專利名稱：兩性聚丙烯酰胺及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩性聚丙烯酰胺的制備方法。
技術(shù)背景聚丙烯酰胺可采用自由基水溶液聚合、反相乳液聚合、沉淀聚合等方 法制備，這類聚合物被廣泛應(yīng)用于水處理、造紙等行業(yè)要求生產(chǎn)粘度低， 可溶性好。水溶液聚合工藝簡(jiǎn)單，聚合產(chǎn)率高，對(duì)環(huán)境污染少，是制備兩性聚丙烯酰胺的首選方法。它可以通過調(diào)節(jié)引發(fā)體系、介質(zhì)PH值、添加 劑、溫度等對(duì)聚合物反應(yīng)過程和產(chǎn)物性能控制。誰(shuí)溶液聚合雖然有很多優(yōu) 點(diǎn)，但也存在很多缺點(diǎn)，難以制備高固含量的高相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酰 胺，以丙烯酰胺為例，當(dāng)單體含量超過15%時(shí)，體系的粘度達(dá)到lOOmpa.s， 反應(yīng)散熱非常困難，容易發(fā)生爆聚，而且聚合物水溶性很差。反相乳液、 反相懸浮、沉淀聚合等雖然能有效解決這些問題，但要大量用到有機(jī)溶劑， 存在污染及生產(chǎn)成本等問題，而且產(chǎn)物的水溶性比較差，使用起來(lái)非常困 難。目前市場(chǎng)上出售的高分子量聚丙烯酰胺通常是1-2%溶液，或者是固 體粉末的產(chǎn)品，前者的運(yùn)輸、儲(chǔ)存，后者的溶解時(shí)間長(zhǎng)等問題，使得該類 產(chǎn)品使用浪費(fèi)了大量的人力和財(cái)力以及不便。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種兩性聚丙烯酰胺及其制備方法，以克服現(xiàn) 有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明的方法，包括如下步驟 (1)將丙烯酰胺、含羧基的陰離子單體、季銨鹽類陽(yáng)離子單體、水混合，制成混合單體液A;以重量份計(jì)，各個(gè)組分的用量為丙烯酰胺55-75重量份，含羧基的陰離子單體5 15重量發(fā)份，季銨 鹽類陽(yáng)離子單體20 30重量發(fā)份，水82-112重量份；所述含羧基的陰離子單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基 -2-甲基丙磺酸或衣康酸中的一種以上，優(yōu)選丙烯酸或甲基丙烯酸；所述季銨鹽類陽(yáng)離子單體選自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙 烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基芐基二甲基氯化銨、丙烯 酰氧乙基芐基二甲基氯化銨或二甲基二烯丙基氯化銨的一種以上，優(yōu)選 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或二甲基二烯丙基氯化銨；(2)配制重量百分比濃度為1.0-10.0。/。的引發(fā)劑溶液B，所述引發(fā) 劑是本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，優(yōu)選過硫酸銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀；(3)將總重量10 30%的混合單體液A、總重量10 30%的引發(fā)劑 溶液B、分散介質(zhì)、還原劑和水混合，然后在氮?dú)鈿夥障?0-85。C反應(yīng)20 30分鐘，獲得分散穩(wěn)定劑C，保持體系溫度不變，在1 4小時(shí)內(nèi)向所述 分散穩(wěn)定劑C中同時(shí)加入剩余的混合單體液A和引發(fā)劑溶液B，反應(yīng)0.5 2小時(shí)，得到所述兩性聚丙烯酰胺，分子量為Ixl06 1.8xl07。 組分的重量份數(shù)為 混合單體液A 100份； 引發(fā)劑溶液B L5 5.5份 分散介質(zhì) 0.5 2.7份還原劑 0.005 0.5份水 5Q 174份所述分散介質(zhì)為聚氧化乙烯(PEO)或聚乙烯醇(PEG),重均分子 量為10000-50000;
所述還原劑為三乙醇胺、乙二胺、二乙胺、三乙胺或4-氰基吡啶中的 一種，優(yōu)選三乙醇胺或乙二胺。
本發(fā)明的方法，在滴加單體和引發(fā)劑前預(yù)聚合形成低分子量的兩性聚 丙烯酰胺，即所說的分散穩(wěn)定劑C，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該方法可制得高分子 量、粘度低、水溶性好的兩性聚合物。
