专利名称：共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺生产的新方法，为化学合成技术。
背景技术：
目前，共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的基本生产方法是由丙烯酰胺单体和阳离子单体配成一定浓度的水溶液混合单体，经化学引发剂引发自由基共聚合成，然后干燥、粉碎得产品。引发体系一般采用氧化-还原体系，或以氧化-还原体系及偶氮化合物组成的复合引发体系。反应聚合过程控制难度大，不易掌握，并且对聚合所得产品的质量更是无法控制，产品分子量中等，一般在800万以下，多在300万至500万之间，而且产品水溶性差，水溶时间长，需要60～90分钟，又水溶液不稳定，放置48小时即有水解变质，失去应有的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产粉状阳离子型聚丙烯酰胺的新方法，反应聚合过程容易控制，制得的产品质量好，分子量大且可以控制，水溶性能好，性能稳定。
本发明所述的共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产方法，由丙烯酰胺单体和阳离子单体经引发聚合生成，然后干燥、粉碎得产品，其聚合反应液中添加有光敏剂，聚合引发采用光引发。
光引发具有反应平稳，放热少，易控制等特点，便于工业化使用操作。
其中光敏剂由过硫酸盐、NaHSO2·CH2O·2H2O、偶氮化合物和络合剂组成，引发采用光为紫外线光；过硫酸盐用量为丙烯酰胺单体重量的0.05～0.25/万、NaHSO2·CH2O·2H2O用量为丙烯酰胺单体重量的0.05～0.25/万、偶氮化合物用量为丙烯酰胺单体重量的0.5～5/万、络合剂用量为丙烯酰胺单体重量的0.25～2.5/万；过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾等，偶氮化合物为V50或J50(由日本三菱公司生产)等，络合剂为EDTA二钠或四钠盐等。
紫外线光光源可以由金属卤化物灯或紫外线灯提供。光源最好均匀分布，距液面距离控制为15～30cm，一般光照时间为4～8小时即可。
在聚合反应液中，还添加有丙烯酰胺单体重量0～5％的链调节剂，以调节控制产品分子量的大小，制得的产品分子量在100万至1600万之间可控。链调节剂优选为异丙醇、硫醇类化合物等。
本发明中，光引发聚合后的胶块需经过捏合处理，并在捏合过程中添加丙烯酰胺单体重量2～10％的稳定剂，以改善产品的稳定性，其水溶液常温下放置45天不变质。试验选用稳定剂为硫代硫酸钠、五氨络合物TEPA和硫脲中的一种。
聚合反应液的PH值控制为3～5，用酸、碱进行调节，常用酸有盐酸、硫酸、柠檬酸、丁二酸、癸二酸、草酸、己二酸等，常用的碱有氢氧化钠、碳酸钠等。
聚合反应液的温度控制为5～60℃。
聚合反应使用的阳离子单体有丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐MC80、SMC、甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐DMC、二甲基二烯丙基氯化铵DMDAAC等。
其它聚合反应情况，如充氮、捏合、干燥、粉碎操作等，同现有技术基本相同，不再赘述。
所用各种原料均市场有售，直接购买即可。原料纯度为工业纯即可。
本发明采用光引发的方法来生产粉状阳离子型聚丙烯酰胺，反应聚合过程容易控制，反应条件宽松，混合单体的浓度可以在较宽的范围内调整(重量浓度可以为15％～60％)，聚合温度可以在5～60℃的范围内调节；聚合中添加的链调节剂，可以有效地控制产品分子量，制得的产品质量好，分子量大；稳定剂的加入，防止了聚合物在后期干燥过程中粘度降解，进一步改善了水溶性和稳定性，产品在45分钟之内即能完全溶解，水溶液常温放置45天不变质。本发明方法易于工业应用。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1本发明所述的共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产方法如下(1)根据所用阳离子单体种类和其阻聚剂成分，尽量去除单体中的阻聚剂，丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐MC80的阻聚剂可用升温至60℃保持一定时间的方法去除，为常规操作方法。
(2)将丙烯酰胺单体用去离子水配成水溶液，一般按照35％的重量浓度配制，用离子交换柱进行离子交换，至电导率小于10us/cm，测其浓度，并以其浓度计算1吨混合单体水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入带有搅拌装置的可调节温度的不锈钢配料釜中，按反应要求的阳离子摩尔比计量阳离子单体的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去离子水调节配料釜中的混合单体(两种单体的混合)浓度为35％。
