CN105061672B - 一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，它涉及水溶性高分子合成技术领域。制备方法为：用水溶解氢氧化钠后，加入到丙烯酸中，然后依次加入次磷酸钠、丙烯酰胺、聚丙烯酸，在搅拌下充分溶解；将斯潘‑80加入到分散介质中溶解；开启乳化器，将配制好的水相缓慢加入到油相中，加完后继续乳化至形成稳定的反相乳液；将反相乳液静置于60Co‑γ射线辐射场中接受辐照，反应完毕后即得到反相乳液阴离子聚丙烯酰胺。采用辐射聚合的方法反相乳液制备阴离子聚丙烯酰胺，无需加热，无需引发剂，聚合反应过程不需要搅拌，在常温常压及静置条件下，通过高能γ射线即可引发聚合，反应平稳，生产工艺相对简易，产品中无引发剂残留。

Description

一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，属于水溶性高分子合成技术领域。
背景技术：
聚丙烯酰胺有“百业助剂”之称，可广泛用于水处理、造纸、石油、煤炭、矿冶、地质、轻纺、建筑等领域，其生产方法主要有水溶液聚合和乳液聚合两种法。水溶液聚合是生产聚丙烯酰胺的传统常用方法，即丙烯酰胺在水溶液中，通过引发剂或其它辅助引发手段（如光引发、微波引发，γ射线射线）实现聚合，如专利CN103073677A中，丙烯酰胺水溶液在一定波长的紫外光照射下，以水溶性偶氮类引发剂引发聚合，生成阴离子聚丙烯酰胺；专利CN101735387A中，以氧化还原引发体系及偶氮类引发剂溶液聚合制备了阴离子聚丙烯酰胺。专利CN85109367中，采用辐射水溶液聚合的方法制备了非离子聚丙烯酰胺。乳液有“油包水”及 “水包水”两种状态，引发聚合时，和水溶液聚合一样，同样需要引发剂，而且聚合反应过程中需控制反应温度，保证引发剂的引发效率。如专利CN103242613A中，“油包水”反相乳液聚合中采用偶氮类热引发剂，在加热的情况下引发聚合制备阴离子聚丙烯酰胺。专利CN103232573A中，同样采用了偶氮类引发剂及其它氧化还原引发体系，反应需要在加热的情况下进行。专利CN104403054A 中，“水包水”乳液聚合亦在引发剂的条件下进行，需控制反应温度在30-40℃。另外，有大量文献报道了阴离子聚丙烯酰的合成方法，这些合成方法步骤都比较复杂,且反应不平稳,因此需要研究一种反应平稳,生产工艺较为简单的聚丙烯酰胺的制备方法。
发明内容：
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法。
本发明反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,它的具体制备方法包含以下步骤:1、按照以下质量分数来准备原料：
水相：丙烯酰胺 20%-32%
丙烯酸 5%-8%
氢氧化钠 2%-3.2%
次磷酸钠 0.001%-0.1%
聚丙烯酸 0.3%-1.5%
水 45%-67%
油相：斯潘-80 2%-17%
分散介质 3%-23%
2、水相的配制方法为：按照步骤1水相中各个原料的质量分数来进行配制，具体的配制方法为：用水溶解氢氧化钠后，加入到丙烯酸中，然后依次加入次磷酸钠、丙烯酰胺、聚丙烯酸，在搅拌下充分溶解；
油相配制方法为：按照步骤1中油相中各个原料的质量分数来进行配制，具体的配制方法为：将斯潘-80加入到分散介质中溶解；
反相乳液制备方法为：开启乳化器，将配制好的水相缓慢加入到油相中，加完后继续乳化至形成稳定的反相乳液。
3、辐射聚合：将反相乳液静置于60Co-γ射线辐射场中接受辐照，温度在0℃-40℃之间室温下即可，在剂量率0.01—3KGy/h，剂量0.1—6KGy（最佳为0.3-1.5KGy）的条件下，辐射引发聚合，反应完毕后即得到反相乳液阴离子聚丙烯酰胺。
作为优选，所述的步骤2中水相配制过程中用水溶解氢氧化钠时pH控制为5.8-6.7。
作为优选，所述的分散介质为有机烃中的环己烷，火油，汽油，柴油，植物油的一种或多种混合物。
