CN106478870A - 一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺 - Google Patents

一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺，它涉及化工原料的制备技术领域。具体工艺流程为:容器内依次加入水，丙烯酰胺，阳离子单体，阴离子单体，然后再加入分子量调节剂后,将溶液内各种原料搅拌均匀为混合溶液；用碱调节pH为5‑9，得到预备物料；预备物料搅拌均匀后置于60Co‑γ射线辐射场中进行辐射引发聚合反应，辐射剂量0.2KGy～30KGy，聚合反应完成后即得两性离子聚丙烯酰胺。此工艺的反应过程中无需加热，在常温常压条件下合成两性聚丙烯酰胺，设备利用率高、工艺简单，而且避免了使用化学引发剂，单体转化率高，生产安全性和环保性更好，具有良好的工业化应用前景。

Description

一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺
技术领域：
本发明涉及一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺，属于化工原料的制备技术领域。
背景技术：
两性聚丙烯酰胺由于本身带有阴、阳离子功能团，具有比其他单一电荷的产品有更强的抗离子干扰的能力和更好的增强效果。它可作为高效造纸助剂，其助留助滤性能相对分子质量和用量的增大而增强；也可作为污水处理用及重金属治理的高效絮凝剂，具有用量少、絮凝效果好及沉淀过滤速度快等优点。两性聚丙烯酰胺的生产工艺有反相悬浮聚合、共聚法、乳液聚合工艺、反相乳液聚合法。简化合成工艺，使生产过程绿色化，降低成本，是研究的重点内容。目前，制备两性聚丙烯酰胺多采用引发剂热聚合，得到的产品或多或少会有引发剂残留，且聚合物大分子上带有引发剂残基，由于引发剂本身存在的毒害性，使得其生产过程存在一定的环境污染及人员安全风险，产品纯度亦相对较低，而单独采用热引发而不使用引发剂的合成方法，尽管避免的了引发剂带来的诸类问题，然而，却存在单体转化不完全的新困境，对热引发的起始反应温度有限定要求，需要充入氮气除氧，工艺过程较复杂。
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应过程中无需加热，在常温常压条件下采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺。
本发明的采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺具体流程为:步骤一、原料的配制，所述的原料包含以下质量分数的成分：丙烯酰胺0.7％-15.5％，阳离子单体5％-33％，阴离子单体0.3％-15％，分子量调节剂0.001％-2.0％，水35％-90％，按照上述原料的质量分数，往容器内依次加入水，丙烯酰胺，阳离子单体，阴离子单体，然后再加入分子量调节剂后将溶液内各种原料搅拌均匀为混合溶液；步骤二、pH值调节，将步骤一制备的混合溶液用碱调节pH为5-9，得到预备物料；步骤三：聚合反应：将步骤二制备的预备物料搅拌均匀后置于常压下温度控制在0℃-50℃之间的60Co-γ射线辐射场中进行辐射引发聚合反应，辐射剂量0.2KGy～30KGy，聚合反应完成后即得两性离子聚丙烯酰胺。
作为优选，上述制备工艺中，所述的步骤一中的阳离子单体包括：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)；甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(DM)；丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)；丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯(DA)；二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的一种或两种及两种以上混合物；
作为优选，上述制备工艺中，所述的步骤一中的阴离子单体可以是丙烯酸，甲基丙烯酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的一种或两种及两种以上混合物；
作为优选，上述制备工艺中，所述的步骤一中的分子量调节剂可以是次磷酸钠，甲基丙烯磺酸钠的一种或两种混合物；
作为优选，上述制备工艺中，所述的步骤二中的碱可以是氢氧化钠，碳酸钠，碳酸氢钠的一种或两种及两种以上的混合物或它的溶液。
本发明的有益效果：此工艺的反应过程中无需加热，在常温常压条件下合成两性聚丙烯酰胺，设备利用率高、工艺简单，而且避免了使用化学引发剂，单体转化率高，生产安全性和环保性更好，具有良好的工业化应用前景。产品可用于造纸驻留、污水处理，重金属治理等，亦可作为乳化剂，分散剂，粘合剂，增粘剂应用于其他行业。
具体实施方式：
本具体实施方式采用以下技术方案：步骤一、原料的配制，所述的原料包含以下质量分数的成分：丙烯酰胺15％，阳离子单体30％，阴离子单体15％，分子量调节剂1.5％，水38.5％，按照上述原料的质量分数，往容器内依次加入水，丙烯酰胺，阳离子单体，阴离子单体，然后再加入分子量调节剂后将溶液内各种原料搅拌均匀为混合溶液；步骤二、pH值调节，将步骤一制备的混合溶液用碱调节pH为6.3，得到预备物料；步骤三：聚合反应：将步骤二制备的预备物料搅拌均匀后置于常压下温度为23℃的60Co-γ射线辐射场中进行辐射引发聚合反应，辐射剂量1.5KGy，聚合反应完成后即得两性离子聚丙烯酰胺。
其中，上述制备工艺中，所述的步骤一中的阳离子单体包括：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)；甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(DM)；丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)；丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯(DA)；二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的一种或两种及两种以上混合物；所述的步骤一中的阴离子单体可以是丙烯酸，甲基丙烯酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的一种或两种及两种以上混合物；所述的步骤一中的分子量调节剂可以是次磷酸钠，甲基丙烯磺酸钠的一种或两种混合物；所述的步骤二中的碱可以是氢氧化钠，碳酸钠，碳酸氢钠的一种或两种及两种以上的混合物或它的溶液。
实施例1：首先往容器中依次加入7.8公斤水，丙烯酰胺1.2公斤，二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)0.55公斤，丙烯酸0.25公斤，再加入次磷酸钠0.2公斤，将原料搅拌均匀，然后用氢氧化钠溶液调节pH为6.2，得到预备物料，预备物料置于60Co-γ射线辐射场中进行辐射引发聚合反应，环境温度为15℃，辐射剂量3KGy，聚合反应完成后即得两性离子聚丙烯酰胺。
实施例2：首先往容器中依次加入3.85公斤水，丙烯酰胺1.5公斤，二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)3.0公斤，丙烯酸1.5公斤，再加入次磷酸钠0.15公斤，将原料搅拌均匀，然后用碳酸钠溶液调节pH为6.3，得到预备物料，预备物料置于60Co-γ射线辐射场中进行辐射引发聚合反应，环境温度为23℃，辐射剂量1.5KGy，聚合反应完成后即得两性离子聚丙烯酰胺。
实施例3：首先往容器中依次加入4.5公斤水，丙烯酰胺1.7公斤，二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)3.0公斤，丙烯酸0.7公斤，再加入次磷酸钠0.10公斤，将原料搅拌均匀，然后用碳酸钠和氢氧化钠的溶液调节pH为7.8，得到预备物料，预备物料置于60Co-γ射线辐射场中进行辐射引发聚合反应，环境温度,19℃，辐射剂量1.0KGy，聚合反应完成后即得两性离子聚丙烯酰胺。
实施例4：首先往容器中依次加入4.82公斤水，丙烯酰胺0.8公斤，二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)3.0公斤，丙烯酸1.2公斤，再加入次磷酸钠0.18公斤，将原料搅拌均匀，然后用碳酸钠和氢氧化钠的溶液调节pH为6.0，得到预备物料，预备物料置于60Co-γ射线辐射场中进行辐射引发聚合反应，环境温度为18℃，辐射剂量1.0KGy，聚合反应完成后即得两性离子聚丙烯酰胺。
实施例5：首先往容器中依次加入3.82公斤水，丙烯酰胺1.5公斤，二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)3.2公斤，丙烯酸1.42公斤，再加入次磷酸钠0.06公斤，将原料搅拌均匀，然后用碳酸钠和氢氧化钠的溶液调节pH为6.2，得到预备物料，预备物料置于60Co-γ射线辐射场中进行辐射引发聚合反应，环境温度为28℃，辐射剂量4.0KGy，聚合反应完成后即得两性离子聚丙烯酰胺。
将实施1、实施例2、实施例3、实施4和实施例5制备出来的两性离子聚丙烯酰胺进行污水处理试验，实施例5的制备出来的两性离子聚丙烯酰胺质量最好，表现絮凝颗粒大，沉降速度快，水体清亮，因此实施例5为最优实施例。
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 (5)