(3)边搅拌边调节温度至40℃～50℃。
(4)用盐酸或碳酸钠调节混合溶液的PH值为4。
(5)将丙烯酰胺单体重量5％的链调节剂异丙醇和下列组成的光敏剂用去离子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏剂组成以丙烯酰胺单体重量为基数的各组分量分别为过硫酸铵0.2/万、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.2/万、偶氮化合物V50 3/万、络合剂EDTA二钠1.5/万。
(6)从配料釜底部充氮气30分钟，为常规操作，用于除去溶液中的溶解氧。
(7)放料至110×110×60cm的聚合槽中，落下灯罩，灯罩中均匀排放36w的紫外线灯管7支，光源距离液面20cm，开通紫外线光灯，光照6小时，聚合结束。
(8)取出胶块，投入到不锈钢捏合机中，开动机器进行捏合，60分钟内均匀加入丙烯酰胺单体重量5％的稳定剂硫脲，继续捏合30分钟出料，再进入造粒机造粒。
(9)将造粒后的胶粒送进干燥设备中进行干燥。干燥设备以振动流化床、穿流回转干燥器和单循环振动干燥器效率最高。干燥温度初期控制在125℃之内，后期控制在100℃之内，干燥至水分含量低于12％时，出料降温至常温。
(10)将干燥降温后的物料喂入粉碎机进行粉碎，经筛粉、包装得成品。
获得的产品分子量为110万，水溶性好，30分钟即可全部溶解。
实施例2本发明所述的共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产方法如下(1)根据所用阳离子单体种类和其阻聚剂成分，尽量去除单体中的阻聚剂，丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐MC80的阻聚剂可用升温至60℃保持一定时间的方法去除。
(2)将丙烯酰胺单体用去离子水配成水溶液，一般按照40％的重量浓度配制，用离子交换柱进行离子交换，至电导率小于10us/cm，测其浓度，并以其浓度计算1吨混合单体水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入带有搅拌装置的可调节温度的不锈钢配料釜中，按反应要求的阳离子摩尔比计量阳离子单体的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去离子水调节配料釜中的混合单体浓度为15％。
(3)边搅拌边调节温度至6℃～8℃。
(4)用盐酸或碳酸钠调节混合溶液的PH值为4。
(5)将下列组成的光敏剂用去离子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏剂组成以丙烯酰胺单体重量为基数的各组分量分别为过硫酸铵0.15/万、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.15/万、偶氮化合物V50 3.5/万、络合剂EDTA二钠1/万。
(6)从配料釜底部充氮气30分钟，除去溶液中的氧气。
(7)放料至110×110×60cm的聚合槽中，落下灯罩，灯罩中均匀排放36w的紫外线灯管7支，光源距离液面20cm，开通紫外线光灯，光照6小时，聚合结束。
(8)取出胶块，投入到不锈钢捏合机中，开动机器进行捏合，60分钟内均匀加入丙烯酰胺单体重量5％的稳定剂硫脲，继续捏合30分钟出料，再进入造粒机造粒。
(9)将造粒后的胶粒送进干燥设备中进行干燥。干燥设备以振动流化床、穿流回转干燥器和单循环振动干燥器效率最高。干燥温度初期控制在125℃之内，后期控制在100℃之内，干燥至水分含量低于12％时，出料降温至常温。
(10)将干燥降温后的物料喂入粉碎机进行粉碎，经筛粉、包装得成品。
获得的产品分子量为1530万，水溶性好，30分钟即可全部溶解。
实施例3本发明所述的共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产方法如下(1)将丙烯酰胺单体用去离子水配成水溶液，一般按照45％的重量浓度配制，以其浓度计算1吨混合单体水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入带有搅拌装置的可调节温度的不锈钢配料釜中，按反应要求的阳离子摩尔比计量阳离子单体丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐SMC的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去离子水调节配料釜中的混合单体(两种单体的混合)浓度为45％。
(2)边搅拌边调节温度至20℃～30℃。
(3)用盐酸或碳酸钠调节混合溶液的PH值为4。
(5)将丙烯酰胺单体重量5％的链调节剂异丙醇和下列组成的光敏剂用去离子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏剂组成以丙烯酰胺单体重量为基数的各组分量分别为过硫酸钾0.2/万、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.2/万、偶氮化合物J50 3/万、络合剂EDTA二钠1.5/万。
