专利名称：一种聚丙烯酰胺乳液的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种化工制备方法，特别涉及一种降低阴离子型聚丙烯酰胺反相乳液中残余单体含量的聚丙烯酰胺乳液的生产方法。
背景技术：
聚丙烯酰胺，CA登记号9003-05-8，英文名Polyacrylamide，简称PAM。聚丙烯酰胺(PAM)是一种线型水溶性高分子，是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一。 PAM可以用作高效的絮凝剂、增稠剂、增强剂以及液体的减阻剂，广泛应用于水处理、造纸、 石油、煤炭、矿冶、地质、轻纺、建筑等工业部门。因此，聚丙烯酰胺有“百业助剂”之称，同时又被称为“工业味精”，有着广泛的开发利用价值，是一种极具有发展前景的高科技产品。聚丙烯酰胺的生产方法主要有水溶液聚合法和反相乳液聚合法。水溶液聚合法是生产聚丙烯酰胺的传统方法，即一定浓度的丙烯酰胺在水溶液中直接聚合而成，聚合后得到的聚丙烯酰胺胶体经造粒、捏合、干燥、粉碎后制得成品。聚丙烯酰胺反相乳液聚合法是指水溶性的丙烯酰胺借助表面活性剂的作用，使丙烯酰胺单体分散在油相中形成乳化体系，在引发剂作用下进行乳液聚合，形成稳定的高分子量速溶的聚丙烯酰胺胶乳产品，经共沸蒸馏脱水后即可得到粉状聚丙烯酰胺。聚合反应是在分散于油相中的丙烯酰胺微粒中进行，故聚合过程中放出的热量分散均勻，反应体系平稳，易控制，适合于制备高分子量且分子量分布窄，溶解速度快使用方便的聚丙烯酰胺胶乳或干粉型产品。目前存在的问题在用反相乳液聚合法生产阴离子型聚丙烯酰胺过程中，产品聚合反应不完全，造成产品残余单体含量高，毒性大，无法满足水处理行业、石油行业、洗煤行业、采矿等行业的要求。
发明内容
本发明的目的就是针对现有反相乳液生产聚丙烯酰胺的上述缺陷，提供一种降低阴离子型聚丙烯酰胺反相乳液中残余单体含量的生产方法。本发明的技术方案主要包括以下工艺步骤(1)聚合单体丙烯酰胺、丙烯酸钠和烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸钠水溶液的配制，(2)连续相溶剂油和丙二醇脂肪酸酯的溶解，(3)聚合乳液的配制，单体水溶液和连续相在乳化剂的条件下进行乳化为油包水的乳液，(4)乳液在引发剂的条件下引发聚合。(5)转相剂的添加和出料，聚合完成后的油包水乳液，在添加聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯后装桶。本发明较为详细的工艺步骤包括如下一种聚丙烯酰胺乳液的生产方法，包括以下步骤(1)聚合单体水溶液的配制在调制釜中依次加入质量为丙烯酰胺0. 8倍-1. 2倍的纯水、质量为丙烯酰胺20% -50%的丙烯酸、质量为丙烯酰胺0. 1% -10%的烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸钠、丙烯酰胺；打开搅拌，流加浓度为30%的氢氧化钠，将PH 值调节到6-8之间，中和温度控制在15-25摄氏度之间；
(2)连续相溶剂油和丙二醇脂肪酸酯的溶解在均质釜中依次加入质量为丙烯酰胺0. 9-1. 1倍的120#溶剂油和质量为丙烯酰胺6% -15%的丙二醇脂肪酸酯，开启搅拌进行溶解。(3)聚合乳液的配制将步骤(1)中配好的聚合单体水溶液加入到均质釜中，向该均质釜中加入2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐溶液，该2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐溶液质量为丙烯酰胺质量的100-8000ppm;向该均质釜中加入吊白块水溶液，该吊白块溶液质量为丙烯酰胺质量的100-10000ppm，最后和步骤(2)所得的液体混合，开启均质循环泵乳化；(4)乳液的引发聚合将乳化好的液体打入聚合釜中，通入氮气以充分除氧，流加过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液质量为丙烯酰胺质量的0. 1% -10%，引发聚合，引发温度设定在15-25°c之间，聚合过程中，温度控制在38-421聚合反应1-1.5小时，温度控制在48-52°C聚合反应2-2. 5小时，温度控制在58_62°C聚合反应1-1. 5小时，聚合完成；(5)转相剂的添加和出料，将聚合完成的乳液打入转相釜，加入质量为丙烯酰胺的 6-10%的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯到转相釜，搅拌均勻后装桶出料。所述的生产方法，所述2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐溶液质量百分比浓度为 10%。所述的生产方法，所述步骤(2)中将两种液体乳化成颗粒为0. 1-10微米之间。