CN105949365B - 一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物及其制备方法 - Google Patents

一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子化合物的制备技术领域，尤其涉及一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物及其制备方法。本发明的技术方案为：一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物的制备方法，包括以下步骤：按质量份，将分散剂1‑5份加入反应釜中，同时加入有机烃类溶剂航空煤油200‑500份，然后放到室温下的水浴锅中搅拌，同时在液面下充入氮气保护反应体系；具有溶解速度快，粘度高，阳离子度可调等优点，将在水处理、造纸、石油开采、纺织印染及日用化工等方面得到广泛应用。

Description

一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子化合物的制备技术领域，尤其涉及一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物及其制备方法。
背景技术
聚二甲基二烯丙基氯化铵及其阳离子共聚物现有工业化产品主要是水溶液聚合物和少量的粉末聚合物产品为主。水溶液聚合物主要是单体聚合到一定分子量然后加水稀释到一定浓度的产品，该产品由于含有大量的水，不但增加了包装成本，而且增加了运输成本；粉末聚合物主要是通过溶液本体聚合后将产品放入粉碎式干燥机中加工而成，其生产难度大，成本高，不能形成规模生产，产品为粉状，不易流动，并且粉末状的产品吸潮性特别高，不利于保存。
现有市场上的珠状聚合物，该产品为珠子状，流动性好，易吸潮。但由于其生产工艺及配方的问题，其溶解后有大量的不溶物，影响产品质量。
现有的珠状聚合物属于聚二甲基二烯丙基氯化铵的均聚物，由于使用的分散剂及生产工艺的操作问题，做出来的产品有大量的不溶物，粘度不够，该产品在印染、日用化工等方面会严重影响。
现有的珠状聚合物属于二甲基二烯丙基氯化铵的均聚物，阳离子度不可调节，特性粘数较低，应用范围比较窄。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物，该聚合物外观为规则形珠状，粒径0.150mm-0.850mm之间，具有溶解速度快，粘度高，阳离子度可调等优点，将在水处理、造纸、石油开采、纺织印染及日用化工等方面得到广泛应用。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量份，将分散剂1-5份加入反应釜中，同时加入有机烃类溶剂航空煤油200-500份，然后放到室温下的水浴锅中搅拌，同时在液面下充入氮气保护反应体系；
（2）在水相罐分别加入单体溶液150-300份，充分溶解；螯合剂0.05-0.25份；引发剂2-5份；链转移剂0.05-0.25份，搅拌均匀，得单体相；
（3）控制反应釜的温度在25-30℃左右，加入步骤（2）制备的单体相，搅拌10-20min，将氮气调节到液面上充氮气保护；
（4）缓慢将温度升至60-70℃反应4-6h，反应结束后，停止充氮气，升温至70-90℃后开始蒸馏，蒸馏时间为3-5h；
（5）蒸馏完成后，将产品送入干燥箱中干燥，包装储存。
本发明所述单体溶液为二甲基二烯丙基氯化铵。
本发明所述单体溶液为二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺，所述二甲基二烯丙基氯化铵的摩尔数占单体溶液的10%-100%。
本发明所述的分散剂为丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸与甲基丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与甲基丙烯酸丁酯共聚物、油溶性氟碳表面活性剂、司班80的任意一种。
所述的分散剂为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯：甲基丙烯酸丁酯按质量比1:5-5:5混合的共聚物。由于甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的阳离子型亲水基团具有良好的亲水性，甲基丙烯酸丁酯的良好的亲油性，采用共聚方式聚合。所配制的分散剂具有良好的分散作用，珠子粒径分布均匀；由于采用阳离子型的亲水基团，用此分散剂做出来的产品溶解后透明度好，没有不溶物。
本发明所述的螯合剂为氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠或乙二胺四乙酸中的任一种或两种以上任意比混合。优选乙二胺四乙酸，此种螯合剂用途广泛，价格实惠。
本发明所述的引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠，其质量比为0.2-5。此引发剂的使用范围可以得到不同粘度的产品，能够很好的控制产品的质量。
本发明所述的链转移剂为甲酸钠、乙酸钠、丙酸钠亚磷酸氢钠中的任一种或两种以上任意比混合。优选亚磷酸氢钠，此链转移剂用途广泛，价格实惠；性能方面此链转移剂在此聚合物的效果要比其他的链转移剂的效果更佳好。
本发明所述步骤（3）的搅拌速度为150-400r/min。
根据上述制备方法制得的一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物。
本发明的有益效果是：
