專利名稱：水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于聚合物乳液制備技術領域，具體涉及水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的制備方法。
背景技術：
聚丙烯酰胺的結構特點和齊全品種使之在國民經(jīng)濟的各個領域得到了廣泛應用，是水溶性聚合物中應用最為廣泛的品種之一，享有“百業(yè)助劑”之稱。在我國，由于石油資源短缺、水資源匱乏、森林資源缺少，聚丙烯酰胺在石油、水處理和造紙三大領域中的應用尤其重要，具有戰(zhàn)略意義。作為水處理絮凝劑使用的聚丙烯酰胺要求高分子量，同時要根據(jù)所處理污水類型的不同，選用不同的聚丙烯酰胺。目前，國內外已經(jīng)研發(fā)了一系列帶有不同電荷的離子型、非離子型以及兩性的聚丙烯酰胺，其中陽離子聚丙烯酰胺由于其使用范圍廣，受PH和共存鹽影響小，同時具有脫穩(wěn)作用和吸附架橋作用，易與各類無機高分子絮凝劑復配使用，在污泥脫水中效率高等優(yōu)點，得到越來越多的關注。在工業(yè)廢水、城市污水處理以及污泥脫水中使用陽離子聚丙烯酰胺已成為一種趨勢。陽離子聚丙烯酰胺的工業(yè)劑型主要有干粉型和乳液型，合成陽離子聚丙烯酰胺的方法包括溶液聚合、反相懸浮聚合和反相乳液聚合。干粉型應用最為廣泛，但是在使用前溶解困難，需要很長時間和特殊的溶解設備。乳液型的陽離子聚丙烯酰胺具有很好的溶解性，但此種方法需要用到大量的有機溶劑和表面活性劑，易對環(huán)境造成二次污染。歐洲專利EPA183466 和 EPA657478，美國專利 USA4929655 和 USA5006590 中國專利CN1395584和CN1224727均描述了在含有多價陰離子鹽和聚合物穩(wěn)定劑的水溶液中，通過丙烯酰胺，丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨共聚合得到水包水乳液，但是在制備的過程中體系黏度很高，對攪拌和傳熱均提出較高要求。CN1248265和US005605970也報道了加入疏水性單體、多元羧酸或其鹽、多元酚等小分子物質，使聚合物提前析出，抑制體系黏度增加。上述專利強調通過使用疏水性單體來避免聚合過程中的高粘度，但這往往也會造成最終產(chǎn)品分子量下降，溶解性能也會變差，從而影響產(chǎn)品的質量和性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的研究者經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)反應前期體系中主要為單體和水，大量單體溶于水中，使得生成的聚合物很難及時分離出來，增大了體系黏度，此時為了使體系及時相分離，必須維持較高的無機鹽濃度；但在反應后期，體系中主要為聚合物和水，聚合物對相分離具有促進作用，同時聚合物中溶脹了部分水，造成水中無機鹽濃度變相提高，因此在反應后期相分離趨勢太強烈，易造成分散劑穩(wěn)定效率下降，聚合物粒子凝聚，體系失去宏觀穩(wěn)定性。 由此可見無機鹽濃度在聚合過程中扮演著重要作用，反應前期和后期對無機鹽濃度有著不同要求，而目前的制備方法中，無機鹽濃度都是固定不變的，這顯然對反應過程大大不利。本發(fā)明通過在聚合過程中動態(tài)調節(jié)無機鹽濃度，減緩聚合前期黏度增加，避免反應前期凝膠，同時避免后期由于相分離趨勢加劇而導致破乳，提高水包水乳液的穩(wěn)定性。本發(fā)明的具體技術方案如下一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的制備方法，包括如下步驟a)將單體、無機鹽、分散劑加入到反應器中，加水溶解使無機鹽的質量濃度達到30-40%，得到反應液；b)將反應液升溫至35_50°C，通氮氣除氧；c)加入引發(fā)劑，在氮氣保護下攪拌反應5-12小時，并在該時間內加水將無機鹽的質量濃度調至20-30%，反應結束制得乳液產(chǎn)品；步驟a)中的單體由非離子單體和陽離子單體組成，其中非離子單體占單體總重量的20-80%;所述非離子單體為丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺，非離子單體采用丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺時，對丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的量比關系沒有特別的要求；所述陽離子單體為二烯丙基二甲基氯化銨和/或化學式(I)結構的化合物；其中A為O或NH，B為CH2CH2, CH2CH2CH2 或 CH2CH0HCH2，R1 為 H 或 CH3, R2 為 C1-C6 的烷基或 C1-C6 的烷氧基，R3 為C1-C6的烷基或C1-C6的烷氧基，R4為H、CH3> CH2CH3或CH2C6H5, X為抗衡陰離子。
