CN107216413B - 一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法 - Google Patents

一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107216413B
CN107216413B CN201710547583.3A CN201710547583A CN107216413B CN 107216413 B CN107216413 B CN 107216413B CN 201710547583 A CN201710547583 A CN 201710547583A CN 107216413 B CN107216413 B CN 107216413B
Authority
CN
China
Prior art keywords
acrylamide
polyacrylamide
added
polymerization
reversed phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710547583.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107216413A (zh
Inventor
赵芳
秦绪平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN201710547583.3A priority Critical patent/CN107216413B/zh
Publication of CN107216413A publication Critical patent/CN107216413A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107216413B publication Critical patent/CN107216413B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/32Polymerisation in water-in-oil emulsions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56Macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/52Amides or imides
    • C08F120/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F120/56Acrylamide; Methacrylamide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium
    • C08F2/22Emulsion polymerisation
    • C08F2/24Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
    • C08F2/30Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents non-ionic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52Amides or imides
    • C08F220/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/58Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing oxygen in addition to the carbonamido oxygen, e.g. N-methylolacrylamide, N-(meth)acryloylmorpholine

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

本发明属于水溶性高分子材料领域,是一种低乳化剂含量的聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法。本发明的技术要点为:分两步聚合,第一步用足量的乳化剂和大量的有机溶剂,保证了聚合过程中不会产生凝胶,不会发生由于散热不及时而发生爆聚的现象。第二步聚合是在第一步聚合的基础上少用或不用乳化剂,由于有第一步的种子乳液,聚合过程中不会产生凝胶或破乳。由于已有部分聚合,第二步聚合产生的聚合热大大减少,通过聚合釜夹套冷却水可达到冷凝的要求,同样也不会发生爆聚的现象,保证了安全生产。这种方法可以使聚合反应的乳化剂含量降低而不会破乳,同时生产的安全性增加,降低了生产成本。

