專利名稱:反相乳液法制備規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及通過反相乳液法制備水溶性可控分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,屬于水溶性高分子合成技術(shù)領(lǐng)域。該產(chǎn)品適合三次采油、水處理、造紙、采礦等應(yīng)用領(lǐng)域,尤其適合市政污泥脫水過程。
背景技術(shù):
丙烯酰胺共聚物具有良好的增稠、絮凝、吸濕特性,廣泛應(yīng)用于三次采油、水處理、造紙、采礦等應(yīng)用領(lǐng)域。目前,聚丙烯酰胺及其共聚物的生產(chǎn)工藝主要包括水相聚合、沉淀聚合和反相乳液聚合等。由于水相聚合及沉淀聚合產(chǎn)能低、反應(yīng)過程控制困難、高聚物產(chǎn)物批次間質(zhì)量不穩(wěn)定、且應(yīng)用過程中需要相關(guān)溶解設(shè)備配套,很大程度上限制了聚丙烯酰胺及其共聚物產(chǎn)品的高效低成本應(yīng)用過程。為克服上述困難,反相乳液聚合工藝成為高質(zhì)量丙烯酰胺共聚物開發(fā)和研究的熱點。
丙烯酰胺共聚物反相乳液聚合過程一般采用油、水兩相,在乳化劑的作用下,構(gòu)建油包水反相乳液體系,水溶性不飽和單體在彼此分離的微米或亞微米級的乳膠粒子中進行聚合反應(yīng),最終得到乳液產(chǎn)品。反相乳液聚合過程中,聚合過程、產(chǎn)品質(zhì)量均較易控制,且聚合后可直接得到乳液產(chǎn)品,該產(chǎn)品在使用過程中不需要外加溶解過程,應(yīng)用方便。然而采用低乳化劑用量的反相乳液聚合過程其體系穩(wěn)定性較差,產(chǎn)品的貨架期較短;而穩(wěn)定性良好的反相微乳體系卻需要使用大量的乳化劑,但存在固含量較低的缺點。但實際工業(yè)生產(chǎn)一般要求采用較低的乳化劑量實現(xiàn)高固含量產(chǎn)品的生產(chǎn)。
丙烯酰胺共聚物是一大類系列產(chǎn)品。從產(chǎn)品質(zhì)量來看,控制共聚物分子量、電性和電荷密度可得一系列產(chǎn)品;同時對分子鏈上活性酰胺基團改性還可衍生許多性能獨特的產(chǎn)品。通過控制有關(guān)聚合工藝參數(shù),可實現(xiàn)對丙烯酰胺共聚物分子量、官能團、骨干結(jié)構(gòu)、分子幾何形狀、構(gòu)造及電荷密度的控制,從而滿足市場對高質(zhì)量聚丙烯酰胺產(chǎn)品不斷增長的市場需求,代表了聚丙烯酰胺產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的新趨勢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,該方法生產(chǎn)的規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物具有優(yōu)良的絮凝和稠化性能,特別適用于城市生活污水處理和市政污泥脫水。
本方明采用的技術(shù)方案是5)油相配置油水平衡(HLB)值在4-10之間的復(fù)合乳化劑,該復(fù)合乳化劑采用斯盤類和吐溫類乳化劑按重量比1-4∶1配置后,溶解在餾分收集溫度為200-260℃飽和長鏈烷烴中,攪拌至乳化劑完全溶解。
6)水相配置水溶性不飽和單體、鏈轉(zhuǎn)移劑、無機鹽、螯合劑加入去離子水中,攪拌至水溶性不飽和單體完全溶解。其中水溶性不飽和單體總質(zhì)量在水相中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)控制在40-60%之間;鏈轉(zhuǎn)移劑、無機鹽以及螯合劑分別水相中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)控制在0.02-0.1%之間。