此发明合成出不同阳离子度的高粘度的二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺阳离子共聚物珠子状产品，具有阳离子度可调节（10%-100%），特性粘度大（大于2dl/g），溶解速度快（小于30min）等优点。本发明的合成工艺在合成的过程中具有热量传递快，反应温度可控制；溶剂回收可再利用，减少了多环境的影响；体系的粘度小，整个工艺的能耗相对于水溶液聚合小；阳离子度可调节，使该产品在污水处理、石油开采、印染工业及日用化工等方面得到广泛应用。
此方案中的分散剂属于共聚物高分子表面活性剂，优选为聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和聚甲基丙烯酸丁酯的共聚物，较现有的分散剂具有分散效果好，稳定性好等优点，通过这种分散剂生产的产品溶解后无不溶物，产品质量有很大提高，溶解时间小于30min，百分之十的聚合物溶液旋转粘度大于200cp，阳离子度mol%从10到100 。
具体实施方式
实施例1
（1）将甲基丙烯酸二甲氨基乙酯：甲基丙烯酸丁酯按质量比3:5混合的共聚物3g加入反应釜中，同时加入有机烃类溶剂航空煤油300g，然后放到室温下（25℃）的水浴锅中，用变频式搅拌器搅拌，同时在液面下充入氮气保护反应体系；
（2）在水相罐分别加入65%二甲基二烯丙基氯化铵溶液150g；螯合剂EDTA 0.15g；引发剂过硫酸铵1.5g，亚硫酸氢钠1.5g；链转移剂亚磷酸氢钠0.15g；搅拌均匀，得单体相。
（3）控制反应釜的温度在25℃左右，加入步骤制备的单体相，搅拌10min，搅拌速度为250r/min，将氮气调节到液面上充氮气保护；
（4）缓慢将温度升至60℃反应5h，反应结束后，停止充氮气，升温至70℃后开始蒸馏，蒸馏时间为3h；
（5）蒸馏完成后，将产品送入干燥箱中干燥。
实验结果：平均粒径0.546，固含量93.0%，10%水溶液旋转粘度509cp。
实施例2
（1）将分散剂丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯共聚物5g加入反应釜中，同时加入有机烃类溶剂航空煤油500g，然后放到室温下（25℃）的水浴锅中，用变频式搅拌器搅拌，同时在液面下充入氮气保护反应体系；
（2）在水相罐分别加入65%二甲基二烯丙基氯化铵溶液142.5g，丙烯酰胺7.5g；螯合剂EDTA 0.25g；引发剂过硫酸铵2.5g，亚硫酸氢钠1g；链转移剂甲酸钠0.25g；搅拌均匀，得单体相；
（3）控制反应釜的温度在30℃左右，加入步骤制备的单体相，搅拌15min，搅拌速度为250r/min，将氮气调节到液面上充氮气保护；
（4）缓慢将温度升至60℃反应5h，反应结束后，停止充氮气，升温至70℃后开始蒸馏，蒸馏时间为5h；
（5）蒸馏完成后，将产品送入干燥箱中干燥。
实验结果：平均粒径0.546，固含量93.5%，10%水溶液旋转粘度720cp。
实施例3
（1）将分散剂丙烯酸与甲基丙烯酸丁酯共聚物1g加入反应釜中，同时加入有机烃类溶剂航空煤油200g，然后放到室温下（25℃）的水浴锅中，用变频式搅拌器搅拌，同时在液面下充入氮气保护反应体系；
（2）在水相罐分别加入65%二甲基二烯丙基氯化铵溶液135g，丙烯酰胺15g；螯合剂EDTA 0.05g；引发剂过硫酸铵1g，亚硫酸氢钠1g；链转移剂亚磷酸氢钠0.05g；搅拌均匀，得单体相；
（3）控制反应釜的温度在25℃左右，加入步骤制备的单体相，搅拌20min，搅拌速度为250r/min，将氮气调节到液面上充氮气保护；
（4）缓慢将温度升至65℃反应5h，反应结束后，停止充氮气，升温至70℃后开始蒸馏，蒸馏时间为4h；
（5）蒸馏完成后，将产品送入干燥箱中干燥。
实验结果：平均粒径0.546，固含量90%，10%水溶液旋转粘度1200cp。
实施例4
（1）将分散剂甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与甲基丙烯酸丁酯共聚物2g加入反应釜中，同时加入有机烃类溶剂航空煤油400g，然后放到室温下（25℃）的水浴锅中，用变频式搅拌器搅拌，同时在液面下充入氮气保护反应体系；
（2）在水相罐分别加入65%二甲基二烯丙基氯化铵溶液75g，丙烯酰胺75g，去离子水40g；螯合剂EDTA 0.2g；引发剂过硫酸铵0.5g，亚硫酸氢钠2g；链转移剂丙酸钠亚磷酸氢钠0.2g；搅拌均匀，得单体相；
（3）控制反应釜的温度在25℃左右，加入步骤制备的单体相，搅拌10min，搅拌速度为250r/min，将氮气调节到液面上充氮气保护；
（4）缓慢将温度升至60℃反应5h，反应结束后，停止充氮气，升温至70℃后开始蒸馏，蒸馏时间为4h；
（5）蒸馏完成后，将产品送入干燥箱中干燥。
实验结果：平均粒径0.546，固含量89%，5%水溶液旋转粘度1500cp。
实施例5
（1）将分散剂油溶性氟碳表面活性剂4g加入反应釜中，同时加入有机烃类溶剂航空煤油300g，然后放到室温下（25℃）的水浴锅中，用变频式搅拌器搅拌，同时在液面下充入氮气保护反应体系；
（2）在水相罐分别加入65%二甲基二烯丙基氯化铵溶液30g，丙烯酰胺120g，去离子水64g；螯合剂EDTA 0.10g；引发剂过硫酸铵3g，亚硫酸氢钠0.6g；链转移剂乙酸钠0.1g；搅拌均匀，得单体相。
（3）控制反应釜的温度在25℃左右，加入步骤制备的单体相，搅拌10min，搅拌速度为250r/min，将氮气调节到液面上充氮气保护；
（4）缓慢将温度升至60℃反应5h，反应结束后，停止充氮气，升温至70℃后开始蒸馏，蒸馏时间为3h；
（5）蒸馏完成后，将产品送入干燥箱中干燥。
实验结果：平均粒径0.546，固含量88%，1%水溶液旋转粘度870cp。