所述的生产方法，所述吊白块溶液质量百分比浓度为10%。所述的生产方法，所述过硫酸铵水溶液质量百分比浓度为1%。所述的生产方法，所述过硫酸铵水溶液的流加时间控制在0. 5-2小时。本发明的有益效果是普通阴离子丙烯酰胺乳液聚合产出的产品中残余单体含量为0.2%左右。本工艺聚合初期通过吊白块和过硫酸铵反应释放自由基，引发聚合，聚合中后期通过2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐热分解释放自由基或2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐和过硫酸铵热分解释放自由基或2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐和吊白块热分解释放自由基，促进聚合以消除残余单体。这样，经本工艺生产的阴离子聚丙烯酰胺乳液产品的残余单体含量控制在0. 05%以下，可满足水处理行业、洗煤行业、采矿行业等行业优等品的要求。本发明制造的阴离子聚丙烯酰胺乳液产品的质量指标为固含量30%， 分子量2000万，水解度17% -35%之间，残余丙烯酰胺单体含量0.05%。完全可以满足水处理行业、洗煤行业、采矿等行业的工艺要求。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例1称取1200公斤纯水(又称脱盐水，下同)，1000公斤丙烯酰胺单体、500公斤丙烯酸、50公斤烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸钠依次加入到调制釜中，充分搅拌，温度调整到15°C，流加浓度为30%的氢氧化钠溶液，控制中和温度在20-22°C之间，将PH值调整到6. 0 ；称取150公斤丙二醇脂肪酸酯和1000公斤120#溶剂油加入到均质釜当中，开启搅拌使之充分混合；将调制釜中配好的液体加入到均质釜中，将0. 8公斤的吊白块溶解到7. 2公斤的纯水中，溶解完全后加入到均质釜中，将0. 5公斤的2，2-偶氮二(2-脒基丙烷) 盐酸盐溶解到4. 5公斤的纯水中，溶解完全后加入均质釜中，开启均质泵进行乳化，乳化完成后(乳化成颗粒为0. 1-10微米之间，即乳化完成)，通入氮气以充分除氧，将0. 3公斤过硫酸铵溶解到29. 7公斤的纯水中，完全溶解后流加到均质釜中(过硫酸铵水溶液的流加时间控制在0. 5)，20°C引发聚合，40°C聚合反应1小时，50度聚合反应2小时，60度聚合反应 1小时，聚合结束。将聚合完成后的乳液转入改性釜，向改性釜中加入100公斤聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯充分搅拌使混合均勻后，产品出料。所得产品分子量MW = 2400万，水解度为33%，溶解性优，残余单体0. 03%。实施例2 称取1000公斤脱盐水，1000公斤丙烯酰胺单体、250公斤丙烯酸、50公斤烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸钠依次加入到调制釜中，充分搅拌，温度调整到15°C，流加浓度为30%的氢氧化钠溶液，控制中和温度在20-25°C之间，将PH值调整到6. 9 ；称取100 公斤丙二醇脂肪酸酯和1000公斤120#溶剂油加入到均质釜当中，开启搅拌使之充分混合； 将调制釜中配好的液体加入到均质釜中，将0. 1公斤吊白块溶解到0.9公斤的纯水中，完全溶解后加入到均质釜中，将0.4公斤2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐溶解到3. 6公斤的纯水中，完全溶解后加入到均质釜中，开启均质泵进行乳化，乳化完成后(乳化成颗粒为 0. 1-10微米之间，即乳化完成)，通入氮气以充分除氧，将1公斤过硫酸铵溶解到99公斤的纯水中，完全溶解后，流加加入到均质釜中(过硫酸铵水溶液的流加时间控制在2小时)， 15°C引发聚合，38°C聚合反应1小时，48°C聚合反应2小时，58°C聚合反应1小时，聚合完成。将聚合完成后的乳液转入改性釜，向改性釜中加入80公斤聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯充分搅拌使混合均勻后，产品出料。所得产品分子量MW = 2500万，水解度为20%，溶解性优，残余单体0. 04%。实施例3 称取800公斤脱盐水，1000公斤丙烯酰胺单体、200公斤丙烯酸、1公斤烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸钠依次加入到调制釜中，充分搅拌，温度调整到15°C，流加浓度为30%的氢氧化钠溶液，控制中和温度在15-20°C之间，将PH值调整到8 ；称取60公斤丙二醇脂肪酸酯和900公斤120#溶剂油加入到均质釜当中，开启搅拌使之充分混合；将调制釜中配好的液体加入到均质釜中，将0. 