專利名稱：變性聚丙烯酸鈉的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及洗滌劑，特別是取代磷的助洗劑。
我國的洗化產(chǎn)品特別是洗衣粉，迄目前為止一直以磷酸鹽如三聚磷酸鈉等為主助洗劑。磷酸鹽雖然有利提高洗滌效果，但卻會帶來嚴重的社會負面作用，造成水的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，引起赤潮，污染水源，破環(huán)生態(tài)環(huán)境。
九十年代以來，業(yè)界在學術上通過充分爭論，基本統(tǒng)一了認識，昆明、太湖、巢湖、廈門、湖北、山東等地區(qū)及省市政府相繼立法全面禁磷。故此，各界紛紛爭相尋找磷酸鹽的代用品，如采用4A沸石、偏硅酸鈉、檸檬酸鹽和以硅酸鹽為基礎的復合無基助劑等。其中，4A沸石本身就是一種水不溶物，隨洗滌污水排放時，會沉積在管底或河床上。造成堵管或增厚河床等現(xiàn)象，且一旦進入人體，會沉淀在血液、大腦、腎等器官中，造成人體多種病變，無法藥解。偏硅酸鈉和以硅酸鈉為基礎的無基復合助劑，不僅pH值特別高，會增加產(chǎn)品的刺激性，造成對皮膚的刺激，而且去污力低下，與磷酸鹽等量使用，根本無法使產(chǎn)品達標。檸檬酸鹽雖無毒、無害、無負作用，且去污力也較好，但價格太高，幾乎是磷酸鹽的兩倍以上。因此已有的助洗劑均不能完全取代磷酸鹽。
鑒于上述原因，本發(fā)明的目的在于提供一種無毒、無害、洗滌效果好、成本低廉、對環(huán)境無污染，能完全取代磷酸鹽的洗滌助劑。
本發(fā)明的高效代磷助劑變性聚丙烯酸鈉，其特征在于其配比為，以重量份計丙烯酸 20-30氫氧化鈉或碳酸鈉 2.6-3.9乳化劑 7-10倍半硅酸鈉 40-50引發(fā)劑 2-5添加劑 3-7上述丙烯酸提供基礎酸根，以便與上述氫氧化鈉或碳酸鈉中合反應后生成聚丙烯酸鈉。
上述乳化劑采用烷基苯磺酸鈉、或脂肪酸聚氧乙烯醚、或精華素。為變性聚丙烯酸鈉的基團膠束的形成起促成作用，促成硅氧基團與聚丙烯酸鈉的結合。
上述倍半硅酸鈉提供氧化鈉與二氧化硅形成的硅氧基團，并在化合反應時在乳化劑存在的條件下與上述聚丙烯酸鈉分子相結合形成帶有硅氧基團的變性聚丙烯酸鈉膠束，以改變聚丙烯酸鈉的基本性質。
上述引發(fā)劑可以是過硫酸鈉、或過碳酸鈉、或過硼酸鈉等過氧化物。為丙烯酸聚合提供條件，引發(fā)聚合反應。
上述添加劑可以是草酸、或檸檬酸、或腐殖酸。起調節(jié)酸堿度的作用。由于上述變性聚丙烯酸鈉分子中參合了硅氧基團，其堿度明顯增高，為使其堿度降致≤11的要求范圍，故以此作為調節(jié)劑。
本發(fā)明將丙烯酸和引發(fā)劑以適當?shù)乃疄槿軇┻M行熱聚合，生成聚合物后加入氫氧化鈉或碳酸鈉進行中合反應，使之生成聚丙烯酸鈉，再加入倍半硅酸鈉使之在乳化劑存在的條件下，與聚丙烯酸鈉結合成帶有硅氧基團的變性聚丙烯酸鈉膠束的料漿，然后將此混合料漿在高塔噴粉裝置中干燥成粉體即制成成品。聚合、中和、化合反應式如下A 聚合反應 B 中合反應 C 化合反應(1)Na2SiO3+NaOH---→Na6Si2O7或 化合反應(2) 經(jīng)上述聚合、中和、化合等反應過程制造出的變性聚丙烯酸鈉是一種含聚丙烯酸鈉和硅氧基團的混合物。
本發(fā)明中各組份配量的選擇為丙烯酸和引發(fā)劑的配量由諸多因素確定，主要依據(jù)于聚合反映的需要。氫氧化鈉依據(jù)于將聚丙烯中和成鈉鹽所需的鈉的量來確定。倍半硅酸鈉則是根據(jù)變性聚丙烯酸鈉的丙烯酸鈉能結帶的硅氧基團的量來確定。乳化劑根據(jù)促成一定量的變性聚丙烯酸鈉膠束的需要來確定。添加劑依據(jù)于將一定量的變性聚丙烯酸鈉的酸堿度調整在pH＜11的范圍的需要來確定。在變性聚丙烯酸鈉中，聚丙烯酸鈉的含量越大，所結帶的硅氧基團越少，取代磷酸鹽的能力越強，反之，聚丙烯酸鈉的含量越低，所結帶的硅氧基團越多，其取代磷酸鹽的能力越差，而且一旦結帶的硅氧基團超過聚丙烯酸鈉∶硅氧基團＝3∶5的比例，則無法取代磷酸鹽，而低于3∶4則價格偏高，故本變性聚丙烯酸鈉選擇聚丙烯酸鈉與硅氧基團的最佳變性比例為3∶4～3∶5。
經(jīng)檢測，本發(fā)明的鈣交換能力為442.8mgCaO/g，單體去污指數(shù)＞1.1，pH＜11，小白鼠急性LD50＝6810mg/kg，莫桑比克鯽魚LD50＝2250mg/L。無毒無害達到和超過相關的國家標準。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下的明顯優(yōu)點和顯著效果。
