用于由聚丙烯酰胺凝膠制備聚丙烯酰胺粉末的分散劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于由聚丙烯酰胺凝膠制備聚丙烯酰胺粉末的分散劑，具體的涉及一 種能用于丙烯酰胺水溶液聚合產物凝膠造粒過程中的水溶性分散劑。
【背景技術】
[0002] 水溶性高分子聚丙烯酰胺被廣泛用于造紙、水處理及油田化工等方面，尤其是隨 著能源危機的加劇，對作為三次采油用的重要驅油劑聚丙烯酰胺有著大量的需求。現有生 產工藝中，聚丙烯酰胺多采用水溶液聚合，聚合產物為水凝膠，需要造粒烘干粉碎等工藝才 能包裝出售。聚丙烯酰胺凝膠比較容易粘結，在烘干過程中，容易結塊抱團，不利于烘干效 率的提高，同時也會粘結在烘干設備如震動流化床上等，造成操作不便。
[0003] 因此，現有工藝中多數采取在造粒后加入分散劑來使得凝膠顆粒呈松散的不粘連 狀態。傳統方法中，分散劑主要采用煤油調和少量油酸等表活劑等配制，這種分散劑對于凝 膠顆粒分散效果較好，可以有效提高烘干效率，防止顆粒粘連。但是這種分散劑由于需要大 量的煤油，而在烘干過程中，煤油會隨著烘干的進行而揮發進入大氣中，造成嚴重的環境污 染，同時大量的煤油蒸汽也使得烘干過程中存在嚴重的安全隱患。對于含有疏水締合結構 的聚合物而言，作為分散劑組成重要部分的表面活性劑的引入也會對聚合物溶液的性能產 生影響，不利于實際應用。
[0004] 針對以上情況，有文獻報道了通過加入部分水替代煤油，進而得到的一種通過肥 皂配制成一種含水30%的復合分散劑，這種分散劑可以降低煤油的用量，降低成本、減少 環境污染。（趙普春，膠體聚合物造粒用分散劑研究[J]，西南石油學院學報，2004:26 (1) 68-70.)但是這種復合型分散劑還是要采用大量的煤油，因此仍未解決根本性問題。
[0005] 傳統意義上的分散劑主要用于兩個方面，一是在溶液中為了穩定非均勻的粒子結 構進而形成穩定的懸浮體的分散劑，如在懸浮聚合、農藥、涂料等方面應用脂肪酸類、石蠟 類、金屬皂類或者低分子臘類等。對于水溶液體系的穩定性改善方面聚乙二醇也被用于分 散劑和增溶劑，但是通過增加溶液粘度進而改善溶液穩定性作用的分散劑與為了使得固體 的聚丙烯酰胺類凝膠粒子不黏結的分散劑有本質的不同，不屬于同一個應用范疇。
[0006] 對于用于類似固體粒子的固-固界面之間的分散劑或者稱為防粘劑的研究中，主 要思路都是通過添加跟固體粒子不相混溶的物質，形成保護膜進行隔離，或者是通過可以 粘附在固體粒子表面的顆粒進行物理隔離來起到防粘的效果，如在食品生產中對糖類通過 在外層包裹固體粉末來起到防粘的作用。但是現有的技術中，對于水溶性聚合物的凝膠，尤 其是對聚丙烯酰胺類凝膠，由于考慮到后期產品需要溶解在水溶液中作為驅油劑等應用， 不溶于水的固體顆粒作為防粘劑的思路則無法實施，而可溶于水的固體顆粒則會在加入凝 膠后吸收凝膠中的水分失去防粘的效果，因此聚丙烯酰胺類水凝膠的防粘現有技術是采用 與水不混溶的烴類溶劑復合一定量表面活性劑使用。因此在聚丙烯酰胺類凝膠的生產過程 中，作為防粘劑使用的大量有機溶劑成為必不可少的部分，大量的有機溶劑隨著烘干進入 大氣中，造成的經濟成本、環境污染和安全隱患均是現有聚丙烯酰胺類凝膠用分散劑重要 的缺點。
[0007] 考慮更為環保的聚丙烯酰胺凝膠用分散劑，水是溶劑中最廉價環保的溶劑，但是 由于聚丙烯酰胺類聚合物強的吸水性，普通的水溶液由于均可被聚丙烯酰胺凝膠吸收，凝 膠溶脹造成更為嚴重的粘結。因此現有的思路中還沒有能用任何一種水溶液來作為聚丙烯 酰胺類水凝膠顆粒之間的防粘劑使用的方法。開發一種能替代烴類有機溶劑的水溶液作為 聚丙烯酰胺類凝膠的防粘劑，將有重要的經濟、環保的意義。
[0008] 本發明開發了一種可用于聚丙烯酰胺凝膠造粒中的水溶液型分散劑，該分散劑由 水及水溶性高分子組成，根據聚丙烯酰胺凝膠類型的不同可以復配不同的表面活性劑。該 分散劑中不含低沸點的有機溶劑，安全環保，同時由于使用的溶劑只是水，因此也有較強的 經濟優勢。
【發明內容】
[0009] 本發明要解決的技術問題之一是提供用于由聚丙烯酰胺凝膠制備聚丙烯酰胺粉 末的分散劑，該分散劑具有安全環保、價格低廉的特點。
[0010] 本發明要解決的技術問題之二是采用上述技術問題之一所述分散劑的由聚丙烯 酰胺凝膠制備聚丙烯酰胺粉末的方法。
