專利名稱：變性聚丙烯酸鈉無磷助劑制備新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效無磷洗滌助劑，特別是一種用變性聚丙烯酸鈉作為無磷助劑的制備新工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的特征在于選用分子量為4000-10000的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或者丙烯酸均聚物，與硅酸鈉水溶液經(jīng)過聚合反應(yīng)而形成的具有活性硅烷醇基的硅酸、硅酸鈉、丙烯酸馬來酸(酐)共聚物的鈉鹽構(gòu)成的復(fù)合體或者具有活性硅烷醇基的硅酸、硅酸鈉、丙烯酸均聚物的鈉鹽所構(gòu)成的漿狀復(fù)合體。
本發(fā)明漿狀復(fù)合體經(jīng)噴霧干燥成固體粉狀產(chǎn)品。
本發(fā)明的工藝過程如下A、將分子量為4000-10000的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或者丙烯酸均聚物，慢慢加入波美度為20的硅酸鈉水溶液中并強(qiáng)烈攪拌，其質(zhì)量配比為(10-20)∶(130-180)，至PH值為5以下，生成白色無定形沉淀；B、攪拌白色二氧化硅沉淀10-15分鐘，加入波美度為40的硅酸鈉并攪均勻，硅酸鈉與硅酸鈉水溶液的質(zhì)量配比為(180-200)∶(130-160)；C、加入酸性物質(zhì)并攪拌均勻，酸性物質(zhì)與硅酸鈉水溶液的質(zhì)量配比為1∶(130-160)；再加入碳酸鈉和硫酸鈉，攪拌均勻后升溫至50-75℃成漿狀復(fù)合體；碳酸鈉與硅酸鈉水溶液的質(zhì)量配比為(18-20)∶(130-160)，硫酸鈉與硅酸鈉水溶液的質(zhì)量配比為(25-30)∶(130-160)；D、漿狀復(fù)合體在經(jīng)過升溫后，經(jīng)280-330℃噴霧干燥成固體粉狀產(chǎn)品。
本發(fā)明的反應(yīng)式如下
本發(fā)明所述的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或丙烯酸均聚物的制備方法如下A、按1∶1的摩爾比稱取丙烯酸和馬來酸(酐)或丙烯酸，并加入少量表面活性劑和適量水；B、在強(qiáng)烈攪拌下，加熱混合物至60-70℃充分分散于水中；C、再加入適量的過硫酸鈉，攪拌下繼續(xù)升溫至140-160℃，于12-15分鐘完成聚合反應(yīng)；D、采用凝膠色譜(GPC)方法測共聚物的平均分子量，選取分子量為4000-10000的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或丙烯酸均聚物。
本發(fā)明所述的酸性物質(zhì)是依康酸或檸檬酸或草酸。
本發(fā)明所述的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或丙烯酸均聚物的分子量以4000-4500為最好。
本發(fā)明的機(jī)理如下由一種價格較低的原料與丙烯酸鈉均聚物或丙稀酸與馬來酸(酐)共聚物鈉鹽作用，形成一種新的效能與這類高聚物媲美的無磷洗滌劑，即將無機(jī)酸或有機(jī)酸作用于硅酸鈉水溶液，以生成不同物理性能的沉淀二氧化硅(硅酸SiO2·H2O，是無定形二氧化硅)。這類硅酸具有活性硅烷醇基，具有高度吸附能力和良好的分散性及一定的鈣鎂離子的交換能力。這種沉淀二氧化硅實際屬于硅膠體，它的表面是由一層硅烷醇(SiOH)和物理吸附水組成，大部份水可在125-225℃下干燥去除，而硅烷醇基團(tuán)則是遺留在表面以下列三種不同構(gòu)型存在孤立型(a)、孿生型(b)和連位型(c)。 新生成的硅氧化烷鏈非?；顫姡灰稍餃囟仍?45℃以下，這種脫水表面再水合是完全可逆的。
硅酸體表面的硅烷醇基是個弱酸，其質(zhì)子能和各種金屬陽離子進(jìn)行離子交換。交換形式可由下式表示
由此推斷，用作洗滌助劑的沉淀二氧化硅具有離子交換性，其交換能力取決于表面的烷醇基的濃度。