Description

一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法
技术领域
本发明涉及水溶性高分子材料领域,特别是一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法。
背景技术
随着聚合技术的发展,聚丙烯酰胺已由最初干粉(胶体)发展成为现在的干粉、反相乳液两种主要产品。八十年代获得工业化生产的聚丙烯酰胺反相乳液产品,其发展速度相当快。
丙烯酰胺反相乳液聚合时,乳液的稳定性对聚合和产品都是十分重要的指标也是该方法的难点。解决此问题的关键是选择适当的乳化剂系统,因为乳化剂在胶乳粒的最外层构成吸附膜,通过吸附膜的阻隔,可防止粒子粘并,以实现乳液稳定。
反相乳液法生产的聚丙烯酰胺胶乳与水溶液聚合法生产的干粉相比,胶乳的溶解速度快,分子量高且分布窄,残余单体少,聚合反应中粘度小,易散热也易控制,宜于大规模生产。
聚丙烯酰胺干粉产品在使用过程中存在着溶解时间长和易受搅拌剪切降解,需配备专门的干粉溶解装置等弊端。聚丙烯酰胺反相乳液已逐步成为聚丙烯酰胺产品的主流,具有溶解速度快和使用方便的特点,但该产品存在着乳化剂含量过高,另外聚合过程由于单体浓度高,聚合热量大,一般聚合釜很难及时散热造成爆聚或凝胶,甚至发生冲料等事故。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种能够稳定聚合、乳化剂含量低的聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法。
一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法,其特征是包括如下步骤:
第一步:在装有搅拌器、温度计、冷凝器和气体进出口的容器中,依次加入质量浓度为30-50%的丙烯酰胺水溶液,加入占丙烯酰胺单体质量0-5%的无水乙酸钠,再按所需要的阴离子度加入占丙烯酰胺摩尔量0-50%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,用质量浓度为10-50%的氢氧化钠水溶液调节系统的pH值为3-7,再加入占单体总质量20-40%的一定比例的斯盘类乳化剂和辛基酚聚氧乙烯醚乳化剂;开启搅拌,直到反应物混合均匀,然后加入占丙烯酰胺水溶液体积100-200%的有机溶剂,通氮气驱氧,控制温度为5-35℃,搅拌20-40min,化学引发或紫外光照射引发聚合反应,反应结束后得到聚丙烯酰胺反相乳液半成品。
第二步:在另一带有搅拌器的容器中加入质量浓度为30-50%的丙烯酰胺水溶液,加入占丙烯酰胺单体质量0-5%的无水乙酸钠,按所需要的阴离子度加入占丙烯酰胺摩尔量0-50%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,用质量浓度为10-50%的氢氧化钠水溶液调节系统的pH值为3-7,本步骤所用的丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的总剂量是第一步总剂量的0.5-2倍,再加入占单体总质量0-10%的辛基酚聚氧乙烯醚乳化剂作为乳化剂。
第三步:在第一步得到的聚丙烯酰胺反相乳液中加入第二步总液体量体积的0-50%的有机溶剂,将第二步得到的溶液缓慢加到上述聚丙烯酰胺反相乳液中,通氮气驱氧,控制温度为5-35℃,搅拌20-40min,化学引发或紫外光照射引发聚合反应,反应结束后得到低乳化剂含量的聚丙烯酰胺反相乳液成品。
主要特征步骤第一步和第二步中,有机溶剂是煤油、液体石蜡、溶剂油或环己烷中的一种。
主要特征步骤第一步中,斯盘类乳化剂是斯盘20、斯盘40、斯盘60、斯盘80或斯盘85中的一种。
主要特征步骤第一步和第二步中,辛基酚聚氧乙烯醚是OP-4、OP-6、OP-8、OP-10、OP-15、OP-20或OP-30中的一种。
本发明采用两步反相乳液聚合法得到聚丙烯酰胺反相乳液产品,第一步用足量的乳化剂和大量的有机溶剂,保证了聚合过程中不会产生凝胶,在工业生产中由于有效聚合量在反应釜中只占正常量的一半,通过聚合釜夹套的冰水完全可以达到冷凝的要求,不会发生由于散热不及时而发生爆聚的现象。第二步聚合是在第一步聚合的基础上少用或不用乳化剂,由于有第一步的种子乳液,聚合过程中不会产生凝胶或破乳。由于已有部分聚合,第二步聚合产生的聚合热大大减少,通过聚合釜夹套的冰水完全可以达到冷凝的要求,同样也不会发生爆聚的现象,保证了安全生产。这种方法可以使反应釜的产量大大提高,生产规模大,同时产品的乳化剂含量低,使生产成本大大降低。
本发明得到的聚丙烯酰胺反相乳液能广泛应用于絮凝、增稠、减阻、凝胶、粘结、阻垢等领域,特别是污水处理和石油开采行业。
具体实施方式
下面给出本发明的二个最佳实施例:
实施例一
第一步:在装有搅拌器、温度计、冷凝器和气体进出口的500ml四口烧瓶中依次加入43wt%的丙烯酰胺水溶液100g,加入2g无水乙酸钠,加入乳化剂脱水山梨醇单月桂酸酯(斯盘60)7.5g和OP-10 2.5g,搅拌10min后,加入环己烷180ml,控制水浴温度25℃搅拌30min,同时通高纯氮气以除去系统中的氧气。加1%的过硫酸铵水溶液0.1ml和5%的亚硫酸氢钠水溶液0.5ml引发,升至最高温度后,保温反应1h,制得非离子聚丙烯酰胺反相乳液半成品。
第二步:在另一带有搅拌器的300ml烧杯中加入质量浓度为43%的丙烯酰胺水溶液100ml,加入2g无水乙酸钠搅拌至溶解,调整温度至25℃。
第三步:在搅拌条件下将第二步得到的溶液加入到第一步得到的聚丙烯酰胺反相乳液中,将第二步得到的溶液缓慢加到上述聚丙烯酰胺反相乳液中,通高纯氮气驱氧,调整温度至30℃,搅拌30min,加1%的过硫酸铵水溶液0.1ml和5%的亚硫酸氢钠水溶液0.5ml引发,升至最高温度后,保温反应1h,制得非离子聚丙烯酰胺反相乳液成品。
实施例二
第一步:在装有搅拌器、温度计、冷凝器和气体进出口的500ml四口烧瓶中依次加入30wt%的丙烯酰胺水溶液100g,加入37.5g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,用质量浓度为20%的氢氧化钠水溶液调节系统的pH值为5.0。加入乳化剂脱水山梨醇单月桂酸酯(斯盘40)12g和OP-103.5g,搅拌10min后,加入环己烷200ml,控制水浴温度25℃搅拌30min,同时通高纯氮气以除去系统中的氧气。加入安息香(1mg在0.1ml冰醋酸中),用250W的高压汞灯照射体系使之引发,待升至最高温度后,保温反应1h,制得阴离子聚丙烯酰胺反相乳液半成品。
第二步:在另一带有搅拌器的300ml烧杯中加入质量浓度为30%的丙烯酰胺水溶液100ml,加入37.5g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,用质量浓度为20%的氢氧化钠水溶液调节系统的pH值为5.0,加入乳化剂OP-10 1.0g,搅拌10min,同时调整温度至15℃。
第三步:在搅拌条件下将第二步得到的溶液缓慢加到第一步得到的聚丙烯酰胺反相乳液中,通高纯氮气驱氧,调整温度至30℃,搅拌30min,加入安息香(1mg在0.1ml冰醋酸中),用250W的高压汞灯照射体系使之引发,待升至最高温度后,保温反应1h,制得阴离子聚丙烯酰胺反相乳液成品。

