CN108003274A - 一种阳离子反相乳液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阳离子反相乳液，所述反相乳液包含连续相和分散相，所述连续相包含溶剂油和乳化剂，所述分散相包含阳离子聚合物和去离子水，所述溶剂油由白油与异构烷烃溶剂油和/或D系列脱芳烃溶剂油复配组成，所述白油与异构烷烃溶剂油和/或D系列脱芳烃溶剂油的质量比为1:1‑1:3，所述乳化剂的HLB值为7‑9。本发明提供的阳离子反相乳液，具有溶剂油含量低、聚合物量高、二次污染小和稳定性好等优点。

Description

一种阳离子反相乳液
技术领域
本发明涉及反相乳液领域，尤其涉及一种阳离子反相乳液。
背景技术
学术上将水溶性聚合物分散在油相中即油包水(O/W)型乳液称为反相乳液。自1962年J.W.Vanderhoff提出反相乳液聚合的概念，1978年B.Kypehkob提出AM的反相乳液聚合以来，反相乳液聚合的理论和产品日益受到重视。
反相乳液产品在应用中，起有效作用的成分为分散相中的聚合物，因此，分散相中的聚合物成分含量越高，反相乳液产品的价值越大。但现有技术中，反相乳液产品中起有效作用的聚合物只占到反相乳液总量的35％-45％，聚合物含量占比较低。
有报道显示，采用蒸馏的方法获得的聚合物含量大于70％的反相乳液，但该方法因使用大量表面活性剂，在产品使用过程中引入泡沫问题，同时在蒸馏过程中产生大量废水，给下游水处理带来不便，此外蒸馏需要大量能耗。
现有技术中提供的反相乳液，还存在长期放置分层问题，虽然通过搅拌可以解决分层问题，但在实际应用中会耗费多余的人力和物力，实际应用不方便。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种阳离子反相乳液，采取的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种阳离子反相乳液，所述反相乳液包含连续相和分散相，所述连续相包含溶剂油和乳化剂，所述分散相包含阳离子聚合物和去离子水，所述溶剂油由白油与异构烷烃溶剂油和/或D系列脱芳烃溶剂油复配组成，所述白油与异构烷烃溶剂油和/或D系列脱芳烃溶剂油的质量比为1:1-1:3，所述乳化剂的HLB值为7-9。
进一步地，所述异构烷烃溶剂油与D系列脱芳烃溶剂油的质量比为任意比例。
进一步地，所述D系列脱芳烃溶剂油的40℃下的动力粘度小于2.5mp.s，所述异构烷烃溶剂油的40℃下的动力粘度小于2.0mp.s，所述白油的40℃下的动力粘度小于6mp.s。
进一步地，所述D系列脱芳烃溶剂油为D30、D40、D60和D80脱芳烃溶剂油中的一种；所述异构烷烃溶剂油为异构十二烷烃溶剂油或异构十四烷烃溶剂油，所述白油为3#白油或5#白油。
进一步地，所述乳化剂由具有失水山梨醇脂类结构的主乳化剂、具有聚氧乙烯失水山梨醇脂结构的助乳化剂和高分子乳化剂组合而成。
进一步地，所述主乳化剂的HLB值范围为3-5，所述助乳化剂的HLB值范围为10-15，所述高分子乳化剂的HLB值范围为3-6。
优选地，主乳化剂为失水山梨醇单硬脂酸酯(例如司盘-60)、失水山梨醇单油酸酯(例如司盘-80)和失水山梨醇倍半油酸酯(例如司盘83)中的一种；
优选地，助乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯(例如吐温-60)、PEG-5失水山梨醇单异构硬脂酸酯(例如吐温-61)、PEG-20失水山梨醇单油酸酯(例如吐温-80)和PEG-5失水山梨醇单油酸酯(例如吐温-81)。
优选地，高分子乳化剂为HLB值为5.5的A-B-A型嵌段结构的聚合酯、HLB值为5.0的头-尾结构的聚合酯和HLB值为3.0的低分子聚合酯中的一种。
进一步地，所述连续相占反相乳液总质量的17-23％，所述乳化剂占反相乳液总质量的3-6％；所述分散相占反相乳液总质量的77-83％，所述聚合物占反相乳液总质量的45-58％。
进一步地，所述聚合物为丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，或丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，或丙烯酰胺与甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵的共聚物，或丙烯酰胺与丙烯酰丙基三甲基氯化铵的共聚物，或丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵的共聚物，所述共聚物中聚丙烯酰胺结构占共聚物总质量的10-50％。
另一方面，本发明提供了一种反相乳液的制备方法，具体步骤如下：
1)将乳化剂加入溶剂油中，得到连续相，加热连续相至温度处于30-40℃；
2)将聚合物单体加入去离子水中，得到水相，搅拌水相至完全溶解；