Claims (8)

1.一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按质量份，将分散剂1-5份加入反应釜中，同时加入有机烃类溶剂航空煤油200-500份，然后放到室温下的水浴锅中搅拌，同时在液面下充入氮气保护反应体系；所述的分散剂为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯：甲基丙烯酸丁酯按质量比1:5-5:5混合的共聚物；
（2）在水相罐分别加入单体溶液150份，充分溶解；螯合剂0 .05-0 .25份；引发剂2-5份；链转移剂0 .05-0 .25份，搅拌均匀，得单体相；所述单体溶液为二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺，所述二甲基二烯丙基氯化铵的摩尔数占单体溶液的10%-100%；
（3）控制反应釜的温度在25-30℃，加入步骤（2）制备的单体相，搅拌10-20min，将氮气调节到液面上充氮气保护；
（4）缓慢将温度升至60-70℃反应4-6h，反应结束后，停止充氮气，升温至70-90℃后开始蒸馏，蒸馏时间为3-5h；
（5）蒸馏完成后，将产品送入干燥箱中干燥，包装储存。
2.根据权利要求1所述的一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物的制备方法，其特征在于：所述的螯合剂为氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠或乙二胺四乙酸中的任一种或两种以上任意比混合。
3.根据权利要求2所述的一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物的制备方法，其特征在于：所述的螯合剂为乙二胺四乙酸。
4.根据权利要求1所述的一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠，其质量比为0 .2-5。
5.根据权利要求1所述的一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物的制备方法，其特征在于：所述的链转移剂为甲酸钠、乙酸钠、丙酸钠、亚磷酸氢钠中的任一种或两种以上任意比混合。
6.根据权利要求1所述的一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物的制备方法，其特征在于：所述的链转移剂为亚磷酸氢钠。
7.根据权利要求1所述的一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）的搅拌速度为150-400r/min。
8.根据权利要求1-7任一项制备方法制得的一种珠状超高粘度水溶性阳离子聚合物。
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