CN102492090A

CN102492090A - 一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法

Info

Publication number: CN102492090A
Application number: CN2011103578804A
Authority: CN
Inventors: 许家友; 周细濠; 卢毅祥; 庄艳艳; 龙金凤
Original assignee: Guangzhou University
Current assignee: Guangzhou tumatu New Material Technology Co., Ltd
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: CN102492090B

Abstract

本发明提供的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，属于水溶性高分子材料制备技术领域。包括以下步骤：1)将蒙脱土溶解在水中，加入酸，进行酸化改性，得到改性蒙脱土；2)将阳离子单体加入上述改性蒙脱土溶液中，进行插层作用反应，得到蒙脱土插层阳离子；3)在上述溶液中加入丙烯酰胺、无机盐和氧化还原剂，进行化学反应，得到蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液。制得产品悬浮时间≥60d，完全溶解≤5min；去色度≥20％；储存运输方便；同时具有脱色和絮凝功能。该方法的反应时间≤4h，反应温度≤60℃；投放量≤0.05％，制备过程只需1-2人操作；可广泛运用于造纸、城市油田污水处理等领域。

Description

一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法

技术领域

本发明属于水溶性高分子材料制备技术领域，具体来说，尤其涉及一种脱色絮凝剂的制备方法。

技术背景

蒙脱土是一种层状硅酸盐，是我国盛产的一类天然粘土矿物，价格便宜。其结构有三个亚层，在两个硅氧四面体亚层中间具有一个铝氧八面体亚层，亚层之间通过共用氧原子以共价键连接，层间距离为1-2nm，具有良好的阳离子交换性能和高比表面积，被广泛应用于污水脱色领域。

阳离子聚丙烯酰胺具有吸附性、高粘性和交联性。因其含有酰胺基、线性长链和离子基团而具有分散助剂、污水治理、助留助滤、减压增稠等功能，被广泛应用在造纸、三次采油和林业等行业。

分散聚合是悬浮聚合中的一种，是制造聚合物的稳定悬浮液的一种方法。它是一种特殊的沉淀聚合，反应之前单体，溶剂，引发剂等是一个均一的体系，反应开始以后，当聚合物聚合达到一定分子量，就从反应体系中沉淀出来，还有就是分散聚合要向体系中加入稳定剂。该方法因其生产工艺简单、环保、获得产品分子量高而日益受到重视。

本发明结合上述蒙脱土和阳离子聚丙烯酰胺两者的特点，采用分散聚合法，制备出一种同时具有脱色和絮凝作用的絮凝剂乳液，可用于造纸、城市油田污水处理等领域中。

发明内容

本发明结合蒙脱土和阳离子聚丙烯酰胺两者的特点，采用分散聚合法，提供一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法。

本发明一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，通过以下步骤实现：

1)将蒙脱土溶解在水中，加入酸，进行酸化改性，得到改性蒙脱土；

2)将阳离子单体加入上述改性蒙脱土溶液中，进行插层作用反应，得到蒙脱土插层阳离子；

3)在上述溶液中加入丙烯酰胺、无机盐和氧化还原剂，进行化学反应，得到蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液。

本发明还可做以下改进：

步骤1)中，所述水的质量份数为100份，所述加入蒙脱土的质量份数为1-15份；所述蒙脱土包括钠基蒙脱土，钙基蒙脱土，钠-钙基蒙脱土、镁基蒙脱土中的至少一种。

步骤1)中，所述加入的酸为盐酸、乳酸、硫酸、醋酸、硝酸中的至少一种，所述酸化的标准为使pH值达到1.5-6.5范围内。

步骤2)中，所述加入阳离子单体的质量份数为2-20份，所述阳离子单体包括丙烯酰胺基丙基苄基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵中的至少一种。

步骤2)中，所述插层作用反应的条件是温度为30-60℃，搅拌速度≥300r/min。

步骤3)中，所述加入丙烯酰胺的质量份数为5-14份。

步骤3)中，所述加入无机盐的质量份数为10-80份，所述无机盐包括氯化钠、氯化镁、氢氧化铝、硫酸钙、氯化铵、醋酸铜、硫酸铵、氢氧化铁、磷酸钙中的至少一种。

步骤3)中，所述加入氧化还原剂的质量份数为0.01-0.7份，所述氧化还原剂包括过硫酸钠-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-季戊四醇、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁、硝酸铈铵-季戊四醇中的至少一对。此处两个物质间的短横线表示该两个物质配合使用。

步骤3)中，所述化学反应的反应气氛是空气、氮气、氦气、氢气中的至少一种。

步骤3)中，所述化学反应的反应温度为30-60℃，反应时间为1-4小时。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1)本发明的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，采用了分散聚合法，反应条件温和简便，易于操作，适用于大批量生产工艺。

2)本发明的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法环保、低耗，适应于当今社会的发展需求。

3)采用本发明方法制备出的蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液，兼具蒙脱土和阳离子聚丙烯酰胺的特性，同时具有脱色和絮凝作用。

4)采用本发明方法可制备出分子量高，在水中溶解扩散速度快的蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液。

具体实施方式

下面对本发明专利做进一步说明，但并不构成对本发明的任何限制。

实施例1

在5L反应釜中，加入1000g水，再加入50g钠基蒙脱土和10g酸(2g硫酸、5g醋酸、3g盐酸)，溶液pH值为5，搅拌5min，然后反应釜升温到50℃，加入67g甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵，14g丙烯酰胺基丙基苄基氯化铵，搅拌27min，最后加入125g丙烯酰胺，200g氯化钠和220g硫酸铵，搅拌均匀后，再加入硝酸铈铵6g和季戊四醇1g。反应3.5小时得到蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液，乳液为白色，分子量为450-550万，溶解速度≤5min，蒙脱土悬浮时间≥60d，去色度≥20％，使用时的添加投放量≤0.05％。

