CN1824682A

CN1824682A - 特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法

Info

Publication number: CN1824682A
Application number: CN 200510037817
Authority: CN
Inventors: 陶有和
Original assignee: JIANGDU CITY CHEMICAL PLANT
Current assignee: JIANGDU CITY CHEMICAL PLANT
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-08-30

Abstract

本发明涉及一种特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法，由丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵水溶液共聚合，包括单体精制、纯化，加入多元引发剂、添加剂，经聚合、保温、造粒、干燥、粉碎、筛分等步骤所组成，可制备分子量2300万、溶解速度≤30分钟的特高分子阳离子聚丙烯酰胺，该方法操作方便，适于规模化生产，制得的产品使用效果显著，性能优越，可作为市政工程、油田污水处理，化工、印染、造纸、炼油等行业的污水和废水处理及制作水产养殖业的净水剂等。具有极强的除浊、除色、除臭及消除一些菌害物质的能力，并有降低COD、BOD、SS功能，尤其对高浊度、高污染水体系更为显著，大大减轻了污染物的排放，产生巨大的环境效益和经济效益，具有显著的应用价值。

Description

特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法

技术领域：

本发明涉及一种特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法，属化工技术领域

背景技术：

目前，市售阳离子聚丙烯酰胺其分子量500-1000万，溶解速度1-3小时，残余单体及不溶物含量高。其制备方法以丙烯酰胺与阳离子单体按不同比例混合，一般采用水溶液共聚法，于体系中通入氮气除氧，加入氧化一还原剂(过硫酸盐——亚硫酸钠或硫酸亚铁)，也有加入高温阶段起引发作用的水溶性偶氮盐，聚合浓度一般为40％，于30-40℃温度引发聚合，所用工艺设备为箱式或薄片聚合，并进行保温，以降低残余单体含量。所得聚合物凝胶粘度大，分子量不高，而不能进行造粒。物料放于托盘中分层进入烘箱，鼓热风干燥，由于物料静态相互粘结为一体，导致分子量降解严重，因局部受热产品溶解性差，不溶物含量高，存在聚合周期长、干燥能耗高、产量小、产品质量不够稳定。

发明内容：

本发明的目的是提供一种特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法。

本发明以丙烯酰胺与(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵水溶液共聚合法。

本发明采用的丙烯酰胺水溶液单体经D113(大孔弱酸性丙烯酸系树脂)、001×7(强酸性苯乙烯系树脂)、201×7(强碱性苯乙烯系树脂)离子交换树脂精制，(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵经醋酸丁酯抽提纯化，以防止单体杂质阻聚及一些杂质在共聚合中产生交联，形成聚合物的不溶或难溶。将丙烯酰胺水溶液与阳离子单体按比例混合均匀，可制备不同阳离子度的产品，采用近似绝热水溶液共聚合工艺，聚合体系中，通入高纯氮(99.999％)除氧。

本发明聚合体系中加入的添加剂有：螯合剂为乙二胺四乙酸二钠，链转移剂为甲酸钠、链增长剂为β-2甲氨基丙腈、链调节剂为乙二胺，按加入共聚单体重量百分比计分别为0.01％-0.25％，0.015％-0.25％，0.15％-2.5％，0.02％-0.5％。

本发明采用过硫酸盐、亚硫酸盐、水溶性有机偶氮盐多元引发剂，过硫酸盐包括过硫酸钾、过硫酸胺，亚硫酸盐包括亚硫酸钠、亚硫酸氢钠，水溶性有机偶氮盐为偶氮脒基丙烷盐酸盐，按加入共聚单体重量百分比计分别为0.005％-0.15％，0.005％-0.15％，0.01％-1％。过硫酸盐引发剂链转移作用强，单独使用，其获得的阳离子聚丙烯酰胺分子量低，水溶性偶氮盐链转移作用弱，能提高共聚物的分子量，但其低温活性差。加入链增长剂、链调节剂、链转移剂，而有效地保持体系的高聚合速率及单体的转化率，促进链增长，抑制分子间的交联，使反应平稳进行，以获得特高分子阳离子聚丙烯酰胺，且溶解速度快，残余单体低。

共聚合单体水溶液浓度控制在25-40％，聚合起始温度10-30℃，聚合时间2-8小时，保温时间1-6小时。

聚合物凝胶的出料、造粒、干燥为生产中的一大难题。对适于水溶液近似绝热聚合工艺的聚合釜内壁采用硅橡胶防粘涂层，聚合保温后，以0.2-0.6mpa压缩空气压出物料，由于聚合物分子量很高，既粘又韧的凝胶呈硬橡胶状，物料经粗造粒，采用特制的聚丙烯酰胺造粒机造粒，造粒后的物料粒径0.2-0.5毫米。

