[发明专利]异氧肟改性聚丙烯酰胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性功能高分子的合成工艺，特别是采用反相乳液共聚的方法，合成出满足矿物采选、采油和城市生活污水处理等领域的超高分子的改性聚丙烯酰胺。属于精细化工，同时也属于高分子合成领域。

背景技术

聚丙烯酰胺(PAM)是一种线型的水溶性功能分子聚合物，是水溶性高分子中应用最广泛的品种之一。在石油开采、水处理、纺织、印染、造纸、选矿、洗煤、医药、制糖、养殖、建材、农业等行业具有广泛的应用，有“百业助剂”、“万能产品之称”。

聚丙烯酰胺主要以两种形式的商品出售，一种是粉末状，另一种是胶体。胶体不易运输，使用也不方便。粉状聚丙烯酰胺较受用户欢迎，但也存在溶解时间长、设备投入和劳动强度大等缺点。最近出现了聚合物分散体，称为聚丙烯酰胺胶乳，它具有优异的水溶性。因此受到人们的关注。聚丙烯酰胺系列产品可分为非离子型(NPAM)、阳离子型(APAM)和阴离子型(CPAM)三大类。这些聚合物可以是均聚物，也可以是共聚物。分子量的大小是聚丙烯酰胺最主要的性能指标之一。

聚丙烯酰胺的生产方法主要有水溶液聚合法、悬浮聚合和反相乳液聚合等几种。水溶液聚合法是生产聚丙烯酰胺的传统方法。采用该方法可以生产胶体和粉状产品。一般聚丙烯酰胺胶体是采用8％～10％的丙烯酰胺水溶液在引发剂作用下直接聚合而得。这种胶体产品不易运输，使用也不方便。但是生产设备投入少，适宜小型生产企业采用。聚丙烯酰胺干粉则多采用25％～30％丙烯酰胺溶液进行聚合。聚合后得到的聚丙烯酰胺胶体经造粒、捏合、干燥、粉碎后制得产品。其中的聚合反应是关键工序。该方法具有生产安全、工艺设备简单以及生产成本低等优点。是国内外生产聚丙烯酰胺普遍采用的方法。但该类产品形成的颗粒不规则，存在溶解慢、使用不彻底、后序使用设备投入大等缺点。反相乳液聚合法是将丙烯酰胺及其改性单体(常溶于水中)，借助油包水型乳化剂分散于非极性液体中，形成(W O)型乳液而进行的聚合。它的分子量大小、水解度、电荷密度及其分布等对其性能有重要的影响。因此合成相对分子质量高、电荷分布均匀的高聚物成为人们追求的目标。另外反相乳液聚合产品的稳定性至少应保持几个月。从以往的研究表明要想得到高固含量、高相对分子质量、稳定性好的胶乳产品，合成过程中的油水配比，乳化剂引发体系的选择及量的使用等是影响胶乳产品质量的关键因素。

发明内容

本发明的目的是：针对改性聚丙烯酰胺胶体及干粉产品不易溶解、运输使用不方便、生产利用率低以及目前市场上胶乳产品存在相对分子质量低、贮存不稳定等技术上的不足进行工艺的优化改进，提出了一种在聚丙烯酰胺大分子中引入异氧肟基团的合成新工艺。其具有相对分子质量高(重均分子质量可达2000万)，电荷密度大，胶乳稳定(贮存期可达十八个月不出现分层漂油结块现象)，溶解速度快(溶解时间≤3分钟)等特点。

本发明的技术方案：以石油烃类7#白油(商购自：天津红山石油化工总厂)为连续相，丙烯酰胺及其改性单体盐酸羟胺、丙烯酸钾水溶液为分散相。选用烷基酚烯丙基聚醚醚类反应型表面活性剂(商购自：广州众冠美贸易有限公司)和山梨糖醇酐倍半单油酸酯为乳化剂，两种原料的质量比为3～5∶1。

将油水相在高剪切力作用下，制成相对稳定的胶乳，采用偶氮二异丁基脒盐酸做引发剂，控制引发聚合温度在30～90℃范围完成。其基本工艺包括如下步骤：

1)按1∶1～1.05(w/w)的比例将丙烯酰胺单体溶于树脂交换去离子水中，并进行相应的活化处理。

2)将改性单体盐酸羟胺、丙烯酸钾进行活化处理。

3)将油溶性活性剂山梨糖醇酐倍半单油酸酯(商购自：丹东油脂化工厂)溶于油相，并抽入相应的高剪切乳化器中。

4)将水溶性活性剂和水相在容器中充分混合均匀，并逐步加入乳化器中进行乳化。

5)乳化完成后，将乳化基质转入其它反应器升温并加入引发剂在30～90℃范围升温聚合。聚合时间约3～8h。

6)将聚合完成的胶乳升温至50～90℃，在负压0.08Mpa～0.094Mpa范围真空抽浓2～5h即得含量50％左右的异氧肟改性聚丙烯酰胺胶乳成品。

其中：丙烯酰胺原料要求较宽，无论生物法或铜催化法的丙烯酰胺单体均适用于本工艺，并且都能合成相对分子质量≥2000万的胶乳产品。

其中：对改性单体的选择范围较宽既可以用阴离子性也可以用阳离子性单体，同时其改性度也可以在较宽的范围内完成。本工艺采用盐酸羟胺和丙烯酸钾为改性单体。

其中：采用约占单体含量6％～10％的醚类表面活性剂烷基酚烯丙基聚醚醚类反应型表面活性剂做为共聚单体。油溶性活性剂和水溶性活性剂比例为3～5∶1