作为优选，所述的聚丙烯酸在反应体系中作为稳定剂使用，系粘均分子量10-100万的水溶性高分子。
作为优选，所述的反相乳液制备需要保证乳化时间，一般在水相加入至油相完毕后，继续乳化半小时以上，要求在乳化完毕至实施辐射聚合反应前，反相乳液静置3小时以上，油相水相不破乳分层。
作为优选，在辐射剂量和剂量率的控制范围，剂量率最佳为0.1- 1.0KGy/h，剂量最佳为0.3-1.5KGy，此时聚合速率适中，反应平稳。反应完毕后得到稳定的反相乳液聚丙烯酰胺。
本发明的有益效果：它能克服现有技术的弊端，采用辐射聚合的方法反相乳液制备阴离子聚丙烯酰胺，无需加热，无需引发剂，聚合反应过程不需要搅拌，在常温常压及静置条件下，通过高能γ射线即可引发聚合，反应平稳，生产工艺相对简易，产品中无引发剂残留。
具体实施方式：
本具体实施方式采用以下技术方案：它的具体制备方法包含以下步骤:1、按照以下质量分数来准备原料：
水相：丙烯酰胺 20%-32%
丙烯酸 5%-8%
氢氧化钠 2%-3.2%
次磷酸钠 0.001%-0.1%
聚丙烯酸 0.3%-1.5%
水 45%-67%
油相：斯潘-80 2%-17%
分散介质 3%-23%
2、水相的配制方法为：按照步骤1水相中各个原料的质量分数来进行配制，具体的配制方法为：用水溶解氢氧化钠后，加入到丙烯酸中，然后依次加入次磷酸钠、丙烯酰胺、聚丙烯酸，在搅拌下充分溶解；
油相配制方法为：按照步骤1中油相中各个原料的质量分数来进行配制，具体的配制方法为：将斯潘-80加入到分散介质中溶解；
反相乳液制备方法为：开启乳化器，将配制好的水相缓慢加入到油相中，加完后继续乳化至形成稳定的反相乳液。
3、辐射聚合：将反相乳液静置于60Co-γ射线辐射场中接受辐照，温度在0℃-40℃之间室温下即可，在剂量率0.01—3KGy/h，剂量0.1—6KGy（最佳为0.3-1.5KGy）的条件下，辐射引发聚合，反应完毕后即得到反相乳液阴离子聚丙烯酰胺。
作为优选，所述的步骤2中水相配制过程中用水溶解氢氧化钠时pH控制为5.8-6.7。
作为优选，所述的分散介质为有机烃中的环己烷，火油，汽油，柴油，植物油的一种或多种混合物。
作为优选，所述的聚丙烯酸在反应体系中作为稳定剂使用，系粘均分子量10-100万的水溶性高分子。
作为优选，所述的反相乳液制备需要保证乳化时间，一般在水相加入至油相完毕后，继续乳化半小时以上，要求在乳化完毕至实施辐射聚合反应前，反相乳液静置3小时以上，油相水相不破乳分层。
作为优选，在辐射剂量和剂量率的控制范围，剂量率最佳为0.1- 1.0KGy/h，剂量最佳为0.3-1.5KGy，此时聚合速率适中，反应平稳。反应完毕后得到稳定的反相乳液聚丙烯酰胺。
实施例1：用92g水溶解4g氢氧化钠，加入到10g丙烯酸中，然后依次加入次磷酸钠0.004g、丙烯酰胺43.0g、聚丙烯酸0.64g，在搅拌下充分溶解得到水相；将6.0g斯潘-80溶解于10.0克环己烷 中得到油相；开启乳化器，将水相缓慢加入到油相中进行乳化，水相加完后，继续乳化30分钟，然后置于60Coγ射线场中，起始反应温度为15℃，辐射剂量为 1KGy，剂量率为0.1 KGy/h，聚合完毕后即得到反相乳液聚丙烯酰胺。
实施例2：用134g水溶解6.4g氢氧化钠，加入到16.0g丙烯酸中，然后依次加入次磷酸钠0.006g、丙烯酰胺60g、聚丙烯酸0.65g，在搅拌下充分溶解得到水相； 将8.4g斯潘-80溶解于40克环己烷 中得到油相；开启乳化器，将水相缓慢加入到油相中进行乳化，水相加完后，继续乳化30分钟，然后置于60Coγ射线场中，起始反应温度为8℃，辐射剂量为1.5KGy，剂量率为0.3KGy/h，聚合完毕后即得到反相乳液聚丙烯酰胺。。
实施例3：用110g水溶解6.0g氢氧化钠，加入到15.0g丙烯酸中，然后依次加入次磷酸钠0.008g、丙烯酰胺64g、聚丙烯酸1.4g，在搅拌下充分溶解得到水相；将30g斯潘-80溶解于44克环己烷中得到油相；开启乳化器，将水相缓慢加入到油相中进行乳化，水相加完后，继续乳化50分钟，然后置于60Coγ射线场中，起始反应温度为28℃，辐射剂量为 2.0KGy，剂量率为0.5KGy/h，聚合完毕后即得到反相乳液聚丙烯酰胺。。
