专利名称：一种水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，属水溶性高分子合成领域。
背景技术：
阴离子水溶性高分子物质被广泛的应用于工、农业生产的各个领域，阴离子的聚 丙烯酰胺更是在石油开采、水处理、造纸、选矿、水土保持等领域发挥了巨大的作用。
现有的阴离子聚丙烯酰胺为粉状或乳液状，粉状产品由于溶解速度慢而使用不方 便，乳液产品由于使用大量的油作为溶剂，不但生产不安全、经济性差，而且会有二次污染。
水分散法制备聚丙烯酰胺目前主要以阳离子型产品为主。国内的产品主要也是阳 离子型。原因是阳离子型产品合成技术比阴离子产品容易的多。因为做阴离子水分散聚合 用到的阴离子单体丙烯酸比做阳离子水分散聚合用到的阳离子单体的分子量小的多，丙烯 酸单体在聚合时发热量大，反应难以控制，难以得到均匀稳定的分散产品。现有采用水分散
法制备聚丙烯酰胺的方法中，引发体系为复合引发体系，分散剂为聚乙二醇20000、聚乙烯 吡咯烷酮、甘油等。该方法存在的欠缺是反应时间较长；采用复合引发体系制备水分散型 产品使反应变得复杂，难以控制；聚乙二醇20000、聚乙烯吡咯烷酮、甘油等作为分散剂制 备的产品分子量低，同时产品稳定性差，放置后容易产生沉淀和分层。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单的、易于控制的水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备
方法，由该方法制备的产品分散均匀，质量稳定，分子量高，溶解速度快。 实现本发明目的的技术方案如下 —种水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤 a、按重量百分比取硫酸铵或硫酸钠30 40%、氯化钠0. 1 5%、脱盐水55 69.9%均匀混合，制得盐水； b、搅拌中，按重量百分比将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或丙烯酰胺15 25%溶 于脱盐水70 90%中，在温度40 5(TC，通氮气下，加入与总质量比为l_5ppm的偶氮异 丁脒盐酸盐，保持搅拌，反应4 5小时，获得分散剂； c、按重量百分比取丙烯酰胺50 98%、丙烯酸1 40%、2_丙烯酰胺_2_甲基 丙磺酸0. 5 5%、有机酸0. 1 5%与盐水混合，使加入的丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰 胺-2-甲基丙磺酸、有机酸之和的总浓度达到15% 30%，充分搅拌并降温至01:，用强碱 调ra值至5 9，完成配料； d、将分散剂、鏊合剂，链转移剂与配料在反应釜中混合后，通氮气10 30分钟，同 时升高反应温度至35 4(TC，然后第一次加入氧化剂，5分钟后加入还原剂，继续通氮保 护，反应3 5小时后第二次加入氧化剂，继续控制温度在30 4(TC之间，反应时间5 8 小时；
e 、升温至43 47 °C熟化4 8小时，放料过筛得均匀的产品。 分散剂的用量按重量为单体丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、有机
酸重量之和的1 12%。 有机酸为衣康酸或乙二酸等不饱和一元或多元酸。 鏊合剂是乙二胺四乙酸二钠，链转移剂是甲酸钠，氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵， 还原剂为亚硫酸钠或亚硫酸氢钠，它们与单体丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺 酸、有机酸之和的质量比分别为鏊合剂10 100卯m、链转移剂10 500ppm、氧化剂5 100ppm、还原齐U 1 50ppm。 第一次加入氧化剂和第二次加入氧化剂的量各为总量的50%。
调ra值的强碱是氢氧化钠或氢氧化钾，ra值的最佳值是6 8。 本发明采用分散剂及分段加入引发剂、分段控温的方法很好的解决了阴离子水分 散聚丙烯酰胺聚合难以控制的问题，制得的产品分散均匀，质量稳定，分子量高，溶解速度 快。本发明以盐水为溶剂，其不但成本低、安全性好，而且无任何污染，是目前为止最环保最 节能的聚丙烯酰胺生产方法。
具体实施例方式
以下结合几个实施例进一步说明本发明。