01公斤吊白块溶解到0. 09公斤的纯水中，完全溶解后加入到均质釜中，将0.8公斤2，2_偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐溶解到7. 2公斤的纯水中，完全溶解后加入到均质釜中，开启均质泵进行乳化，乳化完成后，通入氮气以充分除氧，将0. 01公斤过硫酸铵溶解到0. 99公斤的纯水中，完全溶解后，流加加入到均质釜中(过硫酸铵水溶液的流加时间控制在1. 5小时)，25°C引发聚合，42°C聚合反应1. 5小时，52°C聚合反应2. 5小时，62°C聚合反应1. 5小时，聚合完成。将聚合完成后的乳液转入改性釜，向改性釜中加入60公斤聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯充分搅拌使混合均勻后，产品出料。所得产品分子量MW = 2600万，水解度为17%， 溶解性优，残余单体0. 03%。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种聚丙烯酰胺乳液的生产方法，其特征在于，包括以下步骤(1)聚合单体水溶液的配制在调制釜中依次加入质量为丙烯酰胺0.8倍-1. 2倍的纯水、质量为丙烯酰胺20% -50%的丙烯酸、质量为丙烯酰胺0. 1% -10%的烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸钠、丙烯酰胺；打开搅拌，流加浓度为30%的氢氧化钠，将PH值调节到6-8之间，中和温度控制在15-25摄氏度之间；(2)连续相溶剂油和丙二醇脂肪酸酯的溶解在均质釜中依次加入质量为丙烯酰胺 0. 9-1. 1倍的120#溶剂油，质量为丙烯酰胺6% -15%的丙二醇脂肪酸酯，开启搅拌进行溶解。(3)聚合乳液的配制将步骤(1)中配好的聚合单体水溶液加入到均质釜中，向该均质釜中加入2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐溶液，该2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐溶液质量为丙烯酰胺质量的100-8000ppm;向该均质釜中加入吊白块水溶液，该吊白块溶液质量为丙烯酰胺质量的100-10000ppm，最后和步骤(2)所得的液体混合，开启均质循环泵乳化；(4)乳液的引发聚合将乳化好的液体打入聚合釜中，通入氮气以充分除氧，流加过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵水溶液质量为丙烯酰胺质量的0. 1% -10%，引发聚合，引发温度设定在15-25°C之间，聚合过程中，温度控制在38-421聚合反应1-1.5小时，温度控制在 48-52°C聚合反应2-2. 5小时，温度控制在58_62°C聚合反应1-1. 5小时，聚合完成；(5)转相剂的添加和出料，将聚合完成的乳液打入转相釜，加入质量为丙烯酰胺的 6-10%的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯到转相釜，搅拌均勻后装桶出料。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述2，2-偶氮二(2-脒基丙烷)盐酸盐溶液质量百分比浓度为10%。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(2)中将两种液体乳化成颗粒为0. 1-10微米之间。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述吊白块溶液质量百分比浓度为 10%。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述过硫酸铵水溶液质量百分比浓度为1%。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述过硫酸铵水溶液的流加时间控制在0. 5-2小时。
全文摘要
本发明涉及一种降低阴离子聚丙烯酰胺乳液聚合中残余单体含量的制备方法。本发明的技术方案是以120号溶剂油为连续相，以丙二醇脂肪酸酯为乳化剂，以丙烯酰胺、丙烯酸钠、烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸钠为聚合单体，采用复合引发体系制成乳液产品。本发明的有益效果是残余单体含量控制在0.05％以下，完全满足水处理行业、洗煤行业、采油行业、采矿等行业的要求。
文档编号C08F220/56GK102219879SQ201110133969
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者徐坤, 曹卫广, 李岳军 申请人:山东宝莫生物化工股份有限公司