權利要求
1.一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟 a)將單體、無機鹽、分散劑加入到反應器中，加水溶解使無機鹽的質量濃度達到30-40%，得到反應液； b)將反應液升溫至35-50°C，通氮氣除氧； c)加入引發(fā)劑，在氮氣保護下攪拌反應5-12小時，并在該時間內加水將無機鹽的質量濃度調至20-30%，反應結束制得乳液產(chǎn)品； 步驟a)中的單體由非離子單體和陽離子單體組成，其中非離子單體占單體總重量的20-80% ； 所述非離子單體為丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺； 所述陽離子單體為ニ烯丙基ニ甲基氯化銨和/或化學式(I)結構的化合物；
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟a)中加入的各物質的重量份數(shù)為無機鹽45-65份單體25-125份分散劑5-25份4、100 份。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于步驟c)中引發(fā)劑的加入量占単體重量的 0. 01-0. 05%。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述無機鹽選自硫酸銨、硫酸鉀、硫酸鎂、硫酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀中的ー種或兩種以上任意組合。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述分散劑選自聚甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、聚丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、聚ニ烯丙基ニ甲基氯化銨、丙烯酰胺共聚物、甲基丙烯酰胺共聚物中的ー種或兩種以上任意組合；所述丙烯酰胺共聚物的共聚單體選自甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、ニ烯丙基ニ甲基氯化銨中任意ー種或幾種； 所述甲基丙烯酰胺共聚物的共聚單體選自甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、ニ烯丙基ニ甲基氯化銨中的任意ー種或幾種； 上述分散劑的分子量為100000 500000。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑為偶氮類引發(fā)劑和/或氧化還原引發(fā)劑。
7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于所述偶氮類引發(fā)劑選自偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸、偶氮二異丙基咪唑啉中的一種或兩種以上任意組合。
8.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于所述氧化還原引發(fā)劑選自過氧化氫/ 硫酸亞鐵、過氧化氫/抗壞血酸、過硫酸鉀/亞硫酸鈉、過硫酸鉀/亞硫酸氫鈉、過硫酸銨/ 亞硫酸鈉、過硫酸銨/亞硫酸氫鈉中的一種，氧化還原引發(fā)劑中氧化劑與還原劑的重量比為 1:1 2:1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的制備方法，包括如下步驟a)將單體、無機鹽、分散劑加入到反應器中，加水溶解使無機鹽的質量濃度為30-40%，得到反應液；b)將反應液升溫至35-50℃，通氮氣除氧；c)加入引發(fā)劑，在氮氣保護下攪拌反應5-12小時，并在該時間內滴加水將無機鹽的質量濃度調至20-30%，反應結束制得乳液產(chǎn)品。本發(fā)明方法簡單，利用本方法制備得到的水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液具有分子量高，儲存穩(wěn)定，溶解方便快速且不會對環(huán)境造成二次污染的特點，該產(chǎn)品可廣泛應用于各種污水處理，尤其適用于城市污水處理產(chǎn)生的原污泥、生物法處理產(chǎn)生的剩余污泥、混合污泥以及消化污泥的脫水處理。
文檔編號C08F220/56GK103044622SQ20121042449
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權日2012年10月30日
發(fā)明者黃振, 舒鑫, 冉千平, 劉加平 申請人:江蘇博特新材料有限公司, 江蘇蘇博特新材料股份有限公司, 江蘇省建筑科學研究院有限公司