实施例4：用100g水溶解4.4g氢氧化钠，加入到11.0g丙烯酸中，然后依次加入次磷酸钠0.10g、丙烯酰胺60g、聚丙烯酸1.8g，在搅拌下充分溶解得到水相。 将14.4g斯潘-80溶解于33.0克火油中得到油相。开启乳化器，将水相缓慢加入到油相中进行乳化，水相加完后，继续乳化40分钟，然后置于60Coγ射线场中，起始反应温度为38℃，辐射剂量为 1.8KGy，剂量率为0.7KGy/h，聚合完毕后即得到反相乳液聚丙烯酰胺。
实施例5：用124g水溶解5.2g氢氧化钠，加入到13.0g丙烯酸中，然后依次加入次磷酸钠0.01g、丙烯酰胺63.0g、聚丙烯酸2.4g，在搅拌下充分溶解得到水相；将29.0g斯潘-80溶解于16克环己烷和4g棕榈油得到油相；开启乳化器，将水相缓慢加入到油相中进行乳化，水相加完后，继续乳化35分钟，然后置于60Coγ射线场中，起始反应温度为25℃，辐射剂量为0.7KGy，剂量率为0.3KGy/h，聚合完毕后即得到反相乳液聚丙烯酰胺。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：它的具体制备方法包含以下步骤:(1)、按照以下质量分数来准备原料：
水相：丙烯酰胺 20%-32%
丙烯酸 5%-8%
氢氧化钠 2%-3.2%
次磷酸钠 0.001%-0.1%
聚丙烯酸 0.3%-1.5%
水 45%-67%
油相：斯潘-80 2%-17%
分散介质 3%-23%
(2)、水相的配制方法为：按照步骤(1)水相中各个原料的质量分数来进行配制，具体的配制方法为：用水溶解氢氧化钠后，加入到丙烯酸中，然后依次加入次磷酸钠、丙烯酰胺、聚丙烯酸，在搅拌下充分溶解；
油相配制方法为：按照步骤(1)中油相中各个原料的质量分数来进行配制，具体的配制方法为：将斯潘-80加入到分散介质中溶解；
反相乳液制备方法为：开启乳化器，将配制好的水相缓慢加入到油相中，加完后继续乳化至形成稳定的反相乳液；
(3)、辐射聚合：将反相乳液静置于60Co-γ射线辐射场中接受辐照，温度在0℃-40℃之间室温下即可，在剂量率0.01—3KGy/h，剂量0.1—6KGy的条件下，辐射引发聚合，反应完毕后即得到反相乳液阴离子聚丙烯酰胺。
2.按照权利要求1所述的一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中水相配制过程中用水溶解氢氧化钠时pH控制为5.8-6.7。
3.按照权利要求1所述的一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：所述的分散介质为有机烃中的环己烷，火油，汽油，柴油，植物油的一种或多种混合物。
4.按照权利要求1所述的一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：所述的聚丙烯酸在反应体系中作为稳定剂使用，系粘均分子量10-100万的水溶性高分子。
5.按照权利要求1所述的一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：所述的反相乳液制备需要保证乳化时间，一般在水相加入至油相完毕后，继续乳化半小时以上，要求在乳化完毕至实施辐射聚合反应前，反相乳液静置3小时以上，油相水相不破乳分层。
6.按照权利要求1所述的一种反相乳液阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：在辐射剂量和剂量率的控制范围，剂量率最佳为0.1- 1.0KGy/h，剂量最佳为0.3-1.5KGy。
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