1.一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺，其特征在于：所述的具体工艺流程为：步骤一、原料的配制，所述的原料包含以下质量分数的成分：丙烯酰胺0.7％-15.5％，阳离子单体5％-33％，阴离子单体0.3％-15％，分子量调节剂0.001％-2.0％，水35％-90％，按照上述原料的质量分数，往容器内依次加入水，丙烯酰胺，阳离子单体，阴离子单体，然后再加入分子量调节剂后将溶液内各种原料搅拌均匀为混合溶液；步骤二、pH值调节，将步骤一制备的混合溶液用碱调节pH为5-9，得到预备物料；步骤三：聚合反应：将步骤二制备的预备物料搅拌均匀后置于常压下温度控制在0℃-50℃之间的60Co-γ射线辐射场中进行辐射引发聚合反应，辐射剂量0.2KGy～30KGy，聚合反应完成后即得两性离子聚丙烯酰胺。
2.根据权利要求1所述的一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺，其特征在于：所述的步骤一中的阳离子单体包括：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯；丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯；二甲基二烯丙基氯化铵的一种或两种及两种以上混合物。
3.根据权利要求1所述的一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺，其特征在于：所述的步骤一中的阴离子单体是丙烯酸，甲基丙烯酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的一种或两种及两种以上混合物。
4.根据权利要求1所述的一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺，其特征在于：所述的步骤一中的分子量调节剂是次磷酸钠，甲基丙烯磺酸钠的一种或两种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种采用γ射线引发聚合制备两性聚丙烯酰胺的生产工艺，其特征在于：所述步骤二中的碱是氢氧化钠，碳酸钠，碳酸氢钠的一种或两种及两种以上的混合物或它的溶液。
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