰胺單體重量5％的鏈調節劑異丙醇和下列組成的光敏劑用去離子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏劑組成以丙烯酰胺單體重量為基數的各組分量分別為過硫酸鉀0.2/萬、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.2/萬、偶氮化合物J50 3/萬、絡合劑EDTA二鈉1.5/萬。
(5)從配料釜底部充氮氣30分鐘。
(6)放料至120×110×60cm的聚合槽中，落下燈罩，燈罩中均勻排放36w的紫外線燈管8支，光源距離液面20cm，開通紫外線光燈，光照7小時，聚合結束。
(7)取出膠塊，投入到不銹鋼捏合機中，開動機器進行捏合，60分鐘內均勻加入丙烯酰胺單體重量3％的穩定劑硫脲，繼續捏合45分鐘出料，再進入造粒機造粒。
(8)將造粒后的膠粒送進干燥設備中進行干燥。干燥設備以振動流化床、穿流回轉干燥器和單循環振動干燥器效率最高。干燥溫度初期控制在120℃之內，后期控制在100℃之內，干燥至水分含量低于12％時，出料降溫至常溫。
(9)將干燥降溫后的物料喂入粉碎機進行粉碎，經篩粉、包裝得成品。
獲得的產品分子量為210萬。
實施例4本發明所述的共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產方法如下(1)將丙烯酰胺單體用去離子水配成水溶液，一般按照42％的重量濃度配制，以其濃度計算1噸混合單體水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入帶有攪拌裝置的可調節溫度的不銹鋼配料釜中，按反應要求的陽離子摩爾比計量陽離子單體甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽DMC的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去離子水調節配料釜中的混合單體(兩種單體的混合)濃度為50％。
(2)邊攪拌邊調節溫度至25℃～30℃。
(3)用鹽酸或碳酸鈉調節混合溶液的PH值為5。
(4)將丙烯酰胺單體重量3.5％的鏈調節劑異丙醇和下列組成的光敏劑用去離子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏劑組成以丙烯酰胺單體重量為基數的各組分量分別為過硫酸鉀0.2/萬、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.2/萬、偶氮化合物J50 3/萬、絡合劑四鈉鹽1.5/萬。
(5)從配料釜底部充氮氣30分鐘。
(6)放料至120×110×60cm的聚合槽中，落下燈罩，燈罩中均勻排放36w的紫外線燈管8支，光源距離液面18cm，開通紫外線光燈，光照8小時，聚合結束。
(7)取出膠塊，投入到不銹鋼捏合機中，開動機器進行捏合，50分鐘內均勻加入丙烯酰胺單體重量3％的穩定劑五氨絡合物TEPA，繼續捏合45分鐘出料，再進入造粒機造粒。
(8)將造粒后的膠粒送進干燥設備中進行干燥。干燥設備以振動流化床、穿流回轉干燥器和單循環振動干燥器效率最高。干燥溫度初期控制在120℃之內，后期控制在100℃之內，干燥至水分含量低于12％時，出料降溫至常溫。
(9)將干燥降溫后的物料喂入粉碎機進行粉碎，經篩粉、包裝得成品。
獲得的產品分子量為200萬。
實施例5本發明所述的共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產方法如下(1)將丙烯酰胺單體用去離子水配成水溶液，一般按照40％的重量濃度配制，以其濃度計算1噸混合單體水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入帶有攪拌裝置的可調節溫度的不銹鋼配料釜中，按反應要求的陽離子摩爾比計量陽離子單體丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽SMC的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去離子水調節配料釜中的混合單體濃度為40％。
(3)邊攪拌邊調節溫度至10℃～15℃。
(4)用鹽酸或碳酸鈉調節混合溶液的PH值為3。
(5)將下列組成的光敏劑用去離子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏劑組成以丙烯酰胺單體重量為基數的各組分量分別為過硫酸銨0.15/萬、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.15/萬、偶氮化合物J50 3.5/萬、絡合劑S四鈉鹽1/萬。
(6)從配料釜底部充氮氣35分鐘。
(7)放料至120×120×60cm的聚合槽中，落下燈罩，燈罩中均勻排放36w的紫外線燈管7支，光源距離液面25cm，開通紫外線光燈，光照5小時，聚合結束。
(8)取出膠塊，投入到不銹鋼捏合機中，開動機器進行捏合，45分鐘內均勻加入丙烯酰胺單體重量4％的穩定劑硫脲，繼續捏合30分鐘出料，再進入造粒機造粒。
(9)將造粒后的膠粒送進干燥設備中進行干燥。干燥設備以振動流化床、穿流回轉干燥器和單循環振動干燥器效率最高。干燥溫度初期控制在120℃之內，后期控制在100℃之內，干燥至水分含量低于12％時，出料降溫至常溫。
