專利名稱：超高分子量陰離子聚丙烯酰胺的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯酰胺，特別是涉及一種超高分子量陰離子聚丙烯酰胺的制備方法。
在96115823號(hào)專利中公開了一種高分子量陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，按該法，先將丙烯酰胺(AM)單體純化，再加堿和多元引發(fā)劑，并通入二氧化碳控制聚合體系的pH值，進(jìn)行絕熱均聚，然后經(jīng)水解，造粒，烘干和粉碎即得到產(chǎn)品。所用的多元引發(fā)劑由過硫酸鹽、水溶性有機(jī)偶氮鹽和氮三丙烯酰胺構(gòu)成。聚合時(shí)間約4小時(shí)，在其水解一步用水蒸汽直接加熱聚丙烯酰胺(PAM)膠體，膠體吸水溶解后變得粘稠，這樣給后邊的造粒和流化干燥造成困難，因而很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，1996年進(jìn)行中試后，也證明了這一點(diǎn)。按此法，聚丙烯酰胺的分子量只達(dá)到1600萬。
本發(fā)明的目的是提供一種超高分子量陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，它能彌補(bǔ)現(xiàn)有方法的上述不足。
一種超高分子量陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，包括將丙烯酰胺單體純化，加堿和引發(fā)劑，進(jìn)行絕熱均聚，然后進(jìn)行水解，造粒，烘干和粉碎，其特征是所述的水解在微波場(chǎng)作用下進(jìn)行。
本發(fā)明的方法投資少，水解速度快，生產(chǎn)周期短，分子量高，可達(dá)2800萬-3600萬，生產(chǎn)成本和耗能低，適于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
下面通過實(shí)施例說明本發(fā)明。
在配料釜中加入純化過的10000kg重量百分濃度為25％丙烯酰胺的水溶液，加入Na2CO3325kg，攪拌溶解后降溫至10℃，加入助劑即依次加入螯合劑EDTA0.25kg，鏈轉(zhuǎn)移抑制劑甲酸鈉1.0kg，鏈增長(zhǎng)劑β-二甲氨基丁腈2.5kg，通氮除氧30分鐘后，加入復(fù)合引發(fā)劑即分別加入過硫酸鉀12.5g，偶氮二異丁腈25g、氨水250g，再通氮10分鐘后，關(guān)閉所有閥門，進(jìn)行聚合反應(yīng)，3.5小時(shí)后釜內(nèi)溫度達(dá)到70℃，再用空氣把PAM膠體壓入微波水解反應(yīng)器中，進(jìn)行微波水解8分鐘，微波水解反應(yīng)的溫度為85-100℃。最后進(jìn)行切割造粒、流化干燥、振動(dòng)研磨及篩分包裝。其產(chǎn)品性能指標(biāo)固含量89％，分子量2910萬，水解度23％，過濾比1.21，溶解時(shí)間1.2小時(shí)，殘余單體含量0.015％，水不溶物0.08％。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是不需要控制反應(yīng)體系的pH值。本發(fā)明所制備的超高分產(chǎn)量陰離子聚丙烯酰胺的水解度可在15-40％范圍內(nèi)任意調(diào)整，與此相應(yīng)地加入Na2CO3的量與AM重量百分比為8-25，加入助劑量與AM重量百分比EDTA為0.01-0.1，甲酸鈉為0.005-0.08，β-二甲胺基丁腈為0.05-0.5。所用的復(fù)合引發(fā)劑由過硫酸鹽、偶氮二異丁腈和氨水構(gòu)成。過硫酸鹽包括過硫酸鉀、過硫酸鈉和過硫酸銨，其加入量與丙烯酰胺單體重量的百分比過硫酸鹽為0.0005～0.001，偶氮二異丁腈為0.001～0.002，NH3水為0.01～0.02。