7)聚合反應(yīng)出發(fā)乳液體系配置按油相、水相體積比3-5∶1配置聚合反應(yīng)出發(fā)體系。該過程中將上述配置好的水相慢慢滴入配置好的油相,邊滴邊攪拌,進行體系預(yù)乳化;然后采用高速乳化機在5000-10000rpm下乳化30秒至2分鐘,由此構(gòu)建聚合出發(fā)反相乳液體系。
8)聚合過程控制在完成構(gòu)建聚合出發(fā)反相乳液體系后,調(diào)節(jié)體系pH值為3-7,然后對體系進行通氮(純度99.99%)驅(qū)氧至溶氧下降到0.2ppm,加入自由基聚合引發(fā)劑(0.05-0.5g/L總體積),并在20-70℃范圍內(nèi)控制聚合溫度;待聚合反應(yīng)進行2-8小時至水溶性不飽和單體轉(zhuǎn)化率98%以上,加入20-100ppm的還原劑使反應(yīng)體系中水溶性不飽和單體的濃度在250ppm以下,終止反應(yīng),得到均一透明或半透明的穩(wěn)定乳液,加入占體系總質(zhì)量0.1-1.0%的轉(zhuǎn)相劑,即為目標(biāo)反相乳液產(chǎn)物。
上述步驟4)還包括在水溶性不飽和單體轉(zhuǎn)化率達到80-90%時,采用批次、連續(xù)或半連續(xù)形式添加鏈分枝劑,其添加量一般為單體總質(zhì)量的5-25ppm之間。鏈分枝劑是一種水溶性至少具有兩個不飽和可聚合基團的單體物質(zhì),包括亞甲基雙丙烯酰胺(以下簡稱MBA),二乙烯基苯,二丙烯酸二甘醇酯,丙二醇甲基丙烯酸酯,丙烯酸烯丙酯或它們的混合物。
上述水溶性不飽和單體包括一類水溶性的至少具有一個可聚合基團的單體物質(zhì),可分為陽離子型、陰離子型以及非離子型三種。其中陽離子型單體包括十六烷基二甲基烯丙基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨以及二甲基氨基乙基丙烯酸鹽或其甲基丙烯酸鹽等;陰離子型單體包括丙烯酸,甲基丙烯酸,丙烯酸納,丙烯酸銨鹽,甲基丙烯酸銨鹽,衣康酸鈉,2-丙烯酰胺2-甲基丙磺酸,丙烯酸磺酸丙酯以及甲基丙烯酸磺酸丙酯等;非離子型單體包括丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,N-乙烯甲基乙酰胺,N-乙烯甲基甲酰胺,乙烯乙酸,乙烯吡咯烷酮,甲基丙烯酸甲酯,苯乙烯,丙烯腈等。聚合過程中,聚合單體可以選擇為以上單體的一種或多種按照一定質(zhì)量配比進行混合。
上述反相乳液聚合出發(fā)體系中,復(fù)合乳化劑的用量占總體系的質(zhì)量百分比為2-5%之間,最佳為2-3%之間。
上述聚合反應(yīng)體系中引發(fā)劑采用2,2’-偶氮二異丁腈、2,2’-偶氮二異庚腈或過氧化氫/過硫酸鉀復(fù)合引發(fā)劑。其中偶氮類引發(fā)劑按質(zhì)量百分比1-10%溶解在二甲苯中后加入體系。
上述步驟4)中聚合反應(yīng)溫度最佳控制為35-45℃范圍內(nèi)。
上述步驟4)所述還原劑為亞硫酸鹽或偏亞硫酸鹽。
上述步驟4)中聚合時間根據(jù)聚合物體系中水溶性不飽和單體的配比及濃度、引發(fā)劑濃度、聚合溫度等條件不同,聚合完全所要求的時間也不同,一般為2-8小時,最佳聚合時間為3-6小時。
上述聚合體系的pH值采用濃硫酸或濃鹽酸進行調(diào)節(jié)為3.5-4.5之間。
上述反相乳液產(chǎn)物可直接應(yīng)用于市政污水處理或市政污泥脫水,也可以采用乙醇沉淀,析出固體,干燥,粉碎得干粉產(chǎn)品。
本發(fā)明制備的規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物反相乳液可直接作為絮凝劑在市政污水處理中使用,特別適合于作為高分子絮凝劑應(yīng)用于市政污泥脫水過程。當(dāng)然還可以在石油開采、采礦、造紙過程中使用。