一、具有優(yōu)秀的鈣交換能力，能有效地螯合水中的鈣鎂離子和其它金屬離子，其交換指數(shù)可達到442.8mgCaO/g，比4A沸石高82.8mgCaO/g，比三聚磷酸鈉高52.8mgCaO/g，因此可大大提高洗滌劑產(chǎn)品抗硬水能力，從而提高洗滌效果。
二、具有優(yōu)秀的去污能力，由于本變聚丙烯酸鈉分子中帶有相當量的聚丙烯酸鈉分子和一定量的硅氧基團，在洗滌時不僅可提供足夠的軟化水條件和所需要的堿活性，而且氧化鈉可充分發(fā)揮其活性，充分分散，潤濕污漬，并為洗滌劑的主活性物與污垢分子形成雙基分子提供條件，可提高去污能力45％以上。
三、生物降解度高，對環(huán)境無污染。變性聚丙烯酸鈉中的乳化劑的烷基苯磺酸鈉的生物降解度在90.7％以上，脂肪酸聚氧乙烯醚的生物解度在97％以上，均屬易生物降解范圍，組分中的倍半硅酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、過硫酸鈉、丙烯酸、添加劑等均無造成水富營養(yǎng)的作力，故可有效克服洗化產(chǎn)品對環(huán)境的污染。
四、無毒、無害、無刺激。變性聚丙烯酸鈉的基礎酸根，丙烯酸及其共聚物的小白鼠急性LD50＝6810mg/kg與食鹽的小白鼠急性LD50＝3100mg/kg相比其毒性小于食鹽。其它有機、無機組份對于人體來說也都屬無毒原料。在中國輕工業(yè)出版社2001年1月出版的輕工職業(yè)教育教材《合成洗滌劑工藝》中有“經(jīng)對水生動物使用試驗也都無害”的結論。
五、成本低，經(jīng)濟實用。本發(fā)明的配方成本約2100元/噸，制造為成品的綜合成本約為2600元/噸，市售為3200元/噸，比三聚磷酸鹽每噸低600元，而用量與三聚磷酸鈉等同，可大大降低洗滌劑產(chǎn)品的成本。
本發(fā)明的變性聚丙烯酸鈉與現(xiàn)有主要助劑理化指標對照表
從上表可以看出，本發(fā)明的變性聚丙烯酸鈉主要指標鈣交換能力比現(xiàn)有所有助洗劑都高，其它相關指標都基本等同，能100％地取代磷酸鹽，克服含磷洗化產(chǎn)品污染環(huán)境的嚴重問題。
下面以實施例對本發(fā)明的變性聚丙烯酸鈉作進一步的說明本發(fā)明實施例1、2、3、4、5、6、7的變性聚丙烯酸，以重量份計的組份如下表
本發(fā)明實施例的制造工藝如下A 聚合用高剪截反應釜將適量的水加熱至60℃以上，加入丙烯酸略加攪拌，將丙烯酸加熱浠濕，然后加入過引發(fā)劑，一邊攪拌一邊加熱至150℃左右，攪拌10分鐘即完成聚合反應，制成聚丙烯酸。
B 中和在同一反應釜中將上述聚丙烯酸冷卻至常溫后加入氫氧化鈉，以較高速度攪拌使之充分中合，生成聚丙烯酸鈉和部分游離堿。
C 化合在同一反應釜中趁中和反應余熱未散時，加入倍半硅酸鈉和乳化劑，并以高剪截速度進行攪拌。同時加熱至300℃并使倍半硅酸鈉之硅氧基團充分與聚丙烯酸鈉的分子結合，形成帶有硅氧基團的聚丙烯酸鈉分子膠束，即變性聚丙烯酸鈉分子團。
D 分離干燥將上述通過聚合、中合、化合反應后的混合物變性聚丙烯酸鈉料漿通過噴粉干燥裝置干燥后即為成品。
權利要求
1.變性聚丙烯酸鈉，其特征在于有按重量份計的下列組份丙烯酸 20-30氫氧化鈉或碳酸鈉 2.6-3.9乳化劑 7-10倍半硅酸鈉 40-50引發(fā)劑 2-5添加劑 3-7
2.如權利要求1所述的變性聚丙烯酸鈉，其特征在于所說的乳化劑是烷基苯磺酸鈉、或脂肪酸聚氧乙烯醚、或精華素。
3.如權利要求1所述的變性聚丙烯酸鈉，其特征在于所說的引發(fā)劑是過硫酸鈉、或過碳酸鈉、或過硼酸鈉。
4.如權利要求1所述的變性聚丙烯酸鈉，其特征在于所說的添加劑為草酸、或檸檬酸、或腐殖酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及洗滌劑,特別是取代磷的助洗劑。旨在解決已有助洗劑不能完全取代磷酸鹽的問題。本變性聚丙烯酸鈉有按重量份計的下列成份:丙烯酸20－30、氫氧化鈉或碳酸鈉2.6－3.9、乳化劑7－10、倍半硅酸鈉40－50、引發(fā)劑2－5、添加劑3－7。本變性聚丙烯酸鈉具有優(yōu)秀的鈣交換能力和去污能力,生物降解度高,對環(huán)境無污染,無毒、無害、無刺激,成本低,經(jīng)濟實用等優(yōu)點。是一種能完全取代磷酸鹽的助洗劑。
文檔編號C08K3/00GK1377914SQ01107318
公開日2002年11月6日 申請日期2001年4月4日 優(yōu)先權日2001年4月4日
發(fā)明者黎原壽 申請人:黎原壽