实施例2

在5L反应釜中，加入1000g水，再加入75g钙基蒙脱土和10g酸(2g硫酸、7g醋酸、1g盐酸)，溶液pH值为5，搅拌5min，然后反应釜升温到50℃，加入67g甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵和14g丙烯酰胺基丙基苄基氯化铵，搅拌20min，最后加入140g丙烯酰胺，200g氯化钠和210g硫酸铵，搅拌均匀后，再加入硝酸铈铵6g和季戊四醇1g。反应3.5小时得到蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液，乳液为白色，分子量为450-550万，溶解速度≤5min，蒙脱土悬浮时间≥60d，去色度≥25％，使用时的添加投放量≤0.05％。

实施例3

在1L反应釜中，加入100g水，再加入7.5g钠基蒙脱土和酸1.2g(0.4g硫酸、0.7g醋酸、0.1g盐酸)，溶液pH值为5，搅拌7min，然后反应釜升温到55℃，加入6.7g甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵和1.4g丙烯酰胺基丙基苄基氯化铵，搅拌20min，最后加入14g丙烯酰胺，20g氯化钠和21g硫酸铵，搅拌均匀后，再加入硝酸铈铵0.6g和季戊四醇0.1g。反应3.5小时得到蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液，乳液为白色，分子量为450-550万，溶解速度≤5min，蒙脱土悬浮时间≥60d，去色度≥30％，使用时的添加投放量≤0.05％。

实施例4

在1L反应釜中，加入100g水，再加入7.5g钠基蒙脱土和1g酸(0.3g硫酸、0.7g醋酸)，溶液pH值为4，搅拌6min，然后反应釜升温到60℃，加入8.4g甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵，搅拌20min，最后加入14g丙烯酰胺，20g氯化钠和21g硫酸铵，搅拌均匀后，再加入硝酸铈铵0.6g和季戊四醇0.1g。反应3.5小时得到蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液，乳液为白色，分子量为450-550万，溶解速度≤5min，蒙脱土悬浮时间≥60d，去色度≥28％，使用时的添加投放量≤0.05％。

实施例5

在1L反应釜中，加入100g水，再加入1g钠-钙基蒙脱土和1g酸(0.3g乳酸、0.7g硝酸)，溶液pH值为6.5，搅拌6min，然后反应釜升温到30℃，加入1g二甲基二烯丙基氯化铵和1g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，搅拌20min，最后加入5g丙烯酰胺，5g氯化镁和5g氢氧化铝，搅拌均匀后，再加入过硫酸钠0.005g和亚硫酸氢钠0.005g，充入氮气。反应1小时得到蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液，乳液为白色，分子量为300-420万，溶解速度≤5min，蒙脱土悬浮时间≥60d，去色度≥15％，使用时的添加投放量≤0.05％。

实施例6

在10L反应釜中，加入1000g水，再加入150g镁基蒙脱土和10g酸(3g硫酸、7g醋酸)，溶液pH值为5，搅拌6min，然后反应釜升温到60℃，加入200g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，搅拌20min，最后加入140g丙烯酰胺，200g硫酸钙、400g氯化铵和200g醋酸铜，搅拌均匀后，再加入过硫酸铵2g和季戊四醇1g，充入氦气。反应2小时得到蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液，乳液为白色，分子量为500-650万，溶解速度≤5min，蒙脱土悬浮时间≥60d，去色度≥28％，使用时的添加投放量≤0.05％。

实施例7

在10L反应釜中，加入1000g水，再加入100g钙基蒙脱土和10g酸(3g硫酸、7g醋酸)，溶液pH值为5.5，搅拌6min，然后反应釜升温到60℃，加入150g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，搅拌20min，最后加入80g丙烯酰胺，100g磷酸钙、100g氢氧化铁和200g硫酸铵，搅拌均匀后，再加入异丙苯过氧化氢2g和氯化亚铁1g，充入氢气。反应4小时得到蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液，乳液为白色，分子量为450-550万，溶解速度≤5min，蒙脱土悬浮时间≥60d，去色度≥25％，使用时的添加投放量≤0.05％。

上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述水的质量份数为100份，所述加入蒙脱土的质量份数为1-15份；所述蒙脱土包括钠基蒙脱土，钙基蒙脱土，钠-钙基蒙脱土、镁基蒙脱土中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述加入的酸为盐酸、乳酸、硫酸、醋酸、硝酸中的至少一种，所述酸化的标准为使pH值达到1.5-6.5范围内。

4.根据权利要求3所述的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述加入阳离子单体的质量份数为2-20份，所述阳离子单体包括丙烯酰胺基丙基苄基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述插层作用反应的条件是温度为30-60℃，搅拌速度≥300r/min。

6.根据权利要求5所述的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述加入丙烯酰胺的质量份数为5-14份。

7.根据权利要求6所述的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述加入无机盐的质量份数为10-80份，所述无机盐包括氯化钠、氯化镁、氢氧化铝、硫酸钙、氯化铵、醋酸铜、硫酸铵、氢氧化铁、磷酸钙中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述加入氧化还原剂的质量份数为0.01-0.7份，所述氧化还原剂包括过硫酸钠-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-季戊四醇、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁、硝酸铈铵-季戊四醇中的至少一对。

9.根据权利要求8所述的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述化学反应的反应气氛是空气、氮气、氦气、氢气中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的一种蒙脱土插层型阳离子絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述化学反应的反应温度为30-60℃，反应时间为1-4小时。