实施例1 : a、在配料釜中加入硫酸铵900公斤、氯化钠50公斤、脱盐水1710公斤，搅拌30分 钟，使硫酸铵和氯化钠充分溶解，制得盐水； b、搅拌中，在反应釜中将14公斤2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或丙烯酰胺溶于56 公斤的脱盐水中，控制温度40-5(TC，通氮气保护，加入偶氮异丁脒盐酸盐0. 35克，保持搅 拌转速30 40rpm，反应5小时，获得分散剂； c、取丙烯酰胺560公斤、丙烯酸130公斤、2_丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸6. 5公斤、
衣康酸2公斤加入到配料釜中与盐水混合，充分搅拌并降温至ot:，用氢氧化钠调ra值至
6. 5，完成配料； d、将配好的料转移至反应釜中，开启搅拌，搅拌转速控制在30-50rpm，将制得的 70公斤分散剂加入反应釜，将鏊合剂_乙二胺四乙酸二钠18克，链转移剂_甲酸钠15克 加入反应釜中，通氮气20分钟，同时升高反应釜内液体温度至35-4(TC，第一次加入氧化 剂_过硫酸铵4克，5分钟后加入还原剂-亚硫酸氢钠4克，继续通氮保护，反应5小时后第 二次加入氧化剂过硫酸铵4克，继续控制温度在30-4(TC之间，反应时间7. 5小时；
e、升温至43 47。C熟化5小时，放料过20目筛得均匀的水分散阴离子聚丙烯酰 胺产品。 该产品分子量为1900万；粒径平均5微米，颗粒均匀，稳定放置3个月不分层；溶
解速度为io分钟溶完。 实施例2 : a、在配料釜中加入硫酸铵850公斤、氯化钠5公斤、脱盐水1800公斤，搅拌30分 钟，使硫酸铵和氯化钠充分溶解，制得盐水； b、搅拌中，在反应釜中将10公斤丙烯酰胺溶于40公斤的脱盐水中，控制温度40 50°C ，通氮气保护，加入偶氮异丁脒盐酸盐0. 25克，保持搅拌转速30-40rpm，反应5小 时，获得分散剂； c、取丙烯酰胺580公斤、丙烯酸90公斤、2_丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸7公斤、衣康
酸3.5公斤加入到配料釜中与盐水中混合，充分搅拌并降温至ot:，用氢氧化钠调ra值至
6. 5，完成配料； d、将配好的料转移至反应釜中，开启搅拌，搅拌转速控制在30 50rpm，将制得的 50公斤分散剂加入反应釜，将鏊合剂_乙二胺四乙酸二钠30克、链转移剂_甲酸钠24克 加入反应釜中，通氮气20分钟，同时升高反应釜内液体温度至35-4(TC，第一次加入氧化 剂_过硫酸铵10克，5分钟后加入还原剂-亚硫酸氢钠10克，继续通氮保护，反应5小时后 第二次加入氧化剂_过硫酸铵10克，继续控制温度在30-4(TC之间，反应时间8小时；
e、升温至43 47。C熟化6小时，放料过20目筛得均匀的水分散阴离子聚丙烯酰 胺产品。
该产品分子量为1750万；粒径平均10微米，颗粒均匀，放置15天没有分层；溶解 速度为12分钟溶完。
实施例3 : a、在配料釜中加入硫酸铵900公斤、氯化钠3公斤、脱盐水1950公斤，搅拌30分 钟，使硫酸铵和氯化钠充分溶解，制得盐水； b、搅拌中，在反应釜中将12公斤2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或丙烯酰胺溶于48 公斤的脱盐水中，控制温度40 5(TC，通氮气保护，加入偶氮异丁脒盐酸盐0. 2克，保持搅 拌转速30 40rpm，反应5小时，获得分散剂； c、取丙烯酰胺500公斤、丙烯酸240公斤、2_丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸25公斤、乙 二酸12公斤加入到配料釜中与盐水中混合，充分搅拌并降温至ot:，用氢氧化钾调Kl值至 7，完成配料； d、将配好的料转移至反应釜中，开启搅拌，搅拌转速控制在30 50rpm，将制得的
60公斤分散剂加入反应釜，将鏊合剂_乙二胺四乙酸二钠60克、链转移剂_甲酸钠200克
加入反应釜中，通氮气20分钟，同时升高反应釜内液体温度至35 4(TC，第一次加入氧化
剂过硫酸钾25克，5分钟后加入还原剂亚硫酸钠25克，继续通氮保护，反应4小时后第二次
加入氧化剂过硫酸钾25克，继续控制温度在30 4(TC之间，反应时间5小时； e、升温至43 47。C熟化5小时；放料过20目筛得均匀的水分散阴离子聚丙烯酰
胺产品。 该产品分子量为820万；粒径平均90微米，颗粒均匀，保存了 1个月没分层，稳定 性较好；溶解速度为10分钟溶完。 由上述实施例可见，本发明获得的产品分子量在800-2200万之间；粒径小于10微 米，颗粒均匀，稳定性好；溶解速度在15分钟之内。