本发明对所得到的特高分子阳离子聚丙烯酰胺胶粒，经高效防粘技术处理，于60-90℃热风下，呈流化态进行热风干燥0.3-3小时，适用的设备有穿流迥转干燥器、振动流化床干燥器。干燥后的物料经粉碎、筛分得特高分子阳离子聚丙烯酰胺产品。其主要技术性能指标：

分子量≥2300万固含量≥90％

理论阳离子度(mol)：30-70％溶解速度≤30分钟

残余单体≤0.1％不溶物≤1％

本发明有如下的明显效果和优点：

1、采用的引发体系及添加剂，能获得特高分子、溶解性好的阳离子聚丙烯酰胺胶体。

2、聚合设备内壁采用硅橡胶涂层，凝胶通过0.2-0.6mpa压缩空气可顺利压出。

3、经造粒后的胶粒，采用高效防粘技术处理，进行热风干燥过程中处松散状态，其干燥能力大、速度快、温度适宜、能耗低，干燥过程中分子量降解小，产品溶解性能好。

本发明制备的阳离子聚丙烯酰胺具有如下特点：

1、本发明的特高分子阳离子聚丙烯酰胺溶解速度快(≤30分钟)、残余单体低、不溶物低、阳离子度一般在30-70％之间。

2、经应用试验，具有强烈的吸附架桥及强电荷中和作用，其用量省，仅为普通阳离子高分子絮凝剂的1/2-1/3，所形成的絮体大而坚实，沉降速度快，易于脱水处理，便于操作。

本发明的特高分子阳离子聚丙烯酰胺可作为市政工程、油田污水处理，化工、印染、造纸、炼油等行业的污水和废水处理及制作水产养殖业的净水剂等。具有极强的除浊、除色、除臭及消除一些菌害物质的能力，并有降低COD、BOD、SS功能，尤其对高浊度、高污染水体系更为显著，大大减轻了污染物的排放，产生巨大的环境效益和经济效益，具有显著的应用价值。

具体实施方式

实施例1：

将经离子交换树脂精制后的丙烯酰胺水溶液391kg(浓度26％)，与经醋酸酯溶剂抽提后的甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵254kg(浓度为78％)，无离子水355kg，加入聚合釜内，调整起始温度18℃，以共聚单体总重量的百分比(下同)依次加入乙二胺四乙酸二钠0.024％、甲酸钠0.024％、β-二甲氨基丙腈0.2％、乙二胺0.12％，通入高纯氮除氧30分钟后，加入过硫酸铵0.01％、亚硫酸氢钠0.01％、2，2’-偶氮(2-脒基丙烷)二盐酸盐0.05％，继续通氮10分钟后，关闭所有阀门，进行聚合反应4小时，当反应不再升温时，进行保温2小时后用0.3mpa压缩空气将胶体压出进行粗造粒、特制的造粒机造粒，得到粒径0.4毫米颗粒胶体，采用高效防粘技术处理，进入流化态热风干燥器内，1小时后经粉碎、筛分，得到的阳离子聚丙烯酰胺，其产品性能指标：分子量2350万、固含量90％、溶解速度28分钟、残余单体＜0.1％。

实施例2：

丙烯酰胺水溶液395kg(浓度27％)，丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵248kg(浓度为78％)，无离子水357kg，加入聚合釜内，添加剂及引发剂加量，工艺过程同实施例1。其产品性能指标：分子量2480万、固含量91％、溶解速度27分钟、残余单体＜0.1％。

Claims

1、特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法，由单体精制、纯化、水溶液共聚合，保温、造粒、干燥、粉碎、筛分等步骤组成。其特征在于以丙烯酰胺与(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵按不同比例混合的水溶液，通入高纯氮(99.999％)除氧，采用多元引发剂、添加剂，由近似绝热聚合工艺而制得。

2、根据权利要求1所述的特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法，其特征是聚合体系中加入的添加剂：螯合剂为乙二胺四乙酸二钠、链转移剂为甲酸钠、链增长剂为β-二甲氨基丙腈、链调节剂为乙二胺，其加入量分别为共聚单体总重量的：0.01％-0.25％、0.015％-0.25％、0.15％-2.5％、0.02％-0.5％。

3、根据权利要求1所述的特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法，其特征是聚合体系加入的引发剂：过硫酸盐、亚硫酸盐、水溶性有机偶氮盐，其加入量分别为共聚单体总重量的：0.005％-0.15％、0.005％-0.15％、0.01％-1％。

4、根据权利要求1所述的特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法，其特征在于水溶液共聚合的单体浓度为25-40％，起始温度10-30℃，聚合时间2-8小时，保温时间1-6小时。

5、根据权利要求1所述的特高分子阳离子聚丙烯酰胺制备方法，其特征在于近似绝热聚合的聚合釜采用硅橡胶防粘涂层。