專利名稱：一種陰離子聚丙烯酰胺的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，屬水溶性高分子合成領域。
背景技術：
聚丙烯酸胺是一種線型水溶性聚合物，廣泛應用于石油、水處理、造紙、選礦、洗煤、醫藥、化工、紡織、農業和水利等領域，其應用前景廣泛。目前我國的陰離子聚丙烯酰胺聚合方法多為前加堿(碳酸鈉)水解法或后加堿(氫氧化鈉)水解法，由于碳酸鈉的溶解度有限，前加減水解只能生產出水解度小于40%的聚丙烯酰胺產品，因此該種產品的使用受到限制。后水解雖然可以生產出水解度大于40%的產品，但由于需要大型水解機系統和二次造粒機系統，生產能耗高，工藝復雜，設備投資高。
發明內容
本發明的目的在于提供一種陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，該方法可合成出質量
好、成本低、水解度調節范圍大、使用范圍廣的陰離子聚丙烯酰胺產品。 實現本發明目的的技術方案如下 —種制備陰離子聚丙烯酰胺的方法，包括以下步驟按重量百分比取丙烯酰胺20 90%、丙烯酸5 70%、尿素5 10%與去離子水混合至丙烯酰胺與丙烯酸之和的總濃度達到20 % 25 % ，降溫至0°C 5°C ，用強堿調ra值至7 9，完成配料；將配好的料轉移至反應釜中，將鏊合劑、鏈轉移劑加入反應釜中，通氮氣攪拌3 7分鐘后加入二段氧化劑，再通氮氣10 30分鐘后加入一段氧化劑，再通氮氣3 7分鐘后加入還原劑，再通氮氣1分鐘內加入輔助還原劑，繼續通氮氣10 30分鐘后停氮氣封口 ，絕熱聚合反應1 5小時；放置0. 5 2小時后打開反應釜底閥，用壓縮空氣壓出膠塊；將膠塊造粒、干燥、粉碎、篩分得到成品。 鏊合劑是乙二胺四乙酸二鈉；鏈轉移劑是甲酸鈉或乙酸鈉；一段氧化劑是過硫酸鉀、過硫酸銨或過氧化二苯甲酰；二段氧化劑為偶氮異丁脒鹽酸鹽或偶氮二異丁腈；還原劑為亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉；輔助還原劑為氯化亞銅或硫酸亞鐵，它們在反應釜內與總配料量的質量比分別為鏊合劑5 100卯m、鏈轉移劑10 100卯m、一段氧化劑5 10卯m、二段氧化劑10 500ppm、還原劑0. 5 10ppm、輔助還原劑1 10ppm。
調PH值所用的強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。 本發明提供的方法中，采用氧化劑和還原劑的復合引發體系分段引發，降低了聚合引發溫度，體系形成自由基比較均勻，這樣聚合反應和溫升比較均勻，聚合反應溫度-時間曲線平緩向上；反應時間1 5小時，這種反應過程有利于鏈增長，能夠獲得分子量比較大的產品，同時由于反應均勻，分子鏈基本呈直鏈型，其溶解性好；體系聚合濃度為20 25% ，這使得聚合反應的終點溫度適中，產品不易交聯，而且膠塊軟硬合適，便于造粒；聚合時引入尿素，尿素是小分子，分子運動能力強，有助于提高產品的溶解性；同時由于丙烯酸與水可以以任意比互溶，因此可以生產出水解度5_70%任意調節的產品。采用本發明提供的方法獲得的陰離子聚丙烯酰胺產品，分子量在1500 2200萬之間，濾過比小于1. 5，勝利鹽水5000mg/L礦化度、75t:、DVI1型黏度劑6轉/分鐘條件下黏度大于11. 5mPas。