過硫酸鹽引發(fā)劑鏈轉(zhuǎn)移作用強(qiáng)，若單獨(dú)使用，難以獲得超高分子量陰離子聚丙烯酰胺，但其活性高，易于低溫引發(fā)聚合。偶氮二異丁腈鏈轉(zhuǎn)移作用弱，能獲得高分子量產(chǎn)品，但其低溫活性差，聚合反應(yīng)速率慢，NH3既是還原劑，又是鏈轉(zhuǎn)移劑，它與前兩種引發(fā)劑構(gòu)成復(fù)合引發(fā)劑，控制聚合反應(yīng)分段引發(fā)，平穩(wěn)緩慢進(jìn)行，確保超高分子量陰離子聚丙烯酰胺的合成。聚丙烯酰胺的水解度控制在15％～40％，聚合起始溫度10～20℃，聚合時(shí)間2.5～3小時(shí)，聚合反應(yīng)完成后，用空氣將PAM膠體壓入微波水解反應(yīng)器中進(jìn)行水解反應(yīng)，水解反應(yīng)時(shí)間為5～10分鐘完成。其反應(yīng)為 水解反應(yīng)完成后進(jìn)行膠體造粒、流化床干燥、振動(dòng)研磨和篩分包裝。
現(xiàn)有方法用蒸汽直接加熱PAM膠體，會(huì)造成PAM分子量降解和吸水溶解后變粘稠，導(dǎo)致無法造粒和流化干燥；在聚合釜夾套內(nèi)通蒸汽間接加熱PAM膠體，因PAM膠體導(dǎo)熱性差，會(huì)造成釜中間的PAM水解不好和靠近釜壁的PAM分子量降解，如采用直徑為1.8m的聚合釜加熱4小時(shí)，聚合釜中間的PAM膠體從70℃才能升到85℃，而聚合釜壁長(zhǎng)時(shí)間受熱，會(huì)導(dǎo)致靠近釜壁的PAM過熱，造成分子量降解。本發(fā)明采用微波水解的方法極性分子在微波場(chǎng)作用下，以每秒幾十億次的速度改變分子的極性方向，分子之間產(chǎn)生類似于磨擦效應(yīng)的碰撞，從而使物料溫度上升。這種方法升溫速度快，熱效率高，并且加熱均勻，使得水解反應(yīng)在幾分鐘內(nèi)即可完成。
權(quán)利要求
1.一種超高分子量陰離子聚丙烯酰胺的制備方法，包括將丙烯酰胺單體純化，加堿和引發(fā)劑，進(jìn)行絕熱均聚，然后進(jìn)行水解，造粒，烘干和粉碎，其特征是所述的水解在微波場(chǎng)作用下進(jìn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是在加堿和引發(fā)劑時(shí)通氮除氧。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是通氮除氧之前加入助劑，該助劑由螯合劑、鏈轉(zhuǎn)移抑制劑和鏈增長(zhǎng)劑所組成，它們的加入量與丙烯酰胺單體的重量百分比分別為0.01-0.1、0.005-0.08和0.05-0.5。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的引發(fā)劑是由過硫酸鹽、偶氮二異丁腈和氨水所組成，它們的加入量與丙烯酰胺單體的重量百分比分別為0.0005-0.001、0.001-0.002和0.01-0.02。
全文摘要
一種超高分子量陰離子聚丙烯酸胺的制備方法,包括將丙烯酰胺單體純化,加堿和引發(fā)劑,進(jìn)行絕熱均聚,然后進(jìn)行水解,造粒,烘干和粉碎,其特征是所述的水解在微波場(chǎng)作用下進(jìn)行。在加堿和引發(fā)劑時(shí)通氮除氧,所述的引發(fā)劑是由過硫酸鹽、偶氮二異丁腈和氨水所組成。本發(fā)明的方法投資少,水解速度快,生產(chǎn)周期短,分子量高,可達(dá)2800萬—3600萬,生產(chǎn)成本和耗能低,適于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08F20/00GK1283641SQ00111320
公開日2001年2月14日 申請(qǐng)日期2000年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月26日
發(fā)明者趙陽, 孫龍 申請(qǐng)人:青島華魯生化工程有限公司