一种两性聚丙烯酰胺分散液的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水溶性聚合物的技术领域，具体涉及一种两性聚丙烯酰胺分散液的制备方法。
【背景技术】
[0002]两性聚丙烯酰胺由于其分子中同时含有阴、阳离子基团使其应用范围变的越来越广泛，与仅含有阴离子基团或阳离子基团的单性聚丙烯酰胺相比，不仅同时具备二者的综合性能，而且有明显的反聚电解质效应和PH适应范围广等特点，两性聚丙烯酰胺制备方法有水溶液聚合、乳液聚合法、反相乳液聚合、分散聚合等。分散聚合既具有乳液聚合反应速度快、分子质量高的特点，又具有溶液聚合工艺简单、操作方便的优势。而且分散聚合体系还具有表观黏度低、稳定性(放置稳定性、机械稳定性及冻融稳定性)好、传热方便和分散剂类型可以任意选择等优点。所得聚合产物溶解速度快，不需要提前溶解，可以即用即溶，使用方便。早期对丙烯酰胺分散聚合的研宄中，用醇/水混合溶液作为反应介质，以达到沉析、分散聚合物颗粒的作用，其中醇类主要采用甲醇、乙醇等。由于反应体系中存在易燃的有机溶剂，给操作上带来一定的危险。
[0003]分散聚合法制备阴离子型聚丙烯酰胺和阳离子聚丙烯酰胺报道较多，这两种聚合物由于只具有单一离子性而使其在诸多领域的应用受到限制，两性聚丙烯酰胺具有的广泛适用性使研宄者越来越关注，通过分散聚合法获得的两性聚丙烯酰胺分散液在市场上比较少见，目前大多处于研宄阶段。
[0004]文献I [李宇，陈俊耿，杨俊峰，彭晓宏.两性聚丙烯酰胺“水包水”乳液的制备[J].精细化工，2012，29(11):1112-1116, 1136.]中介绍了以两性单体N，N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)氨基丙磺酸内盐(DMAPS)和丙烯酰胺(AM)为聚合单体，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)为分散稳定剂制备两性聚丙烯酰胺；文献2[吉春艳，李宇，杨俊峰，彭晓宏.分散聚合法制备两性聚丙烯酰胺“水包水”乳液絮凝剂[J].石油化工，2014，43(1):61-67.]中介绍了以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸(AA)、AM为共聚单体，PDMC为分散稳定剂，制备了两性聚丙烯酰胺“水包水”乳液；文献3[刘含雷，武玉民.两性聚丙烯酰胺水分散体系的制备[J].青岛科技大学学报(自然科学版)，2010，31 (4):371-375.]中介绍了以DMC、AA、AM为单体，PDMC为分散稳定剂制备了两性聚丙烯酰胺；文献4[沈忠，连虹艳，周艺峰，聂王焰.硫酸铵水溶液中分散聚合法制备两性共聚物P (AM-co-AA-co-DAC-co-DMC) [J],高分子学报，2010(5):530-535.]利用分散聚合技术，在硫酸铵水溶液中以AM、AA、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、DMC为单体，合成了两性共聚物P (AM-co-AA-co-DAC-co-DMC);文献5 [项盛，徐昆，张文德，王丕新.盐水介质中分散聚合法制备两性聚电解质的研宄[J].化工新型材料，2007，35(11):40-41, 51]中介绍了以聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDAC)作为分散稳定剂，AA、DMC、AM在硫酸铵水溶液中通过分散共聚合，制备了稳定分散聚合物。
[0005]目前研宄所获得的两性聚丙烯酰胺分散液大多特性粘数不高，低分子量导致应用效果不尽理想；其使用的分散体系大多为单一阳离子型聚合物，产品稳定性差；同时，其聚合过程中使用了较大量的无机盐，使得成本增加，有效物料含量降低。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:提供一种两性聚丙烯酰胺分散液的制备方法，该制备方法采用水和无机盐作为反应介质，不仅成本低，也能消除有机溶剂对环境污染的影响，合成过程简单，无三废产生；同时，制备过程中不需要特殊传热和搅拌设备，进一步降低成本。经该制备方法获得的两性聚丙烯酰胺分散液具有稳定性好，分子量高，溶解速度快，使用运输方便等特点。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:一种两性聚丙烯酰胺分散液的制备方法，其步骤为:将主功能单体置于包括两性分散稳定剂、螯合剂、PH调节剂、无机盐去离子水溶液形成的混合体系中，通过引发剂引发反应，经分散聚合法得到两性聚丙烯酰胺分散液；
[0008]所述的主功能单体由51.5-95mol%的非离子单体A、0.02-12mol%的非离子单体B、2-28mol%阳离子单体及l_12mol%的阴离子单体组成。
[0009]所述的非离子单体A为丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺，优选丙烯酰胺；
[0010]所述的非离子单体B为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)、丙烯酸二甲氨基乙酯(DA)、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、(N-3- 二甲基丙基)丙烯酰胺、(N-3- 二甲基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、烯丙基胺、二烯丙基胺、三烯丙基胺、丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、乙烯基吡啶中的一种或两种及两种以上形成的混合物。
[0011]所述的阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵(APTAC)、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(DABZ)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(DMBZ)中的一种或两种及两种以上形成的混合物；
[0012]所述的阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、衣康酸酐、马来酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基膦酸、烯丙基膦酸及上述酸或酸酐的水溶性碱金属盐中的一种或两种及两种以上形成的混合物。
[0013]所述的无机盐为氯化钠、氯化铵、硫酸钠、硫酸铵中的一种或两种及两种以上形成的混合物；无机盐用量占全部原料(整个反应体系)总质量的12-22wt%，优选15-20wt%。
[0014]所述的两性分散稳定剂为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵中的一种或两种及两种以上与丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、衣康酸酐、马来酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基膦酸、烯丙基膦酸或上述酸及酸酐的水溶性碱金属盐中的一种或两种及两种以上所形成的两性共聚物；
[0015]或者
[0016]所述的两性共聚物与聚烷撑二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡啶、聚乙烯亚胺、聚乙烯基琥珀酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯基-2-甲基咪唑啉、聚乙烯基咪唑、聚酰胺中的一种或两种及两种以上形成的复合物；两性分散稳定剂用量为主功能单体总重量的l-20wt %，优选 3_16wt %。
[0017]其中，聚烷撑二醇优选为聚乙二醇、聚丙二醇、环氧丙烷/环氧乙烷的嵌段共聚物，平均分子量为50-9000。
[0018]所述的pH调节剂为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、柠檬酸、乙酸、丙酸、己二酸、苯甲酸的一种或两种及两种以上形成的混合物，控制反应体系PH值为3.0-7.0o
[0019]所述的螯合剂为乙二胺四乙酸二钠盐和/或二乙烯三胺五乙酸钠盐，螯合剂用量占全部原料(整个反应体系)总质量的0.005-0.1%。
[0020]所述主功能单体置于的混合体系中还包括链转移剂；所述的链转移剂为C1-C4的低级脂肪醇、苄基醇、次磷酸钠、甲酸盐、烷基磺酸盐、(甲基)烯丙基磺酸盐、巯基乙醇或烷基硫醇中的一种或两种及两种以上形成的混合物，用量为主功能单体质量的0.01-1%。
[0021]所述的引发剂为偶氮类引发剂、过氧化物引发剂或由氧化剂和还原剂组成的氧化-还原引发剂，引发剂用量为主功能单体质量的0.001% -0.1wt% ；
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