本發明提供的方法工藝簡單、能耗低、無污染，由本方法所獲產品的水解度可在5 70%之間任意調整。由本發明提供方法制備的產品是可控的共聚型產品，該產品相對分子量較高、陰離子水解度(電荷密度)可以通過加入丙烯酸的量控制，其水溶性好、溶解速度快。
具體實施例方式
以下結合幾個實施例進一步說明本發明。
實施例l: a、在配料釜中用泵打入丙烯酰胺2100公斤(折100% )，丙烯酸300公斤，尿素200
公斤加水至總體積iW，開啟攪拌混合，同時用冷凍鹽水降溫至rc，加氫氧化鈉調節ra值
至7. 5，完成配料； b、把配好的料轉移入反應釜，加入鏊合劑-乙二胺四乙酸二鈉100克(9. 09卯m)、鏈轉移劑_甲酸鈉128克(11. 64卯m)，通氮氣5分鐘(氮氣壓力為0. 3 0. 5Mpa)后加二段氧化劑_偶氮二異丁腈4公斤(363. 64卯m)，再通氮氣20分鐘后，加入一段氧化劑_過硫酸鉀60克(5. 45卯m)，再通氮氣5分鐘后加入還原劑_亞硫酸鈉15克(1. 36卯m)，再通氮氣1分內加入輔助還原劑_氯化亞銅20克(1. 82ppm)，繼續通氮氣10分鐘后停氮氣封口，進行絕熱聚合反應2小時20分鐘，反應結束后溫度上升至76. 5°C ; c、放置0. 5小時后打開反應釜底閥，用壓縮空氣(0. 3Mpa)壓出反應生成的膠塊；
d、膠塊經造粒后送入流化床干燥，然后粉碎，篩分，得到20 100目，分子量1836萬，水解度為11. 5% ，濾過比為1. 12，勝利鹽水5000mg/L礦化度、75。C 、DV II型黏度劑6轉/分鐘，黏度為11.7mPas的白色粉末狀產品。
實施例2: a、在配料釜中用泵打入丙烯酰胺1700公斤(折100% )，丙烯酸800公斤，尿素200公斤，加水至總體積11m 開啟攪拌混合，同時用冷凍鹽水降溫至2t:，加氫氧化鉀調節ra值至7.8，完成配料； b、把配好的料轉移入聚合釜，加入鏊合劑-乙二胺四乙酸二鈉150克(13.64卯m)、鏈轉移劑_乙酸鈉145克(13. 18卯m)，通氮氣5分鐘(氮氣壓力為0. 3 0. 5Mpa)后加入二段氧化劑偶氮異丁脒鹽酸鹽480克(43. 64卯m)、再通氮氣10分鐘后加入一段氧化劑過硫酸銨67克(6. 09卯m)，再通氮氣5分鐘后加入還原劑_亞硫酸氫鈉20克(1. 82卯m)，再通氮氣1分內再加入輔助還原劑_硫酸亞鐵25克(2. 27ppm)，繼續通氮氣10分鐘后停氮封口，進行絕熱聚合反應1小時50分鐘，聚合反應溫度上升至78. 6°C ; c、放置0. 5小時后打開反應釜底閥，用0. 2Mpa的壓縮空氣壓出反應生成的膠塊；
d、膠塊經造粒后送入流化床干燥，然后粉碎，篩分，得到20 100目，分子量2130萬，水解度為29. 5% ，濾過比為1. 10，勝利鹽水5000mg/L礦化度、75。C 、DV II型黏度劑6轉/分鐘，黏度為12. lmPas的白色粉末狀產品。
實施例3: a、在配料釜中用泵打入丙烯酰胺600公斤(折100% )，丙烯酸1800公斤，尿素200公斤，加水至總體積llm 開啟攪拌混合，同時用冷凍鹽水降溫至4t:，加氫氧化鈉調節 ra值至7. 2，完成配料； b、把配好的料轉移入聚合釜，加入鏊合劑-乙二胺四乙酸二鈉200克(18. 18卯m)、 鏈轉移劑_甲酸鈉205克(18. 6ppm)，通氮氣5分鐘(氮氣壓力為0. 3 0. 5Mpa)后加入 二段氧化劑_偶氮異丁脒鹽酸鹽167克(15. 18卯m)，繼續通氮氣20分鐘后加入一段氧化 劑_過氧化二苯甲酰90克(8. 18卯m)，繼續通氮氣5分鐘后加入還原劑_亞硫酸鈉50克 (4. 55卯m)，再通氮氣1分內加入輔助還原劑-硫酸亞鐵28克(2. 55卯m)，繼續通氮氣10分 鐘停氮封口，進行絕熱聚合反應3小時05分鐘，聚合反應結束后溫度上升至78 °C ;