[0011] 為解決上述技術問題之一，本發明的技術方案如下：用于由聚丙烯酰胺凝膠制備 聚丙烯酰胺粉末的分散劑，以重量份計，包括如下組分：
[0012] (1)10份的聚乙二醇；
[0013] (2) 4 ~25 份的水；
[0014] (3)0~1份的表面活性劑。所述表面活性劑優選乙氧基化型非離子表面活性劑。
[0015] 上述的技術方案中，所述的表面活性劑優選自式（I)所示的表面活性劑中的至少 一種；其中R1為Cltl~C18的烴基，η = 5~20。
[0016] R1O(CH2CH2O)nH 式（I)
[0017] 上述技術方案中，所述的表面活性劑優選自式（II)和/或式（III)所示的表面活 性劑；其中R2為Cltl~C18的烷基，m = 5~10 ;R3為C7~Cltl的烷基，r=5~20。這些表 面活性劑的例子有但不限于AE05 (C12~14醇聚氧乙烯醚（5))、AE07 (C12~14醇聚氧乙烯醚 (7))、AE09 (C12^14醇聚氧乙烯醚（7))、0P7 (辛基酚聚氧乙烯醚（7))、OPlO (辛基酚聚氧 乙烯醚（1〇))、〇Ρ5 (辛基酚聚氧乙烯醚（5))、0P20 (辛基酚聚氧乙烯醚（20))。
[0018] R2O (CH2CH2O)mH 式（II)
[0019]
[0020] 上述技術方案中，所述的聚乙二醇的數均分子量優選為2000~30000,更優選 5000 ~20000。
[0021] 本發明所述的分散劑的制備沒有特別之處，只要按照所需組分混合成溶液即可。
[0022] 為了解決上述技術問題之二，本發明的技術方案如下：由聚丙烯酰胺凝膠制備聚 丙烯酰胺粉末的方法，包括如下步驟：
[0023] ( i )聚丙烯酰胺凝膠造粒得到凝膠顆粒；
[0024] (ii)所述凝膠顆粒與技術方案1至5中任一項所述分散劑混合均勻；
[0025] (iii)干燥；
[0026] ( iv)粉碎得到所述聚丙烯酰胺粉末。
[0027] 上述技術方案中，步驟（ii)中分散劑用量優選為凝膠顆粒用量的1~10wt%，更優 選為3~8wt%。
[0028] 上述技術方案中，所述的聚丙烯酰胺優選為非離子型聚丙烯酰胺或陽離子型聚丙 烯酰胺，步驟（ii)所述的分散劑中所述表面活性劑的份數優選為〇份。
[0029] 上述技術方案中，所述的聚丙烯酰胺優選為陰離子型聚丙烯酰胺，步驟（ii)所述 的分散劑中表面活性劑的重量份數優選大于〇份且小于等于1份。
[0030] 上述技術方案中，所述的聚丙烯酰胺凝膠優選通過水溶液聚合的方法得到。所述 的聚丙烯酰胺優選占聚丙烯酰胺凝膠的15~30wt%，更優選20~25wt%。
[0031] 分散劑分散效果的評價方法是，將聚丙烯酰胺凝膠顆粒與分散劑混合，干燥，粉 碎，過篩，以通過32目泰勒標準的顆粒重量百分比作為衡量分散效果的指標，這個百分比 越大，表示分散劑的分散效果越好。實驗結果表明，采用本發明的分散劑，通過32目泰勒標 準的顆粒重量百分比可達74%以上，而不使用分散劑時通過32目泰勒標準的顆粒重量百分 比僅為56. 32%。
[0032] 采用本發明的分散劑由于采用了水為溶劑，摒棄了傳統聚丙烯酰胺凝膠分散中的 大量烴類溶劑如煤油等，具有環保和安全的優點，同時這種水溶液分散于聚丙烯酰胺凝膠 中后能使得凝膠顆粒不粘連，能有效分散使得造粒烘干過程可以順利完成。采用本發明所 述的分散劑分散后的聚丙烯酰胺凝膠顆粒分散均勻，無粘連結塊現象，與烘干設備中的不 銹鋼部件無粘連，可以在震動流化床等設備上運移進行烘干，并且由于聚乙二醇在溫度較 高時有一定的粘性，本發明所述的分散劑加入后的凝膠顆粒烘干后粉碎的過程中可以有效 抑制粉塵的產生，改善操作環境。以分散劑添加量為膠體的3%來計算，年產一千噸的聚合 物粉末生產線，采用本發明所述的分散劑，每年可以約可較少向大氣中排放煤油蒸汽80t， 可以作為有效的減排手段。
[0033] 以下通過具體實施例對本發明進行進一步的說明。
【具體實施方式】
[0034] 實施例和比較例中的聚丙烯酰胺凝膠均采用水溶液聚合的方法得到。
[0035] 【實施例1】
[0036] 自制合成聚丙烯酰胺凝膠，聚丙烯酰胺占聚丙烯酰胺凝膠23wt%，剪切成粒徑為 2-4mm的凝膠顆粒,凝膠顆粒之間相互粘連,結塊。
[0037] 配制聚乙二醇水溶液（PEG-20000)，濃度40wt%作為體系的分散劑，分散劑相對凝 膠的加入量為3wt%，將分散劑加入凝膠顆粒中，通過攪拌分散均勻。凝膠分散均勻，凝膠顆 粒相互之間不粘連