权利要求
一种水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于包括以下步骤a、按重量百分比取硫酸铵或硫酸钠30～40％、氯化钠0.1～5％、脱盐水55～69.9％均匀混合，制得盐水；b、搅拌中，按重量百分比将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或丙烯酰胺15～25％溶于脱盐水70～90％中，在温度40～50℃，通氮气下，加入与总质量比为1～5ppm的偶氮异丁脒盐酸盐，保持搅拌，反应4～5小时，获得分散剂；c、按重量百分比取丙烯酰胺50～98％、丙烯酸1～40％、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸0.5～5％、有机酸0.1～5％与盐水混合，使加入的丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、有机酸之和的总浓度达到15％～30％，充分搅拌并降温至0℃，用强碱调PH值至5～9，完成配料；d、将分散剂、鏊合剂，链转移剂与配料在反应釜中混合后，通氮气10～30分钟，同时升高反应温度至35～40℃，然后第一次加入氧化剂，5分钟后加入还原剂，继续通氮保护，反应3～5小时后第二次加入氧化剂，继续控制温度在30～40℃之间，反应时间5～8小时；e、升温至43～47℃熟化4～8小时，放料过筛得均匀的产品。
2. 根据权利要求1所述的水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于分散剂 的用量按重量为单体丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、有机酸重量之和的 1 12%。
3. 根据权利要求1所述的水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于有机酸为衣康酸或乙二酸。
4. 根据权利要求1所述的水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，鏊合剂是乙二胺四乙 酸二钠，链转移剂是甲酸钠，氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵，还原剂为亚硫酸钠或亚硫酸氢 钠，它们与单体丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、有机酸之和的质量比分别 为鏊合剂10 100ppm、链转移剂10 500ppm、氧化剂5 100ppm、还原剂1 50ppm。
5. 根据权利要求1所述的水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，第一次加入氧化剂和 第二次加入氧化剂的量各为总量的50%。
6. 根据权利要求1所述的水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，调K1值的强碱是氢氧 化钠或氢氧化钾，ra值的最佳值是6 8。
全文摘要
一种水分散阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤将硫酸铵、硫酸钠、氯化钠、脱盐水混合，制得盐水；将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或丙烯酰胺溶于脱盐水中，加入偶氮异丁脒盐酸盐，反应后得分散剂；将丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、有机酸与盐水混合并降温，调pH值，获得配料；将分散剂、螯合剂，链转移剂与配料混合，在通氮中依次加入第一次氧化剂、还原剂、第二次氧化剂，控温下反应；升温后熟化，放料过筛得均匀的产品。本发明提供的方法成本低、安全性好，而且无任何污染，所获得的产品分散均匀，质量稳定，分子量高，溶解速度快。
文档编号C08F220/56GK101735385SQ20091018592
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月13日 优先权日2009年12月13日
发明者吴延粉, 李昌龙, 王政, 王林, 陈胜环 申请人:安徽省天润功能高分子工程研究有限公司