本發(fā)明變性聚丙烯酸鈉的質(zhì)量指標(biāo)如下PH值1％水溶液≤11變性聚丙烯酸鈉％12-15鈣交換能力CaCO3mg/g≥450白度≥95結(jié)合水％≥3濕度(H2O)％≤6本發(fā)明所用原料均易被生物降解，不含磷化物；經(jīng)半致死量毒性實驗其LD50＝6800mg/Kg；是一種對環(huán)境無污染，特別是對水質(zhì)無污染，安全的綠色環(huán)保產(chǎn)品。
本發(fā)明的變性聚丙烯酸鈉既保持有原有的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或丙烯酸均聚物高電荷密度及除污性強(qiáng)的特性，同時又具備有活性硅酸(無定形沉淀二氧化硅)吸附力強(qiáng)、分散性好、具有良好鈣鎂離子交換能力及抗污垢再沉積的性能，是一種價格低廉、工藝簡單、對環(huán)境無污染的優(yōu)良無磷助劑和優(yōu)良的去水垢劑。
其中丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物的制備是稱取一摩爾質(zhì)量的丙烯酸和一摩爾質(zhì)量的馬來酸(酐)，加入少量表面活性劑十二醇硫酸鈉和適量水；在強(qiáng)烈攪拌下加熱至70℃讓其充分分散于水中；再加入3份適量的過硫酸鈉，在攪拌下繼續(xù)升溫至150℃，攪拌下反應(yīng)14分鐘完成聚合反應(yīng)；用凝膠色譜(GPC)法測得共聚物的平均分子量為4200。
實施例2將20份丙烯酸均聚物，在強(qiáng)烈攪拌下慢慢加入180份波美度為20的硅酸鈉中，至PH5，即產(chǎn)生白色無定形沉淀二氧化硅，繼續(xù)攪拌12分鐘，加入200份波美度為40的硅酸鈉，攪勻，加入1份草酸攪勻，加入25份碳酸鈉，35份硫酸鈉，升溫至75℃，經(jīng)325℃噴霧干燥即得粉狀產(chǎn)品。其理化指標(biāo)如下白度96、PH10.8、結(jié)合水3.8％、濕度(H2O)5.5％、鈣交換能力460 CaCO3mg/g，變性聚丙烯酸鈉含量15％。
其中丙烯酸均聚物的制備是稱取一摩爾質(zhì)量的丙烯酸，加入少量表面活性劑十二醇硫酸鈉和適量水；在強(qiáng)烈攪拌下加熱至70℃讓其充分分散于水中；再加入3份適量的過硫氫酸鈉，在攪拌下繼續(xù)升溫至160℃，攪拌下反應(yīng)13分鐘完成聚合反應(yīng)；用凝膠色譜(GPC)法測得共聚物的平均分子量為6000。
本發(fā)明變性聚丙烯酸鈉與STPP、4A沸石相對照，以相同質(zhì)量18％的用量分別配入同一配方洗衣粉中，測定其去污力指數(shù)如下表

本發(fā)明變性聚丙烯酸鈉在洗衣粉配方中與相關(guān)助劑的去污性/價格比值見下表

從上表可見，本發(fā)明的變性聚丙烯酸鈉的去污性/價格比值是最好的。
本發(fā)明所用原料均易被生物降解，不含磷化物；經(jīng)半致死量毒性實驗其LD50＝6800mg/Kg；是一種對環(huán)境無污染，特別是對水質(zhì)無污染，安全的綠色環(huán)保產(chǎn)品。
本發(fā)明的變性聚丙烯酸鈉既保持有原有的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或丙烯酸均聚物高電荷密度及除污性強(qiáng)的特性，同時又具備有活性硅酸(無定形沉淀二氧化硅)吸附力強(qiáng)、分散性好、具有良好鈣鎂離子交換能力及抗污垢再沉積的性能，是一種價格低廉、工藝簡單、對環(huán)境無污染的優(yōu)良無磷助劑和優(yōu)良的去水垢劑。
權(quán)利要求
