CN1114628C - 超高分子量阴离子聚丙烯酰胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种超高分子量阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,包括将丙烯酰胺单体纯化,加碱和引发剂,同时通氮除氧,通氮除氧之前加入助剂,进行绝热均聚,然后进行水解,造粒,烘干和粉碎,其特征是所述的水解在微波场作用下进行,所述的助剂由螯合剂EDTA、链转移抑制剂甲酸钠和链增长剂β一二甲胺基丁腈所组成,所述的引发剂由过硫酸盐、偶氮二异丁腈和氨水组成,它们的加入量与丙烯酰胺单体的重量百分比分别为0.0005-0.001、0.001-0.002和0.01-0.02。本发明的方法投资少,水解速度快,生产周期短,分子量高,可达2800万-3600万,生产成本和耗能低,适于大规模产业化生产。
Description
本发明涉及一种聚丙烯酰胺,特别是涉及一种超高分子量阴离子聚丙烯酰胺的制备方法。
在96115823号专利中公开了一种高分子量阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,按该法,先将丙烯酰胺(AM)单体纯化,再加碱和多元引发剂,并通入二氧化碳控制聚合体系的pH值,进行绝热均聚,然后经水解,造粒,烘干和粉碎即得到产品。所用的多元引发剂由过硫酸盐、水溶性有机偶氮盐和氮三丙烯酰胺构成。聚合时间约4小时,在其水解一步用水蒸汽直接加热聚丙烯酰胺(PAM)胶体,胶体吸水溶解后变得粘稠,这样给后边的造粒和流化干燥造成困难,因而很难实现工业化生产,1996年进行中试后,也证明了这一点。按此法,聚丙烯酰胺的分子量只达到1600万。
本发明的目的是提供一种超高分子量阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,它能弥补现有方法的上述不足。
一种超高分子量阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,包括将丙烯酰胺单体纯化,加碱和引发剂,同时通氮除氧,通氮除氧之前加入助剂,进行绝热均聚,然后进行水解,造粒,烘干和粉碎,其特征是所述的水解在微波场作用下进行,所述的助剂由螯合剂EDTA、链转移抑制剂甲酸钠和链增长剂β-二甲胺基丁腈所组成,它们的加入量与丙烯酰胺单体的重量百分比分别为0.01-0.1、0.005-0.08和0.05-0.5;所述的引发剂由过硫酸盐、偶氮二异丁腈和氨水组成,它们的加入量与丙烯酰胺单体的重量百分比分别为0.0005-0.001、0.001-0.002和0.01-0.02。
本发明的方法投资少,水解速度快,生产周期短,分子量高,可达2800万-3600万,生产成本和耗能低,适于大规模产业化生产。
下面通过实施例说明本发明。
在配料釜中加入纯化过的10000kg重量百分浓度为25%丙烯酰胺的水溶液,加入Na2CO3325kg,搅拌溶解后降温至10℃,加入助剂即依次加入螯合剂EDTA0.25kg,链转移抑制剂甲酸钠1.0kg,链增长剂β-二甲氨基丁腈2.5kg,通氮除氧30分钟后,加入复合引发剂即分别加入过硫酸钾12.5g,偶氮二异丁腈25g、氨水250g,再通氮10分钟后,关闭所有阀门,进行聚合反应,3.5小时后釜内温度达到70℃,再用空气把PAM胶体压入微波水解反应器中,进行微波水解8分钟,微波水解反应的温度为85-100℃。最后进行切割造粒、流化干燥、振动研磨及筛分包装。其产品性能指标:固含量89%,分子量2910万,水解度23%,过滤比1.21,溶解时间1.2小时,残余单体含量0.015%,水不溶物0.08%。
本发明的一个特点是不需要控制反应体系的pH值。本发明所制备的超高分子量阴离子聚丙烯酰胺的水解度可在15-40%范围内任意调整,与此相应地加入Na2CO3的量与AM重量百分比为8-25,加入助剂量与AM重量百分比:EDTA为0.01-0.1,甲酸钠为0.005-0.08,β-二甲胺基丁腈为0.05-0.5。所用的复合引发剂由过硫酸盐、偶氮二异丁腈和氨水构成。过硫酸盐包括过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵,其加入量与丙烯酰胺单体重量的百分比:过硫酸盐为0.0005~0.001,偶氮二异丁腈为0.001~0.002,NH3水为0.01~0.02。过硫酸盐引发剂链转移作用强,若单独使用,难以获得超高分子量阴离子聚丙烯酰胺,但其活性高,易于低温引发聚合。偶氮二异丁腈链转移作用弱,能获得高分子量产品,但其低温活性差,聚合反应速率慢,NH3既是还原剂,又是链转移剂,它与前两种引发剂构成复合引发剂,控制聚合反应分段引发,平稳缓慢进行,确保超高分子量阴离子聚丙烯酰胺的合成。聚丙烯酰胺的水解度控制在15%~40%,聚合起始温度10~20℃,聚合时间2.5~3小时,聚合反应完成后,用空气将PAM胶体压入微波水解反应器中进行水解反应,水解反应时间为5~10分钟完成。其反应为:
水解反应完成后进行胶体造粒、流化床干燥、振动研磨和筛分包装。
现有方法用蒸汽直接加热PAM胶体,会造成PAM分子量降解和吸水溶解后变粘稠,导致无法造粒和流化干燥;在聚合釜夹套内通蒸汽间接加热PAM胶体,因PAM胶体导热性差,会造成釜中间的PAM水解不好和靠近釜壁的PAM分子量降解,如采用直径为1.8m的聚合釜加热4小时,聚合釜中间的PAM胶体从70℃才能升到85℃,而聚合釜壁长时间受热,会导致靠近釜壁的PAM过热,造成分子量降解。本发明采用微波水解的方法:极性分子在微波场作用下,以每秒几十亿次的速度改变分子的极性方向,分子之间产生类似于磨擦效应的碰撞,从而使物料温度上升。这种方法升温速度快,热效率高,并且加热均匀,使得水解反应在几分钟内即可完成。
Claims (2)
1、一种超高分子量阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,包括将丙烯酰胺单体纯化,加碱和引发剂,同时通氮除氧,通氮除氧之前加入助剂,进行绝热均聚,然后进行水解,造粒,烘干和粉碎,其特征是所述的水解在微波场作用下进行,所述的助剂由螯合剂EDTA、链转移抑制剂甲酸钠和链增长剂β-二甲胺基丁腈所组成,它们的加入量与丙烯酰胺单体的重量百分比分别为0.01-0.1、0.005-0.08和0.05-0.5;所述的引发剂由过硫酸盐、偶氮二异丁腈和氨水组成,它们的加入量与丙烯酰胺单体的重量百分比分别为0.0005-0.001、0.001-0.002和0.01-0.02。
2、如权利要求1所述的制造方法,其特征是所述的碱为Na2CO3,所加的量与丙烯酰胺的重量百分比为8-25;所述的聚合反应起始温度为10-20℃,聚合反应时间为2.5-3小时;聚合反应后,用空气将聚丙烯酰胺胶体压入微波水解反应器中进行水解反应,水解反应时间为5-10分钟。
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