(10)將干燥降溫后的物料喂入粉碎機進行粉碎，經篩粉、包裝得成品。
獲得的產品分子量為1230萬。
實施例6本發明所述的共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產方法如下(1)根據所用陽離子單體種類和其阻聚劑成分，盡量去除單體中的阻聚劑，丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽MC80的阻聚劑可用升溫至60℃保持一定時間的方法去除，為常規操作方法。
(2)將丙烯酰胺單體用去離子水配成水溶液，一般按照30％的重量濃度配制，以其濃度計算1噸混合單體水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入帶有攪拌裝置的可調節溫度的不銹鋼配料釜中，按反應要求的陽離子摩爾比計量陽離子單體的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去離子水調節配料釜中的混合單體(兩種單體的混合)濃度為35％。
(3)邊攪拌邊調節溫度至8℃～18℃。
(4)用鹽酸或碳酸鈉調節混合溶液的PH值為5。
(5)將丙烯酰胺單體重量5％的鏈調節劑異丙醇和下列組成的光敏劑用去離子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏劑組成以丙烯酰胺單體重量為基數的各組分量分別為過硫酸銨0.2/萬、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.2/萬、偶氮化合物V50 3/萬、絡合劑四鈉鹽1.5/萬。
(6)從配料釜底部充氮氣30分鐘，為常規操作，用于除去溶液中的溶解氧。
(7)放料至110×110×60cm的聚合槽中，落下燈罩，燈罩中均勻排放36w的紫外線燈管7支，光源距離液面20cm，開通紫外線光燈，光照6小時，聚合結束。
(8)取出膠塊，投入到不銹鋼捏合機中，開動機器進行捏合，50分鐘內均勻加入丙烯酰胺單體重量4％的穩定劑硫脲，繼續捏合30分鐘出料，再進入造粒機造粒。
(9)將造粒后的膠粒送進干燥設備中進行干燥。干燥設備以振動流化床、穿流回轉干燥器和單循環振動干燥器效率最高。干燥溫度初期控制在125℃之內，后期控制在100℃之內，干燥至水分含量低于12％時，出料降溫至常溫。
(10)將干燥降溫后的物料喂入粉碎機進行粉碎，經篩粉、包裝得成品。獲得的產品分子量為900萬。
權利要求
1.一種共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產方法，由丙烯酰胺單體和陽離子單體經引發聚合生成，然后干燥、粉碎得產品，其特征在于聚合反應液中添加有光敏劑，聚合引發采用光引發。
2.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于光敏劑由過硫酸鹽、NaHSO2·CH2O·2H2O、偶氮化合物和絡合劑組成，引發采用光為紫外線光。
3.根據權利要求2所述的生產方法，其特征在于過硫酸鹽用量為丙烯酰胺單體重量的0.05～0.25/萬、NaHSO2·CH2O·2H2O用量為丙烯酰胺單體重量的0.05～0.25/萬、偶氮化合物用量為丙烯酰胺單體重量的0.5～5/萬、絡合劑用量為丙烯酰胺單體重量的0.25～2.5/萬。
4.根據權利要求3所述的生產方法，其特征在于過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀，偶氮化合物為V50或J50、絡合劑為EDTA二鈉或四鈉鹽。
5.根據權利要求1任一權利要求所述的生產方法，其特征在于聚合反應液中添加有丙烯酰胺單體重量0～5％的鏈調節劑。
6.根據權利要求5所述的生產方法，其特征在于鏈調節劑為異丙醇、硫醇類化合物。
7.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于光引發聚合后的膠塊需經捏合處理，并在捏合過程中添加丙烯酰胺單體重量2～10％的穩定劑。
8.根據權利要求7所述的生產方法，其特征在于穩定劑為硫代硫酸鈉、五氨絡合物TEPA和硫脲中的一種。
9.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于聚合反應液的PH值控制為3～5。
10.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于聚合反應液的溫度控制為5～60℃。
全文摘要
本發明涉及一種共聚粉狀陽離子型聚丙烯酰胺的生產新方法，由丙烯酰胺單體和陽離子單體經引發聚合生成，然后干燥、粉碎得產品，其技術要點是聚合反應液中添加有光敏劑，聚合引發采用光引發。本發明采用光引發的方法來生產粉狀陽離子型聚丙烯酰胺，反應聚合過程容易控制，反應條件寬松，混合單體的濃度可以在較寬的范圍內調整，聚合溫度可以在5～60℃的范圍內調節；聚合中添加的鏈調節劑，可以有效地控制產品分子量，制得的產品質量好，分子量大；穩定劑的加入，防止了聚合物在后期干燥過程中粘度降解，進一步改善了水溶性和穩定性，產品在45分鐘之內即能完全溶解，水溶液常溫放置45天不變質。本發明方法易于工業應用。
文檔編號C08F120/56GK1590421SQ03139189
公開日2005年3月9日 申請日期2003年9月1日 優先權日2003年9月1日
發明者趙吉濱 申請人:趙吉濱