Claims (2)

1.一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法,其特征是包括如下步骤:
(1)在装有搅拌器、温度计、冷凝器和气体进出口的容器中,依次加入质量浓度为30-50%的丙烯酰胺水溶液,加入占丙烯酰胺单体质量0-5%的无水乙酸钠,再按所需要的阴离子度加入占丙烯酰胺摩尔量0-50%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,用质量浓度为10-50%的氢氧化钠水溶液调节系统的pH值为3-7,再加入占单体总质量20-40%的一定比例的斯盘类乳化剂和辛基酚聚氧乙烯醚(OP)系列乳化剂;开启搅拌,直到反应物混合均匀,然后加入占丙烯酰胺水溶液体积100-150%的有机溶剂,通氮气或二氧化碳驱氧,控制温度为5-35℃,搅拌20-40min,紫外光照射引发聚合反应,反应结束后得到聚丙烯酰胺反相乳液半成品;
(2)在另一带有搅拌器的容器中加入质量浓度为30-50%的丙烯酰胺水溶液,按所需要的阴离子度加入占丙烯酰胺摩尔量0-50%的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,用质量浓度为10-50%的氢氧化钠水溶液调节系统的pH值为3-7,本步骤所用的丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的总剂量是第一步总剂量的0.5-2倍,再加入占单体总质量0-10%的辛基酚聚氧乙烯醚(OP)系列作为乳化剂;
(3)在步骤(1)得到的聚丙烯酰胺反相乳液中加入步骤(2)总液体量体积0-50%的有机溶剂,将步骤(2)得到的溶液缓慢加到上述聚丙烯酰胺反相乳液中,通氮气或二氧化碳驱氧,控制温度为5-35℃,搅拌20-40min,紫外光照射引发聚合反应,反应结束后得到低乳化剂含量的聚丙烯酰胺反相乳液成品。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法,其特征是步骤(1)和步骤(2)中,有机溶剂是煤油、液体石蜡、溶剂油或环己烷中的一种;斯盘类乳化剂是斯盘20、斯盘40、斯盘60、斯盘80或斯盘85中的一种;辛基酚聚氧乙烯醚(OP)系列是OP-4、OP-6、OP-8、OP-10、OP-15、OP-20或OP-30中的一种。
CN201710547583.3A 2017-07-06 2017-07-06 一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法 Active CN107216413B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710547583.3A CN107216413B (zh) 2017-07-06 2017-07-06 一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710547583.3A CN107216413B (zh) 2017-07-06 2017-07-06 一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107216413A CN107216413A (zh) 2017-09-29
CN107216413B true CN107216413B (zh) 2018-11-30