制備的丙烯酰胺共聚物,在聚合物的骨架結(jié)構(gòu)上具有規(guī)則的支鏈和/或交聯(lián)結(jié)構(gòu),和傳統(tǒng)聚合技術(shù)制備的分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物產(chǎn)品相比,該產(chǎn)品具有更高的特性粘度、較低的團聚/交聯(lián)水平以及較高的重均沉降系數(shù),且具有分子量、帶電特性(電性及電荷密度)、分子結(jié)構(gòu)可控等特性,其產(chǎn)品特別適合在市政污泥脫水中應(yīng)用。產(chǎn)品開發(fā)過程中,可以通過工藝參數(shù)的控制,針對特定的污泥,進行“量體裁衣”式的產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用過程。針對特定的城市生活廢水處理后熟化的污泥,將上述丙烯酰胺共聚物加入后,攪拌均勻后即可直接壓榨。脫水劑在污泥中的加入量一般為2-4kg/噸干污泥,優(yōu)選添加量為2.5-3kg/噸干污泥。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例就本發(fā)明的制備方法及其產(chǎn)物在市政污泥脫水過程中的使用性能作進一步的闡述。
實施例1在攪拌釜中加入240g IsoparTMM(產(chǎn)品名),12.5g斯盤80TM(產(chǎn)品名)以及5.5g吐溫85TM(產(chǎn)品名),以300rpm攪拌混合物5min至乳化劑完全溶解。在另一個攪拌釜中加入150g丙烯酰胺,310g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨水溶液(80%wt),0.25g EDTA(螯合劑產(chǎn)品名),0.12g溴化鉀(無機鹽),2.0g異丙醇(鏈轉(zhuǎn)移劑)以及255g去離子水,250rpm攪拌30min至固體物質(zhì)完全溶解后,采用濃硫酸調(diào)節(jié)溶液pH值為4.0。然后300rpm攪拌條件下將水相慢慢倒入油相后,采用高壓乳化機在8000rpm轉(zhuǎn)速下乳化油水混合物30秒。得到的乳液加入1升不銹鋼反應(yīng)釜攪拌,通氮驅(qū)氧至溶氧下降到0.2ppm后,逐步升高乳液溫度至40℃。通過密封反應(yīng)器頂端的加樣口往反應(yīng)釜中添加0.08g溶解在2.25g二甲苯中的2,2’-偶氮二異庚腈(引發(fā)劑),引發(fā)聚合反應(yīng)。反應(yīng)過程中,嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度在38-42℃范圍內(nèi),聚合5小時后,將體系的溫度提高至65℃,加入0.23g溶解在0.53g去離子水中的偏亞硫酸氫鈉(作為還原劑)使反應(yīng)體系中丙烯酰胺的濃度在250ppm以下,大約需要30-60min左右結(jié)束聚合反應(yīng)。當(dāng)聚合反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后,加入22.5g壬基酚聚氧乙烯醚作為轉(zhuǎn)相劑,攪拌10min后,得到目標(biāo)產(chǎn)物固含量40%的反相乳液,其共聚物定義為產(chǎn)物1。
實施例2實施例2采用一次性添加不同濃度水平的鏈分枝劑生產(chǎn)分枝結(jié)構(gòu)丙烯酰胺共聚物。具體實施如下在攪拌釜中加入240g IsoparTMM,12.5g斯盤80TM以及5.5g吐溫85TM,以300rpm攪拌混合物5min至乳化劑完全溶解。在另一個攪拌釜中加入150g丙烯酰胺,310g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨水溶液(80%wt),0.25g EDTA,0.12g溴化鉀,2.0g異丙醇以及255g去離子水,250rpm攪拌30min至固體物質(zhì)完全溶解后,采用濃硫酸調(diào)節(jié)溶液pH值為4.0。然后300rpm攪拌條件下將水相慢慢倒入油相后,采用高壓乳化機在8000rpm轉(zhuǎn)速下乳化油水混合物30秒。得到的乳液加入1L不銹鋼反應(yīng)釜攪拌,通氮驅(qū)氧至溶氧下降到0.2ppm后,逐步升高乳液溫度至40℃。