1.變性聚丙烯酸鈉無磷助劑制備新工藝，其特征在于選用分子量為4000-10000的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或者丙烯酸均聚物，與硅酸鈉水溶液經(jīng)過聚合反應(yīng)而形成的具有活性硅烷醇基的硅酸、硅酸鈉、丙烯酸馬來酸(酐)共聚物的鈉鹽構(gòu)成的復(fù)合體或者具有活性硅烷醇基的硅酸、硅酸鈉、丙烯酸均聚物的鈉鹽所構(gòu)成的漿狀復(fù)合體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變性聚丙烯酸鈉無磷助劑制備新工藝，其特征在于A、分子量為4000-10000的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或者丙烯酸均聚物，慢慢加入波美度為20的硅酸鈉水溶液中并強(qiáng)烈攪拌，其質(zhì)量配比為(10-15)∶(130-160)，至PH值為5以下，生成白色無定形沉淀；B、攪拌白色二氧化硅沉淀10-15分鐘，加入波美度為40的硅酸鈉并攪拌均勻，硅酸鈉與硅酸鈉水溶液的質(zhì)量配比為(180-200)∶(130-160)；C、加入酸性物質(zhì)并攪拌均勻，酸性物質(zhì)與硅酸鈉水溶液的質(zhì)量配比為1∶(130-160)；再加入碳酸鈉和硫酸鈉，攪拌均勻后升溫至50-75℃成漿狀復(fù)合體，碳酸鈉與硅酸鈉水溶液的質(zhì)量配比為(18-20)∶(130-160)，硫酸鈉與硅酸鈉水溶液的質(zhì)量配比為(25-30)∶(130-160)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變性聚丙烯酸鈉無磷助劑制備新工藝，其特征在于所述的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或丙烯酸均聚物的制備方法如下A、按1∶1的摩爾比稱取丙烯酸和馬來酸(酐)或丙烯酸，并加入少量表面活性劑和適量水；B、在強(qiáng)烈攪拌下，加熱混合物至60-70℃充分分散于水中；C、再加入適量的過硫酸鈉，攪拌下繼續(xù)升溫至140-160℃，于12-15分鐘完成聚合反應(yīng)；D、采用凝膠色譜(GPC)方法測共聚物的平均分子量，選取分之量為4000-10000的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或丙烯酸均聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種變性聚丙烯酸鈉無磷助劑制備新工藝，其特征在于所述的酸性物質(zhì)是依康酸或檸檬酸或草酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變性聚丙烯酸鈉無磷助劑制備新工藝，其特征在于漿狀復(fù)合體經(jīng)噴霧干燥成固體粉狀產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變性聚丙烯酸鈉無磷助劑制備新工藝，其特征在于丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或者丙烯酸均聚物的分子量為4000-4500。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變性聚丙烯酸鈉無磷助劑制備新工藝,選用分子量為4000－10000的丙烯酸與馬來酸(酐)共聚物或者丙烯酸均聚物,與硅酸鈉水溶液經(jīng)過聚合反應(yīng)而形成的具有活性硅烷醇基的硅酸、硅酸鈉、丙烯酸馬來酸(酐)共聚物的鈉鹽構(gòu)成的復(fù)合體或者具有活性硅烷醇基的硅酸、硅酸鈉、丙烯酸均聚物的鈉鹽所構(gòu)成的復(fù)合體,經(jīng)噴霧干燥成固體粉狀產(chǎn)品,其吸附力強(qiáng)、分散性好,具有良好的鈣鎂離子交換能力及抗污垢再沉積的性能,是一種價格低廉、工藝簡單、對環(huán)境無污染的優(yōu)良無磷助劑和優(yōu)良的去水垢劑。
文檔編號C08K3/00GK1367200SQ0211341
公開日2002年9月4日 申請日期2002年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月4日
發(fā)明者王勤, 陳英, 吳勇 申請人:成都鵬鑫科技產(chǎn)業(yè)有限公司