CN109734838B - 一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺及其合成方法，将丙烯酰胺单体和阴离子型单体混合后，第一次调节pH值，接着加入光引发剂和偶氮类引发剂，第二次调节pH值，然后通入CO2除氧，再加入发泡剂或继续通入CO2，最后通过光引发剂光照引发及偶氮类引发剂接力引发后得到聚丙烯酰胺胶块，再经过切胶、造粒、烘干、研磨筛分后制得粉状聚丙烯酰胺产品。本发明一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺及其合成方法，在聚合液聚合成胶之前，通入二氧化碳气体除氧，接着加入发泡剂或持续性通入二氧化碳气体，使胶块中气泡量增加2‑3倍，可以增加胶块的蓬松性，降低胶块硬度，解决高浓度产品的切胶、预磨及造粒难的问题，使高浓度产品生产连贯，增加产能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子聚合物合成工艺领域，特别涉及一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺及其合成方法。
背景技术
丙烯酰胺聚合物用釜式聚合的工艺比较成熟，但是生产上存在终温不易控制、胶块较大、不易切割等问题，从而导致生产不稳定，产量低，生产成本较高。光引发带式聚合具有聚合时间短、生产连贯性强、产能高、易操作控制等优点，是一种高效率的聚合工艺。但是光引发带式聚合反应生产高浓度、凝胶粘度大的聚丙烯酰胺时，由于胶块硬度高，旋转滚刀切胶时出现打滑，产品胶条较常规浓度大五六倍；预磨机预磨速度降低，停留时间与常规分子量产品相比长1.2～1.5倍；经过预磨的胶条进入造粒机，高硬度的胶条造粒时间延长，导致产品机械剪切时间延长，产品分子量降低，出现机械降解现象，同时过久的停留时间导致高热胶块不能及时散热，出现交联现象，导致不溶凝胶物增多，影响产品的品质，产量较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺及其合成方法，在聚合之前，通入二氧化碳气体除氧，并加入发泡剂或持续通入二氧化碳制孔，能够解决现有的带式光引发聚丙烯酰胺高浓度产品生产过程中存在的切胶造粒难、预磨时间久、影响产品的分子量、不溶凝胶物增多及溶解的缺陷和不足等问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺的合成方法，将丙烯酰胺单体和阴离子型单体混合后，第一次调节pH值，接着加入光引发剂和偶氮类引发剂，第二次调节pH值，然后通入CO2除氧，再加入发泡剂或继续通入CO2，最后通过所述光引发剂光照引发及所述偶氮类引发剂接力引发后得到聚丙烯酰胺胶块，再经过切胶、造粒、烘干、研磨筛分后制得粉状聚丙烯酰胺产品。
优选地，所述阴离子型单体包括丙烯酸和/或2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸。
优选地，所述发泡剂由硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵、干冰中的一种或一种以上组成。
优选地，所述光引发剂由2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一种或一种以上组成。
优选地，所述偶氮类引发剂由偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异丁腈中的一种或一种以上组成。
优选地，加入氢氧化钠溶液第一次调节pH值至5-6。
优选地，加入盐酸或碱液第二次调节pH值5-6。
一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺，由上述合成方法制得。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺及其合成方法，在聚合液聚合成胶之前，通入二氧化碳气体除氧，接着加入化学性或者物理性的在胶块形成的过程中能够产生气泡的物质或持续性通入二氧化碳气体，使胶块中气泡量增加2-3倍，可以增加胶块的蓬松性，降低胶块硬度，解决高浓度产品的切胶、预磨及造粒难的问题，使高浓度产品生产连贯，增加产能。
采用本发明的合成方法，合成分子量大于1000万的阴离子聚丙烯酰胺时，单体浓度可提高至29-32%，与常规26%的单体浓度相比，低水分的胶粒在烘干过程中节约了能源，降低了生产成本。
本发明合成方法中，采用光引发及偶氮类引发剂接力引发，使反应体系内自由基适量，能够保证聚合物线性增长，单体转化率高，产品分子量大，溶解性好。
附图说明
附图1为氮气除氧制得的产品示意图；
附图2为二氧化碳气体除氧制得的产品示意图；
附图3为氮气除氧制得的产品和二氧化碳气体除氧制得的产品在被压缩相同厚度时所承受的压力曲线；
附图4为相同的单体浓度在加入不同的发泡剂后制得的产品参数对比。
具体实施方式
下面结合具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
附图1-2中对比可以看出，二氧化碳除氧后制得产品中的微孔数量要多于氧气除氧后制得产品中的微孔数量，二氧化碳除氧后制得产品中的微孔孔径要大于氧气除氧后制得产品中的微孔孔径。
附图3中可以看出，压缩相同的厚度时，二氧化碳除氧后制得产品承受的压力要小于氮气除氧后制得产品承受的压力。
附图4中可以看出，在相同的单体浓度下，加入干冰或二氧化碳发泡后，分子量增加，体积增加，溶解的时间减少。
实施例1
将工业级丙烯酰胺（30%）2860kg、丙烯酸（70%）485kg、去离子水600kg加入配料釜中，加入NaOH（32%）调节pH值至6.0，然后加入引发剂2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮0.6kg，偶氮二异丁基脒盐酸盐0.3kg、偶氮二异丁腈0.2kg、乙二胺四乙酸二钠0.2kg、尿素5kg，混合均匀后，加入盐酸或者液碱调节pH值至6.0，通过除氧槽用二氧化碳除氧连续上料至带有紫外灯的密闭带式传送聚合带上，聚合过程中保持二氧化碳气体的持续通入，聚合后形成蓬松多孔的胶块，接着切胶，造粒，干燥，研磨后得到阴离子聚丙烯酰胺产品，分子量为1217万，溶解时间为49min。