c、放置1小時后打開反應釜底閥，用0. 2Mpa的壓縮空氣壓出反應生成的膠塊；
d、膠塊經造粒后送入流化床干燥，然后粉碎，篩分，得到20 100目，分子量1529 萬，水解度為69. 1 % ，濾過比為1. 38，勝利鹽水5000mg/L礦化度、75。C 、DV II型黏度劑6轉 /分鐘，黏度等于13. 4mPas的白色粉末狀產品。
權利要求
一種陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于包括以下步驟按重量百分比取丙烯酰胺20～90％、丙烯酸5～70％、尿素5～10％與去離子水混合至丙烯酰胺與丙烯酸之和的總濃度達到20％～25％，降溫至0℃～5℃，用強堿調PH值至7～9，完成配料；將配好的料轉移至反應釜中，將鏊合劑、鏈轉移劑加入反應釜中，通氮氣攪拌3～7分鐘后加入二段氧化劑，再通氮氣10～30分鐘后加入一段氧化劑，再通氮氣3～7分鐘后加入還原劑，再通氮氣1分鐘內加入輔助還原劑，繼續通氮氣10～30分鐘后停氮氣封口，絕熱聚合反應1～5小時；放置0.5～2小時后打開反應釜底閥，用壓縮空氣壓出膠塊；將膠塊造粒、干燥、粉碎、篩分得到成品。
2. 根據權利要求l所述的陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于，鏊合劑是乙 二胺四乙酸二鈉；鏈轉移劑是甲酸鈉或乙酸鈉；一段氧化劑是過硫酸鉀、過硫酸銨或過氧 化二苯甲酰；二段氧化劑為偶氮異丁脒鹽酸鹽或偶氮二異丁腈；還原劑為亞硫酸鈉或亞 硫酸氫鈉；輔助還原劑為氯化亞銅或硫酸亞鐵，它們在反應釜內與總配料量的質量比分別 為鏊合劑5 100卯m、鏈轉移劑10 100卯m、一段氧化劑5 10卯m、二段氧化劑10 500ppm、還原劑0. 5 10ppm、輔助還原劑1 10ppm。
3. 根據權利要求1所述的陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于調Kl值所用的 強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
全文摘要
一種陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，包括以下步驟按重量百分比取丙烯酰胺20～90％、丙烯酸5～70％、尿素5～10％與去離子水混合至丙烯酰胺與丙烯酸之和的總濃度達到20％～25％，降溫至0℃～5℃，用強堿調pH值至7～9，完成配料；將配好的料轉移至反應釜中，將螯合劑、鏈轉移劑加入，在通氮氣中依次加入二段氧化劑、一段氧化劑、還原劑、輔助還原劑后，繼續通氮10～30分鐘后停氮封口，絕熱聚合反應1～5小時；放置0.5～2小時后打開反應釜底閥，用壓縮空氣壓出膠塊；將膠塊造粒、干燥、粉碎、篩分得到成品。本發明提供的方法工藝簡單、能耗低、無污染，由本方法所獲產品的水解度可在5～70％之間任意調整。
文檔編號C08F220/00GK101735387SQ200910185928
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月13日 優先權日2009年12月13日
發明者李士國, 李大強, 王林 申請人:安徽省天潤功能高分子工程研究有限公司