3)搅拌连续相，同时将水相滴加至连续相中，得到预乳液；
4)向预乳液中通入惰性气体除氧，然后加入引发剂，进行聚合反应，得到反相乳液。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的阳离子反相乳液，通过选用特定的乳化剂和溶剂油及其特定的复配比例，将反相乳液中的溶剂油比例大大降低，同时，保证反相乳液具有良好的流动性和乳液聚合过程中的稳定性。本发明提供的阳离子反相乳液具有有效含量高、溶剂油含量低、二次污染小，稳定性好的特点，可广泛应用于油田业、水处理、造纸、选矿、采煤、冶金等领域。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明中提及的高分子乳化剂指乳化剂的分子量在3000-5000范围内。
本发明提及的低分子聚合酯指聚合酯的分子量在1000-3000范围内。
本发明中所述的长期放置，是指放置时间不低于3个月。
本发明提及的动力粘度均在40℃下测定。
现以制备800g阳离子反相乳液为例，对本发明的技术方案进行进一步说明。
实施例1
将52.8gD系列脱芳烃溶剂油D40、异构十二烷烃溶剂油52.8g、5#白油70.4g、3g司盘-80、25g吐温-81、4g头尾结构的聚合酯加入反应釜中，加热反应釜至温度处于30-40℃，得到连续相；将丙烯酰胺160g和240g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入192g去离子水中，得到水相，搅拌水相至完全溶解；启动反应釜的搅拌装置，搅拌连续相，同时将水相滴加至连续相中，得到预乳液；向预乳液中通入氮气除氧，然后加入引发剂，进行聚合反应，得到反相乳液。
经测定，反相乳液中聚合物含量为50％，动力粘度6500mp.s，且长期放置不分层。
以下为对比例，溶剂油配比和乳化剂HLB值不在权利要求保护范围内，制备的反相乳液的流动性能、稳定性能或产品性能不能满足产品使用要求。
对比例1
油种类及质量比为：脱芳烃溶剂油D40：异构十二烷溶剂油：5#白油＝2:2:6，其余成分及制备方法与实施例1相同，制备的反相乳液的动力粘度升高至8450mp.s，流动性不能满足使用要求。
对比例2
油种类及质量比为：脱芳烃溶剂油D40：异构十二烷＝5:5，不用5#白油，其余成分及制备方法同实施例1，制备的反相乳液凝胶率大于5％，乳液稳定性不能满足使用要求。
对比例3
改变乳化剂的HLB值在10.0，其余成分及制备方法同实施例1，反相乳液在投加引发剂后即发生反相破乳现象，无法得到成品反相乳液。
实施例2
将52.8g脱芳烃溶剂油D40、70.4g异构十二烷烃溶剂油、52.8g 3#白油、22.48g司盘-60、13.72g吐温-60、4g A-B-A型嵌段结构的聚合酯加入反应釜中，加热反应釜至温度处于30-40℃，得到连续相；将丙烯酰胺80g和320g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入184g去离子水中，得到水相，搅拌水相至完全溶解；启动反应釜的搅拌装置，搅拌连续相，同时将水相滴加至连续相中，得到预乳液；向预乳液中通入氮气除氧，然后加入引发剂，进行聚合反应，得到反相乳液。
经测定，反相乳液中聚合物含量为50％，且长期放置不分层。
实施例3
将40.8g脱芳烃溶剂油D40、27.2g异构十六烷烃溶剂油、68g 5#白油、17g司盘-60、4g吐温-61、5g A-B-A型嵌段结构的聚合酯A和2g低分子聚合酯加入反应釜中，加热反应釜至温度处于30-40℃，得到连续相；将丙烯酰胺88g和352g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入176g去离子水中，得到水相，搅拌水相至完全溶解；启动反应釜的搅拌装置，搅拌连续相，同时将水相滴加至连续相中，得到预乳液；向预乳液中通入氮气除氧，然后加入引发剂，进行聚合反应，得到反相乳液。
经测定，反相乳液中聚合物含量为55％，且长期放置不分层。
实施例4
将80g脱芳烃溶剂油D60、40g异构十二烷烃溶剂油、40g 3#白油、16g司盘-80、174g吐温-80、6.6g A-B-A型嵌段结构的聚合酯加入反应釜中，加热反应釜至温度处于30-40℃，得到连续相；将丙烯酰胺132g和308g甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵加入184g去离子水中，得到水相，搅拌水相至完全溶解；启动反应釜的搅拌装置，搅拌连续相，同时将水相滴加至连续相中，得到预乳液；向预乳液中通入氮气除氧，然后加入引发剂，进行聚合反应，得到反相乳液。
经测定，反相乳液中聚合物含量为50％，且长期放置不分层。
实施例5