本發(fā)明的有益效果在于采用水溶液分散聚合法，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝， 降低的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)工藝易于控制，易于實(shí)施，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減少 了環(huán)境污染。
該技術(shù)是以水為反應(yīng)溶劑，添加少量與產(chǎn)品有效組分同類的分散劑和 介質(zhì)調(diào)節(jié)劑，無(wú)需使用有機(jī)溶劑和表面活性劑，所制得的產(chǎn)品是高分子活
性組分在水相中均勻、穩(wěn)定分散的液體，固含量20-30%，易于制備和使 用。使用時(shí)不需要龐大的溶解設(shè)備，可以在管道中直接注入，便于自動(dòng)化 操作和準(zhǔn)確計(jì)量，節(jié)省人力，使用時(shí)無(wú)有害的有機(jī)溶劑，杜絕了對(duì)環(huán)境的 二次污染，有利于環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
(1) 配制由75克丙烯酰胺、112克去離子水、20克甲基丙烯酰氧乙 基三甲基氯化銨和5克丙烯酸組成的混合單體A，重量為212克；
(2) 配制10克重量濃度為10%的過硫酸銨溶液，為引發(fā)劑溶液B;
(3) 將21.2克(10%)混合單體液A、 3克(30%)的引發(fā)劑溶液 B、 1克分散介質(zhì)聚氧化乙烯、1克還原劑三乙醇胺和106.5克水混合，然后在氮?dú)鈿夥障?5"C反應(yīng)25分鐘，獲得分散穩(wěn)定劑C，保持體系溫度不 變，在2小時(shí)內(nèi)向所述分散穩(wěn)定劑C中同時(shí)加入193.8克的剩余的混合單 體液A和7克的剩余的引發(fā)劑溶液B，反應(yīng)1小時(shí)，得到所述兩性聚丙 烯酰胺，重量固含量為30.01%，重均分子量為5.8xl06。
實(shí)施例2
(1) 配制由70克丙烯酰胺、105克去離子水、20克甲基丙烯酰氧乙 基三甲基氯化銨和10克丙烯酸組成的混合單體A，重量為205克；
(2) 配制10克重量濃度為5%的過硫酸銨溶液，為引發(fā)劑溶液B;
(3) 將30.75克(15%)混合單體液A、 2克(20%)的引發(fā)劑溶液 B、 3克分散介質(zhì)聚氧化乙烯、0.5克還原劑三乙醇胺和195克水混合，然 后在氮?dú)鈿夥障?4"C反應(yīng)20分鐘，獲得分散穩(wěn)定劑C，保持體系溫度不 變，在2.5小時(shí)內(nèi)向所述分散穩(wěn)定劑C中同時(shí)加入174.25克的剩余的混 合單體液A和8克的剩余的引發(fā)劑溶液B，反應(yīng)1小時(shí)，得到所述兩性 聚丙烯酰胺，重量固含量為25.10%，重均分子量為9.8xl06。
實(shí)施例3
(1) 配制由63克丙烯酰胺、95克去離子水、25克甲基丙烯酰氧乙 基三甲基氯化銨和12克丙烯酸組成的混合單體A，重量為195克；
(2) 配制10克重量濃度為1%的過硫酸銨溶液，為引發(fā)劑溶液B;
(3) 將48.75克(10%)混合單體液A、 1.5克(30%)的引發(fā)劑溶 液B、 4克分散介質(zhì)聚氧化乙烯、0.1克還原劑乙二胺和214克水混合， 然后在氮?dú)鈿夥障?2'C反應(yīng)17分鐘，獲得分散穩(wěn)定劑C，保持體系溫度 不變，在2.5小時(shí)內(nèi)向所述分散穩(wěn)定劑C中同時(shí)加入146.25克的剩余的 混合單體液A和8.5克的剩余的引發(fā)劑溶液B，反應(yīng)2小時(shí)，得到所述兩性聚丙烯酰胺，重量固含量為22.3%,重均分子量為1.5x107。
實(shí)施例4
(1) 配制由55克丙烯酰胺、82克去離子水、30克甲基丙烯酰氧乙 基三甲基氯化銨和15克丙烯酸組成的混合單體A，重量為182克；
(2) 配制10克重量濃度為0.1。/。的過硫酸銨溶液，為引發(fā)劑溶液B;
(3) 將54.6克(10%)混合單體液A、 l克(30%)的引發(fā)劑溶液 B、 5克分散介質(zhì)聚氧化乙烯、0.01克還原劑三乙胺和317克水混合，然 后在氮?dú)鈿夥障?(TC反應(yīng)25分鐘，獲得分散穩(wěn)定劑C,保持體系溫度不 變，在3小時(shí)內(nèi)向所述分散穩(wěn)定劑C中同時(shí)加入127.4克的剩余的混合單 體液A和9克的剩余的引發(fā)劑溶液B，反應(yīng)1小時(shí)，得到所述兩性聚丙 烯酰胺，重量固含量為20.13%，重均分子量為1.8x107。
權(quán)利要求
1.兩性聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將丙烯酰胺、含羧基的陰離子單體、季銨鹽類陽(yáng)離子單體水混合，制成混合單體液A；以重量用量為，各個(gè)組分的用量為丙烯酰胺55-75重量份，含羧基的陰離子單體5～15重量份，季銨鹽類陽(yáng)離子單體20～30重量份；去離子水82-112重量份；(2)配制引發(fā)劑溶液B；(3)將總重量10～30％的混合單體液A、總重量10～30％的引發(fā)劑溶液B、分散介質(zhì)、還原劑和水混合，然后反應(yīng)，獲得分散穩(wěn)定劑C，然后向所述分散穩(wěn)定劑C中同時(shí)加入剩余的混合單體液A和引發(fā)劑溶液B，反應(yīng)，得到所述兩性聚丙烯酰胺。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含羧基的陰離 子單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或衣康酸 中的一種以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽類陽(yáng)離 子單體選自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化 銨、甲基丙烯酰氧乙基芐基二甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基節(jié)基二甲基氯 化銨或二甲基二烯丙基氯化銨的一種以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，引發(fā)劑溶液B重量百 分比濃度為0.1-10.0%的引發(fā)劑溶液B，引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鈉或 過硫酸鉀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，將總重 量10 30X的混合單體液A、總重量10 30X的引發(fā)劑溶液B、分散介質(zhì)、還原劑和水混合，然后在氮?dú)鈿夥障?0-85"C反應(yīng)20 30分鐘，獲得 分散穩(wěn)定劑C,在1 4小時(shí)內(nèi)向所述分散穩(wěn)定劑C中同時(shí)加入剩余的混 合單體液A和引發(fā)劑溶液B，反應(yīng)0.5 2小時(shí)，得到所述兩性聚丙烯酰 胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，組分 的重量份數(shù)為-混合單體液A 100份； 引發(fā)劑溶液B L5 5.5份 分散介質(zhì) 0.5 2.7份還原劑 0.005 0.5份水 50 174份。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述分散介質(zhì)為聚氧 化乙烯(PEO)或聚乙烯醇(PEG),重均分子量為10000-50000;所述還原劑為三乙醇胺、乙二胺、二乙胺、三乙胺或4-氰基吡啶中的 一種，優(yōu)選三乙醇胺或乙二胺。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述方法制備的兩性聚丙烯酰胺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩性聚丙烯酰胺及其制備方法，制備方法包括如下步驟將丙烯酰胺、含羧基的陰離子單體、季銨鹽類陽(yáng)離子單體水混合，制成混合單體液A；組分的重量用量為丙烯酰胺55-75重量份，含羧基的陰離子單體5～15重量份，季銨鹽類陽(yáng)離子單體20～30重量份，去離子水82-112重量份；將總重量10～30％的混合單體液A、總重量10～30％的引發(fā)劑溶液B、分散介質(zhì)、還原劑和水混合反應(yīng)，獲得分散穩(wěn)定劑C，然后同時(shí)加入剩余的混合單體液A和引發(fā)劑溶液B反應(yīng)，得到所述兩性聚丙烯酰胺。本發(fā)明采用水溶液分散聚合法，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)工藝易于控制，易于實(shí)施，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C08F220/06GK101514239SQ20081020495
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者施曉旦, 李改霞, 王養(yǎng)臣 申請(qǐng)人:上海東升新材料有限公司