[发明专利]一种含氧肟酸结构聚合物反相乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氧肟酸结构聚合物反相乳液的制备方法，属于水溶性高分子合成技术领域。

背景技术

在氧化铝生产中，无论是拜耳法还是烧结法，或是联合法，都会产生大量的赤泥，赤泥的沉降分离是铝工业一个非常重要的环节。若使用常规的阴离子、阳离子和非离子型聚丙烯酰胺处理时，均有用量大、絮团小、泥水分离效果差等缺点。已知氧肟酸官能团对过渡金属元素，特别是铁有很强的亲合力，而赤泥中大部分矿物粒子的表面普遍存在铁，故聚丙烯酰胺改性产品可以通过氧肟酸基团迅速而牢固地粘附在赤泥颗粒上，形成较大的絮团，这些絮团较结实，一般的搅动不会使之破碎，从而有利于降低上清液的浊度，对这种特殊的吸附，即使是再次的搅拌也不会打碎其絮团而影响浊度。

含氧肟酸结构聚合物的传统制备方法通常是采用溶液聚合，使用常规的引发剂，这种制备方法存在许多不足之处，如制得的产品固含量低、聚合速率慢、溶解性差、不适合低温使用以及工业化实施难等。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种含氧肟酸结构聚合物反相乳液的制备方法，通过采用新型氧化-还原引发体系，利用反相乳液法在室温条件下成功合成高分子量的含氧肟酸结构聚合物胶乳产品，经过简单处理又可得到粉剂产品。

本发明的技术方案如下：

一种含氧肟酸结构聚合物反相乳液的制备方法，采用氧化还原引发体系，选择丙烯酰胺(AM)与丙烯酸钠(AA-Na)在反相乳液中共聚，航空煤油为连续相，乳化剂为辛基酚聚氧乙烯醚(OP 10)与失水山梨醇油酸酯(Span 80)的混合，水为分散相，引发体系中的还原剂为四甲基乙二胺(TMEDA)，氧化剂为过硫酸钾(KPS)，氧化剂(KPS)与还原剂(TMEDA)摩尔比为1∶0.7～1∶1.3。将得到的聚合物乳胶在碱性条件下和羟胺反应，进行改性，以引入氧肟酸基团。步骤如下：

一、聚合

(1)油相

将乳化剂OP 10和Span 80溶于煤油中，OP 10与Span 80质量比为1∶(6～11)，在搅拌下通N₂除氧半小时。煤油和水的体积比为3∶2～1∶2，相对于体系总体积，Span 80的加量为1.5～4.0g·dL^-1

(2)水相

丙烯酰胺(AM)和丙烯酸钠(AA-Na)按质量比(11～8)∶1混合溶于投料量水中，丙烯酰胺(AM)和丙烯酸钠(AA-Na)与水的质量比为1∶(4～1)，调节体系的pH值至6.5～9，加入还原剂，通N₂除氧半小时。

(3)按油水相体积比3∶2～1∶2，把上述水相缓慢的滴加入油相中，边滴加边快速搅拌，便于体系乳化。

(4)待上述体系乳化好后加入氧化剂过硫酸钾(KPS)，相对于体系总体积，KPS加量为1.5～6.5mmol·L^-1，温度15～60℃，聚合体系的pH值为6.5～12，聚合反应时间1～20h，反应中止，得均一粘稠乳白色稳定胶液。

二、改性

将上述步骤一制得的均一粘稠乳白色稳定胶液进行处理，步骤如下：

(1)油相

将乳化剂0P 10和Span 80溶于煤油中，OP 10与Span 80质量比为1∶(6～11)，相对于煤油，Span 80的加量为16.0～35.0g·dL^-1。

(2)水相

将盐酸羟胺溶于水(盐酸羟胺与水质量比为1～1∶2)，氢氧化钠溶于水(氢氧化钠与水质量比为1～1∶2)，再将两溶液缓慢混合(两溶液质量比为1∶0.5～1∶1.5)，确保放热不过于剧烈，控制反应温度在60℃以下。

(3)按聚合步骤制得的均一粘稠乳白色稳定胶液和改性步骤(1)中制得的体积比1∶1～4∶1，把上述油相缓慢的滴加入稳定胶液中，再把上述改性步骤(2)中制得的水相缓慢的滴加入稳定胶液中，边滴加边快速搅拌，便于体系乳化。

(4)待上述体系乳化好后，降低搅拌速度，控制反应温度50～90℃，pH值8～14，改性反应时间2～20h，反应中止，得均一粘稠乳略带黄色稳定乳液。

上述氧肟酸型聚合物的胶乳产品可直接应用，也可以用乙醇沉淀出固体，干燥，粉碎得氧肟酸型聚合物的粉末状产品。