(5)从配料釜底部充氮气30分钟。
(6)放料至120×110×60cm的聚合槽中，落下灯罩，灯罩中均匀排放36w的紫外线灯管8支，光源距离液面20cm，开通紫外线光灯，光照7小时，聚合结束。
(7)取出胶块，投入到不锈钢捏合机中，开动机器进行捏合，60分钟内均匀加入丙烯酰胺单体重量3％的稳定剂硫脲，继续捏合45分钟出料，再进入造粒机造粒。
(8)将造粒后的胶粒送进干燥设备中进行干燥。干燥设备以振动流化床、穿流回转干燥器和单循环振动干燥器效率最高。干燥温度初期控制在120℃之内，后期控制在100℃之内，干燥至水分含量低于12％时，出料降温至常温。
(9)将干燥降温后的物料喂入粉碎机进行粉碎，经筛粉、包装得成品。
获得的产品分子量为210万。
实施例4本发明所述的共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产方法如下(1)将丙烯酰胺单体用去离子水配成水溶液，一般按照42％的重量浓度配制，以其浓度计算1吨混合单体水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入带有搅拌装置的可调节温度的不锈钢配料釜中，按反应要求的阳离子摩尔比计量阳离子单体甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐DMC的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去离子水调节配料釜中的混合单体(两种单体的混合)浓度为50％。
(2)边搅拌边调节温度至25℃～30℃。
(3)用盐酸或碳酸钠调节混合溶液的PH值为5。
(4)将丙烯酰胺单体重量3.5％的链调节剂异丙醇和下列组成的光敏剂用去离子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏剂组成以丙烯酰胺单体重量为基数的各组分量分别为过硫酸钾0.2/万、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.2/万、偶氮化合物J50 3/万、络合剂四钠盐1.5/万。
(5)从配料釜底部充氮气30分钟。
(6)放料至120×110×60cm的聚合槽中，落下灯罩，灯罩中均匀排放36w的紫外线灯管8支，光源距离液面18cm，开通紫外线光灯，光照8小时，聚合结束。
(7)取出胶块，投入到不锈钢捏合机中，开动机器进行捏合，50分钟内均匀加入丙烯酰胺单体重量3％的稳定剂五氨络合物TEPA，继续捏合45分钟出料，再进入造粒机造粒。
(8)将造粒后的胶粒送进干燥设备中进行干燥。干燥设备以振动流化床、穿流回转干燥器和单循环振动干燥器效率最高。干燥温度初期控制在120℃之内，后期控制在100℃之内，干燥至水分含量低于12％时，出料降温至常温。
(9)将干燥降温后的物料喂入粉碎机进行粉碎，经筛粉、包装得成品。
获得的产品分子量为200万。
实施例5本发明所述的共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产方法如下(1)将丙烯酰胺单体用去离子水配成水溶液，一般按照40％的重量浓度配制，以其浓度计算1吨混合单体水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入带有搅拌装置的可调节温度的不锈钢配料釜中，按反应要求的阳离子摩尔比计量阳离子单体丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐SMC的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去离子水调节配料釜中的混合单体浓度为40％。
(3)边搅拌边调节温度至10℃～15℃。
(4)用盐酸或碳酸钠调节混合溶液的PH值为3。
(5)将下列组成的光敏剂用去离子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏剂组成以丙烯酰胺单体重量为基数的各组分量分别为过硫酸铵0.15/万、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.15/万、偶氮化合物J50 3.5/万、络合剂S四钠盐1/万。
(6)从配料釜底部充氮气35分钟。
(7)放料至120×120×60cm的聚合槽中，落下灯罩，灯罩中均匀排放36w的紫外线灯管7支，光源距离液面25cm，开通紫外线光灯，光照5小时，聚合结束。
(8)取出胶块，投入到不锈钢捏合机中，开动机器进行捏合，45分钟内均匀加入丙烯酰胺单体重量4％的稳定剂硫脲，继续捏合30分钟出料，再进入造粒机造粒。
(9)将造粒后的胶粒送进干燥设备中进行干燥。干燥设备以振动流化床、穿流回转干燥器和单循环振动干燥器效率最高。干燥温度初期控制在120℃之内，后期控制在100℃之内，干燥至水分含量低于12％时，出料降温至常温。
(10)将干燥降温后的物料喂入粉碎机进行粉碎，经筛粉、包装得成品。