实施例2
将工业级丙烯酰胺（30%）286g、丙烯酸（70%）48.5g、去离子水60g加入烧杯中，加入NaOH（32%）调节pH值至6.0，然后加入引发剂2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮0.12g，偶氮二异丁基脒盐酸盐0.06g、偶氮二异丁腈0.14g、乙二胺四乙酸二钠0.2g、尿素5g，混合均匀后，加入盐酸或者液碱调节pH值至6.0，通入二氧化碳气体除氧后，加入2g干冰，密封聚合液，将烧杯放入紫外光照灯箱中光照引发聚合，聚合后形成蓬松多孔的胶块，接着切胶，造粒，干燥，研磨后得到阴离子聚丙烯酰胺产品，分子量为1412万，溶解时间为52min。
实施例3
将工业级丙烯酰胺（30%）3300kg、丙烯酸（70%）560kg、去离子水450kg加入配料釜中，加入NaOH（32%）调节pH值至6.0，然后加入引发剂2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮0.6kg，偶氮二异丁基脒盐酸盐0.3kg、偶氮二异丁腈0.2kg、乙二胺四乙酸二钠0.2kg、尿素5kg，混合均匀后，加入盐酸或者液碱调节pH值至6.0，通过除氧槽用二氧化碳除氧连续上料至带有紫外灯的密闭带式传送聚合带上，聚合过程中保持二氧化碳气体的持续通入，聚合后形成蓬松多孔的胶块，接着切胶，造粒，干燥，研磨得到阴离子聚丙烯酰胺产品，分子量为1056万，溶解时间为49min。
实施例4
将工业级丙烯酰胺（30%）390g、2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸117g、去离子水60g加入烧杯中，加入NaOH（32%）调节pH值至5.0，然后加入引发剂2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮0.07g，偶氮二异丁基脒盐酸盐0.1g、偶氮二异丁腈0.14g、乙二胺四乙酸二钠0.2g、尿素0.3g，混合均匀后，加入盐酸或者液碱调节pH值至5.0，通入二氧化碳气体除氧后，加入1g干冰，密封聚合液，将烧杯放入紫外光照灯箱中光照引发聚合，聚合后形成蓬松多孔的胶块，接着切胶，造粒，干燥，研磨后得到阴离子聚丙烯酰胺产品，分子量为1532万，溶解时间为52min。
实施例5
将工业级丙烯酰胺（30%）435g、丙烯酸（70%）16g、去离子水20 g加入烧杯中，加入NaOH（32%）调节pH值至6.0，然后加入引发剂2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮0.065g，偶氮二异丁基脒盐酸盐0.07g、偶氮二异丁腈0.14g、乙二胺四乙酸二钠0.2g、尿素0.3g，混合均匀后，加入盐酸或者液碱调节pH值至6.0，通入二氧化碳气体除氧后，加入0.2g碳酸氢铵，密封聚合液，将烧杯放入紫外光照灯箱中光照引发聚合，聚合后形成蓬松多孔的胶块，接着切胶，造粒，干燥，研磨后得到阴离子聚丙烯酰胺产品，分子量为1209万，溶解时间为54min。
实施例6
将工业级丙烯酰胺（30%）4350kg、丙烯酸（70%）156kg、去离子水280kg加入配料釜中，加入NaOH（32%）调节pH值至6.0，然后加入引发剂2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮0.45kg，偶氮二异丁基脒盐酸盐0.2kg、偶氮二异丁腈0.2kg、乙二胺四乙酸二钠0.2kg、尿素2.8kg，混合均匀后，加入盐酸或者液碱调节pH值至6.0，通过除氧槽用二氧化碳除氧连续上料至带有紫外灯的密闭带式传送聚合带上，聚合过程中保持二氧化碳气体的持续通入，聚合后形成蓬松多孔的胶块，接着切胶，造粒，干燥，研磨后得到阴离子聚丙烯酰胺产品，分子量为1182万，溶解时间为47min。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：将丙烯酰胺单体和阴离子型单体混合后，第一次调节pH值，接着加入光引发剂和偶氮类引发剂，第二次调节pH值，然后通入CO2除氧，再加入发泡剂或继续通入CO2，最后通过所述光引发剂光照引发及所述偶氮类引发剂接力引发后得到聚丙烯酰胺胶块，再经过切胶、造粒、烘干、研磨筛分后制得粉状聚丙烯酰胺产品。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：所述阴离子型单体包括丙烯酸和/或2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：所述发泡剂由硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵、干冰中的一种或一种以上组成。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：所述光引发剂由2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或一种以上组成。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：所述偶氮类引发剂由偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异丁腈中的一种或一种以上组成。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：加入氢氧化钠溶液第一次调节pH值至5-6。
7.根据权利要求1所述的一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：加入盐酸或碱液第二次调节pH值5-6。
8.一种高浓度阴离子聚丙烯酰胺，由权利要求1-7中任一项所述的合成方法制得。
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