将80g脱芳烃溶剂油D30、40g异构十二烷烃溶剂油、40g 3#白油、7g司盘-80、25g吐温-80、8g头尾结构的聚合酯加入反应釜中，加热反应釜至温度处于30-40℃，得到连续相；将丙烯酰胺46.4g和417.6g甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵加入126g去离子水中，得到水相，搅拌水相至完全溶解；启动反应釜的搅拌装置，搅拌连续相，同时将水相滴加至连续相中，得到预乳液；向预乳液中通入氮气除氧，然后加入引发剂，进行聚合反应，得到反相乳液。
经测定，反相乳液中聚合物含量为58％，且长期放置不分层。
实施例6
将46g脱芳烃溶剂油D80、46g异构十六烷烃溶剂油、92g 5#白油、10.5g司盘-80、25.5g吐温-80、12g低分子聚合酯加入反应釜中，加热反应釜至温度处于30-40℃，得到连续相；将丙烯酰胺108g和252g甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵加入208g去离子水中，得到水相，搅拌水相至完全溶解；启动反应釜的搅拌装置，搅拌连续相，同时将水相滴加至连续相中，得到预乳液；向预乳液中通入氮气除氧，然后加入引发剂，进行聚合反应，得到反相乳液。
经测定，反相乳液中聚合物含量为45％，且长期放置不分层。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阳离子反相乳液，所述反相乳液包含连续相和分散相，所述连续相包含溶剂油和乳化剂，所述分散相包含阳离子聚合物和去离子水，其特征在于，所述溶剂油由白油与异构烷烃溶剂油和/或D系列脱芳烃溶剂油复配组成，所述白油与异构烷烃溶剂油和/或D系列脱芳烃溶剂油的质量比为1:1-1:3，所述乳化剂的HLB值为7-9。
2.如权利要求1所述的反相乳液，其特征在于，所述异构烷烃溶剂油与D系列脱芳烃溶剂油的质量比为任意比例。
3.如权利要求2所述的反相乳液，其特征在于，所述D系列脱芳烃溶剂油的40℃下的动力粘度小于2.5mp.s，所述异构烷烃溶剂油的40℃下的动力粘度小于2.0mp.s，所述白油的40℃下的动力粘度小于6mp.s。
4.如权利要求3所述的反相乳液，其特征在于，所述D系列脱芳烃溶剂油为D30、D40、D60和D80脱芳烃溶剂油中的一种；所述异构烷烃溶剂油为异构十二烷烃溶剂油或异构十四烷烃溶剂油，所述白油为3#白油或5#白油。
5.如权利要求1所述的反相乳液，其特征在于，所述乳化剂由具有失水山梨醇脂类结构的主乳化剂、具有聚氧乙烯失水山梨醇脂结构的助乳化剂和高分子乳化剂组合而成。
6.如权利要求5所述的反相乳液，其特征在于，所述主乳化剂的HLB值为3-5，所述助乳化剂的HLB值为10-15，所述高分子乳化剂的HLB值为3-6。
7.如权利要求6所述的反相乳液，其特征在于，所述主乳化剂为失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和失水山梨醇倍半油酸酯中的一种；所述助乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、PEG-5失水山梨醇单异构硬脂酸酯、PEG-20失水山梨醇单油酸酯和PEG-5失水山梨醇单油酸酯的一种；所述高分子乳化剂为HLB值为5.5的A-B-A型嵌段结构的聚合酯、HLB值为5.0的头-尾结构的聚合酯和HLB值为3.0的低分子聚合酯中的一种。
8.如权利要求1所述的反相乳液，其特征在于，所述连续相占反相乳液总质量的17-23％，所述乳化剂占反相乳液总质量的3-6％；所述分散相占反相乳液总质量的77-83％，所述聚合物占反相乳液总质量的45-58％。
9.如权利要求8所述的反相乳液，其特征在于，所述聚合物为丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，或丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，或丙烯酰胺与甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵的共聚物，或丙烯酰胺与丙烯酰丙基三甲基氯化铵的共聚物，或丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵的共聚物，所述共聚物中聚丙烯酰胺结构单元占共聚物总质量的10-50％。
10.一种反相乳液，其特征在于，通过如下步骤制备：
1)将乳化剂加入溶剂油中，得到连续相，加热连续相至温度处于30-40℃；
2)将聚合物单体加入去离子水中，得到水相，搅拌水相至完全溶解；
3)搅拌连续相，同时将水相滴加至连续相中，得到预乳液；
4)向预乳液中通入惰性气体除氧，然后加入引发剂，进行聚合反应，得到反相乳液。
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