Family

ID=59952000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710547583.3A Active CN107216413B (zh) 2017-07-06 2017-07-06 一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107216413B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1132417A2 (de) * 2000-03-09 2001-09-12 Goldschmidt AG Verfahren zur Herstellung von Polyorganosiloxanemulsionen
CN104231162A (zh) * 2013-06-17 2014-12-24 中国石油化工股份有限公司 聚丙烯酰胺反相微乳液及其制备方法
CN104277174A (zh) * 2013-07-09 2015-01-14 中国石油化工股份有限公司 聚丙烯酰胺纳米微球体系及其制备方法
CN104292384A (zh) * 2014-09-19 2015-01-21 中国海洋石油总公司 一种阳离子聚丙烯酰胺反相微乳液的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1132417A2 (de) * 2000-03-09 2001-09-12 Goldschmidt AG Verfahren zur Herstellung von Polyorganosiloxanemulsionen
CN104231162A (zh) * 2013-06-17 2014-12-24 中国石油化工股份有限公司 聚丙烯酰胺反相微乳液及其制备方法
CN104277174A (zh) * 2013-07-09 2015-01-14 中国石油化工股份有限公司 聚丙烯酰胺纳米微球体系及其制备方法
CN104292384A (zh) * 2014-09-19 2015-01-21 中国海洋石油总公司 一种阳离子聚丙烯酰胺反相微乳液的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107216413A (zh) 2017-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103073679B (zh) 聚丙烯酰胺微球堵水剂的制造方法
CN102061152A (zh) 一种强度高可控破胶化学暂堵液体胶塞
CN102796222B (zh) 一种疏水缔合聚丙烯酰胺的合成方法
CN109575184B (zh) 一种反相乳液可自交联型调剖堵水剂及其制备方法
CN107337762A (zh) 一种疏水缔合交联聚合物微球、制备方法和应用
Matahwa et al. Comparative study of classical surfactants and polymerizable surfactants (surfmers) in the reversible addition–fragmentation chain transfer mediated miniemulsion polymerization of styrene and methyl methacrylate
CN103554359A (zh) 一种高固含低成本聚丙烯酰胺反相微乳液的制备方法
US4565836A (en) Multi-modal emulsions of water-soluble polymers
Simms et al. Reverse atom transfer radical polymerization of butyl methacrylate in a miniemulsion stabilized with a cationic surfactant
CN105348439A (zh) 一种高固含量聚丙烯酰胺乳液的制备方法
EP3882284B1 (en) Acrylamide copolymer and preparation method therefor and use thereof
CN107216413B (zh) 一种聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法
Wang et al. Preparation of polystyrene particles with narrow particle size distribution by γ-ray initiated miniemulsion polymerization stabilized by polymeric surfactant
CN105175628A (zh) 一种与amps-ia缓凝剂配伍型油井水泥降失水剂及制备方法
Ouzineb et al. Continuous tubular reactors for latex production: conventional emulsion and miniemulsion polymerizations
CN101240044B (zh) 粒径呈双峰分布的交联聚合物线团的制备方法
Zubitur et al. Agitation effects in the semicontinuous emulsion polymerization of styrene and butyl acrylate
CN111087553B (zh) 多层核壳结构聚合物微球、调驱剂及其制备方法和应用
Yadav et al. Effect of the Polymerization Technique and Reactor Type on the Poly (n‐butyl acrylate) Microstructure
JPS58157801A (ja) 水溶性重合物の油中水型エマルジヨンの製造方法
González et al. Production of widely different dispersed polymers in a continuous Taylor–Couette reactor
CN105237679B (zh) 一种油井水泥乳液聚合物降失水剂的制备方法
Jeng et al. Influence of hexadecane on the formation of droplets and growth of particles for methyl methacrylate miniemulsion polymerization
Sarac et al. Effect of initiators and ethoxylation degree of non‐ionic emulsifiers on vinyl acetate and butyl acrylate emulsion copolymerization in the loop reactor
Pham et al. Kinetics of isothermal miniemulsion polymerization of 1, 6-hexanediol diacrylate

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant