專利名稱：高分子量聚丙烯酰胺干粉的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聚丙烯酰胺干粉的制備方法。
背景技術：
聚丙烯酰胺的制備方法一般采用水溶液聚合法，單體丙烯酰胺的水溶液將水解劑溶解均勻，通入氮氣去除體系中的氧，然后加入氧化-還原引發(fā)劑在10～40℃溫度下進行聚合反應。為了增加水溶性，也可加有尿素。所需要的水解劑采用碳酸鈉。目前的制備方法按照常用公式[η]＝3.73×10-4Mw計算得到的聚丙烯酰胺干粉分子量Mw低于1800萬。有的系統(tǒng)中也加發(fā)泡劑，但發(fā)泡不均勻，影響了產(chǎn)品質量。采用光聚合法可以增加聚丙烯酰胺的分子量，但產(chǎn)品中游離單體量高，聚合不完全，也影響了產(chǎn)品質量。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高分子量聚丙烯酰胺干粉的制備方法，產(chǎn)品中游離單體少，水溶性好。
本發(fā)明的高分子量聚丙烯酰胺干粉的制備方法，為水溶液聚合法，其特征在于質量濃度為20～40％的丙烯酰胺水溶液將水解劑、發(fā)泡劑溶解均勻，吹氮氣去除體系中的氧，然后在10～40℃條件下加入氧化-還原引發(fā)體系進行聚合反應，反應后得到的海綿狀膠塊經(jīng)絞碎、烘干、粉碎得到高分子量聚丙烯酰胺干粉，其中水解劑為單體總重量的20～30％，采用碳酸氫鈉與碳酸鈉的混合物，發(fā)泡劑為單體總重量的10～15％，氧化-還原引發(fā)體系的氧化劑占單體總重量300～500ppm，還原劑占單體總重量300～500ppm。
本發(fā)明仍然采用溶液聚合法，比已有技術所不同的是水解劑采用了碳酸氫鈉與碳酸鈉的混合物；加入了發(fā)泡劑。本發(fā)明最好采用三元引發(fā)體系，在聚合反應前丙烯酰胺水溶液中先溶解高溫引發(fā)劑，高溫引發(fā)劑為單體(丙烯酰胺)總重量的0.1～0.5％。
水解劑碳酸氫鈉與碳酸鈉的重量配比最好為10～90∶90～10，采用它們的混合物，聚合體系的PH值較低，有利于聚合。而且在聚合后碳酸氫鈉因高溫而逐漸放出二氧化碳和水而生成碳酸鈉，使體系的PH值增高，有利于進行水解反應。另外碳酸氫鈉在分解過程中放出的二氧化碳，也會帶走部分熱量，最終使體系內的溫度降低，有利于產(chǎn)品的溶解性。有利于發(fā)泡均勻，使聚合產(chǎn)品呈現(xiàn)海綿狀。
所述發(fā)泡劑可以選擇采用碳酸氫銨或碳酸胺或氨水，優(yōu)選采用碳酸氫銨。本工藝中加入發(fā)泡劑，一是與水解劑形成一種緩沖溶液，可以避免聚合體系受各種原料影響而使PH值不穩(wěn)定，最終影響操作和產(chǎn)品的不穩(wěn)定；二是可以在反應中生成少量(與丙烯酰胺反應)氮氚，該物質在聚合中能起到一定抑制亞胺化反應的作用，最終使產(chǎn)品的溶解性良好；三是在聚合初期，體系放熱還較小時，便有大量氣泡形成，隨著溫度升高，氣泡不斷生成，最終使體系的溫升達到60～65℃，比不加時體系溫度低15～20℃；四是所形成的聚合物為海綿狀多細孔膠塊，大量的細孔給烘干帶來極大益處。
所述高溫引發(fā)劑可以選擇采用偶氮二異丁腈。所述氧化-還原引發(fā)劑所采取的組分及用量與已有技術相同，氧化劑可以選擇采用過硫酸銨、過硫酸鉀或雙氧水，還原劑采用亞硫酸鈉、次亞磷酸鈉、亞硫酸氫鈉或硫酸亞鐵。本發(fā)明采用三元引發(fā)體系，使聚合反應可以在較低溫度下進行，當?shù)蜏匾l(fā)劑(氧化-還原引發(fā)劑)加入后，聚合一旦發(fā)生，因聚合放熱時使高溫引發(fā)劑誘導聚合，因此不必擔心聚合發(fā)生中止或聚合不完全。
在聚合反應之前的配料中還可加入占單體重量的3～5％的尿素，以增加產(chǎn)品的水溶性。
聚合后得到的海綿狀產(chǎn)品，先絞碎是為了便于烘干，烘干時一般在70～90℃溫度下，最好采用提供物料動態(tài)方式的烘干設備。
本發(fā)明的優(yōu)點得到高分子量的聚丙烯酰胺，分子量大于1700萬，尤其采用本發(fā)明的水解劑以及采用三元引發(fā)體系，分子量可以達到1800～2300萬(按照常用公式計算)，產(chǎn)品固含量在90％左右，特性粘數(shù)[η]≥23(dl/g)，水溶性好，游離單體少，≤0.03％，水解度20～30％。可作為石油工業(yè)的采油助劑以及廢水處理劑。以下為幾個批號的實驗結果批號固含量％特性粘數(shù)[η](dl/g)水解度水溶時間h1 90.524.90 24.5 2.32 89.625.20 26.2 2.13 90.025.0 26.0 2.04 90.124.95 25.5 1.9
具體實施例方式
以下列舉實施例，但不限制本發(fā)明。
實施例一稱取1000kg 30％的丙烯酰胺單體水溶液于搪瓷反應釜中，開動攪拌，加入45kg碳酸鈉和45kg碳酸氫鈉，加入15kg尿素、30kg碳酸氫銨、0.3kg偶氮二異丁腈，使溫度升至30℃，攪拌溶解1小時，吹入氮氣15～30分鐘，各放入500ppm過硫酸銨和亞硫酸鈉，一旦聚合發(fā)粘，立即將物料放入聚合槽(為了便于操作，防止聚合產(chǎn)品不容易從反應釜中取出)，3～4小時后聚合完成，將得到的海綿狀膠塊倒出切割，并用絞碎機絞碎成粒狀，在70～90℃溫度下烘干4～6小時，粉碎后得到干粉。分子量Mw＝2166萬，[η]＝25.9，無不溶物。
實施例二工藝過程同實施例一，水解劑碳酸鈉6kg、碳酸氫鈉54kg；尿素9kg；發(fā)泡劑碳酸氫銨36kg；高溫引發(fā)劑偶氮二異丁腈0.6kg；過硫酸銨和亞硫酸鈉各300ppm。
分子量Mw＝2230萬，[η]＝26.4，游離單體量≤0.03％。
實施例三工藝過程同實施例一，水解劑碳酸鈉60kg、碳酸氫鈉30kg；尿素12kg；發(fā)泡劑碳酸銨45kg；高溫引發(fā)劑偶氮二異丁腈1.5kg；過硫酸銨和亞硫酸鈉各400ppm。
分子量Mw＝2191萬，[η]＝26.1，游離單體量≤0.03％。
實施例四不加高溫引發(fā)劑。
工藝過程同實施例一，水解劑碳酸鈉50kg、碳酸氫鈉40kg；尿素12kg；發(fā)泡劑碳酸銨45kg；過硫酸銨和亞硫酸鈉各400ppm。
分子量Mw＝1750萬，[η]＝22.5，游離單體量1％。
權利要求
1.一種高分子量聚丙烯酰胺干粉的制備方法，為水溶液聚合法，其特征在于質量濃度為20～40％的丙烯酰胺水溶液將水解劑、發(fā)泡劑溶解均勻，吹氮氣去除體系中的氧，然后在10～40℃條件下加入氧化-還原引發(fā)體系進行聚合反應，反應后得到的海綿狀膠塊經(jīng)絞碎、烘干、粉碎得到高分子量聚丙烯酰胺干粉，其中水解劑為單體總重量的20～30％，采用碳酸氫鈉與碳酸鈉的混合物，發(fā)泡劑為單體總重量的10～15％，氧化-還原引發(fā)體系的氧化劑占單體總重量300～500ppm，還原劑占單體總重量300～500ppm。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述水解劑碳酸氫鈉與碳酸鈉的重量配比為10～90∶90～10。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述發(fā)泡劑采用碳酸氫銨或碳酸胺或氨水。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于聚合反應前丙烯酰胺水溶液中溶解高溫引發(fā)劑，高溫引發(fā)劑為單體總重量的0.1～0.5％。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述高溫引發(fā)劑采用偶氮二異丁腈。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化劑采用過硫酸銨、過硫酸鉀或雙氧水，還原劑采用亞硫酸鈉、次亞磷酸鈉、亞硫酸氫鈉或硫酸亞鐵。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于聚合反應之前的配料中加入占單體重量的3～5％的尿素。
全文摘要
高分子量聚丙烯酰胺干粉的制備方法，為低溫水溶液聚合法，比已有技術所不同的是水解劑采用了碳酸氫鈉與碳酸鈉的混合物；加入了發(fā)泡劑；采用了三元引發(fā)體系，反應前先加入高溫引發(fā)劑，體系控制溫度在10～40℃下再加入氧化－還原引發(fā)劑。本發(fā)明的優(yōu)點是得到高分子量的聚丙烯酰胺，分子量可以達到1800～2300萬。產(chǎn)品固含量在90％左右，特性粘數(shù)[η]≥23(dl/g)，水溶性好，游離單體少，≤0.03％，水解度20～30％。
文檔編號C08F120/00GK1542027SQ03112339
公開日2004年11月3日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權日2003年4月29日
發(fā)明者許振舉, 薛秀英, 許廣玉 申請人:許振舉