获得的产品分子量为1230万。
实施例6本发明所述的共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产方法如下(1)根据所用阳离子单体种类和其阻聚剂成分，尽量去除单体中的阻聚剂，丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐MC80的阻聚剂可用升温至60℃保持一定时间的方法去除，为常规操作方法。
(2)将丙烯酰胺单体用去离子水配成水溶液，一般按照30％的重量浓度配制，以其浓度计算1吨混合单体水溶液所需丙烯酰胺的量，泵入带有搅拌装置的可调节温度的不锈钢配料釜中，按反应要求的阳离子摩尔比计量阳离子单体的用量，加入到丙烯酰胺溶液中去，用去离子水调节配料釜中的混合单体(两种单体的混合)浓度为35％。
(3)边搅拌边调节温度至8℃～18℃。
(4)用盐酸或碳酸钠调节混合溶液的PH值为5。
(5)将丙烯酰胺单体重量5％的链调节剂异丙醇和下列组成的光敏剂用去离子水溶解后，加入到配料釜中。
光敏剂组成以丙烯酰胺单体重量为基数的各组分量分别为过硫酸铵0.2/万、NaHSO2·CH2O·2H2O 0.2/万、偶氮化合物V50 3/万、络合剂四钠盐1.5/万。
(6)从配料釜底部充氮气30分钟，为常规操作，用于除去溶液中的溶解氧。
(7)放料至110×110×60cm的聚合槽中，落下灯罩，灯罩中均匀排放36w的紫外线灯管7支，光源距离液面20cm，开通紫外线光灯，光照6小时，聚合结束。
(8)取出胶块，投入到不锈钢捏合机中，开动机器进行捏合，50分钟内均匀加入丙烯酰胺单体重量4％的稳定剂硫脲，继续捏合30分钟出料，再进入造粒机造粒。
(9)将造粒后的胶粒送进干燥设备中进行干燥。干燥设备以振动流化床、穿流回转干燥器和单循环振动干燥器效率最高。干燥温度初期控制在125℃之内，后期控制在100℃之内，干燥至水分含量低于12％时，出料降温至常温。
(10)将干燥降温后的物料喂入粉碎机进行粉碎，经筛粉、包装得成品。获得的产品分子量为900万。
权利要求
1.一种共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产方法，由丙烯酰胺单体和阳离子单体经引发聚合生成，然后干燥、粉碎得产品，其特征在于聚合反应液中添加有光敏剂，聚合引发采用光引发。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于光敏剂由过硫酸盐、NaHSO2·CH2O·2H2O、偶氮化合物和络合剂组成，引发采用光为紫外线光。
3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于过硫酸盐用量为丙烯酰胺单体重量的0.05～0.25/万、NaHSO2·CH2O·2H2O用量为丙烯酰胺单体重量的0.05～0.25/万、偶氮化合物用量为丙烯酰胺单体重量的0.5～5/万、络合剂用量为丙烯酰胺单体重量的0.25～2.5/万。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾，偶氮化合物为V50或J50、络合剂为EDTA二钠或四钠盐。
5.根据权利要求1任一权利要求所述的生产方法，其特征在于聚合反应液中添加有丙烯酰胺单体重量0～5％的链调节剂。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于链调节剂为异丙醇、硫醇类化合物。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于光引发聚合后的胶块需经捏合处理，并在捏合过程中添加丙烯酰胺单体重量2～10％的稳定剂。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于稳定剂为硫代硫酸钠、五氨络合物TEPA和硫脲中的一种。
9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于聚合反应液的PH值控制为3～5。
10.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于聚合反应液的温度控制为5～60℃。
全文摘要
本发明涉及一种共聚粉状阳离子型聚丙烯酰胺的生产新方法，由丙烯酰胺单体和阳离子单体经引发聚合生成，然后干燥、粉碎得产品，其技术要点是聚合反应液中添加有光敏剂，聚合引发采用光引发。本发明采用光引发的方法来生产粉状阳离子型聚丙烯酰胺，反应聚合过程容易控制，反应条件宽松，混合单体的浓度可以在较宽的范围内调整，聚合温度可以在5～60℃的范围内调节；聚合中添加的链调节剂，可以有效地控制产品分子量，制得的产品质量好，分子量大；稳定剂的加入，防止了聚合物在后期干燥过程中粘度降解，进一步改善了水溶性和稳定性，产品在45分钟之内即能完全溶解，水溶液常温放置45天不变质。本发明方法易于工业应用。
文档编号C08F120/56GK1590421SQ03139189
公开日2005年3月9日 申请日期2003年9月1日 优先权日2003年9月1日
发明者赵吉滨 申请人:赵吉滨