通過密封反應(yīng)器頂端的加樣口往反應(yīng)釜中添加0.08g溶解在2.25g二甲苯中的2,2’-偶氮二異庚腈,引發(fā)聚合反應(yīng)。反應(yīng)過程中,嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度在38-42℃范圍內(nèi),聚合3小時后,相對于單體總質(zhì)量一次性分別加入5、10以及15ppm MBA,繼續(xù)反應(yīng)2小時后。將體系的溫度提高至65℃,加入0.23g溶解在0.53g去離子水中的偏亞硫酸氫鈉使反應(yīng)體系中丙烯酰胺的濃度在250ppm以下,大約在30-60min后結(jié)束聚合反應(yīng)。當(dāng)聚合反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后,加入22.5g壬基酚聚氧乙烯醚作為轉(zhuǎn)相劑,攪拌10min后,得到目標(biāo)產(chǎn)物固含量40%的反相乳液。根據(jù)5、10以及15ppm鏈分枝劑的添加水平,分別定義對應(yīng)共聚物為產(chǎn)物2、產(chǎn)物3以及產(chǎn)物4。這些共聚物產(chǎn)品的特性粘度和標(biāo)準(zhǔn)粘度見表1。如表1所示(產(chǎn)物1-4),伴隨鏈分枝劑添加量的提高,丙烯酰胺共聚物的特性年度和標(biāo)準(zhǔn)年度均呈下降趨勢。
實施例3實施例3描述了在聚合過程中連續(xù)添加不同濃度水平的鏈分枝劑生產(chǎn)規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)丙烯酰胺共聚物的過程。具體實施如下在攪拌釜中加入240g IsoparTMM,12.5g斯盤80TM以及5.5g吐溫85TM,以300rpm攪拌混合物5min至乳化劑完全溶解。在另一個攪拌釜中加入150g丙烯酰胺,310g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨水溶液(80%wt),0.25g EDTA,0.12g溴化鉀,2.0g異丙醇以及255g去離子水,250rpm攪拌30min至固體物質(zhì)完全溶解后,采用濃硫酸調(diào)節(jié)溶液pH值為4.0。然后300rpm攪拌條件下將水相慢慢倒入油相后,采用高壓乳化機在8000rpm轉(zhuǎn)速下乳化油水混合物30秒。得到的乳液加入1L不銹鋼反應(yīng)釜攪拌,通氮驅(qū)氧至溶氧下降到0.2ppm后,逐步升高乳液溫度至40℃。通過密封反應(yīng)器頂端的加樣口往反應(yīng)釜中添加0.08g溶解在2.25g二甲苯中的2,2’-偶氮二異庚腈,引發(fā)聚合反應(yīng)。反應(yīng)過程中,嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度在38-42℃范圍內(nèi),聚合3小時后,開始采用連續(xù)方式流加MBA,流加過程在2小時內(nèi)完成,流加MBA總量相對單體總質(zhì)量分別為5、10以及15ppm。鏈分枝劑流加結(jié)束后,將體系的溫度提高至65℃,加入0.23g溶解在0.53g去離子水中的偏亞硫酸氫鈉使反應(yīng)體系中丙烯酰胺的濃度在250ppm以下,大約在30-60min后結(jié)束聚合反應(yīng)。當(dāng)聚合反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后,加入22.5g壬基酚聚氧乙烯醚作為轉(zhuǎn)相劑,攪拌10min后,得到目標(biāo)產(chǎn)物固含量40%的反相乳液。根據(jù)5、10、15及20ppm鏈分枝劑的添加水平,分別定義對應(yīng)共聚物為產(chǎn)物5、產(chǎn)物6、產(chǎn)物7以及產(chǎn)物8。這些共聚物產(chǎn)物的特性粘度和標(biāo)準(zhǔn)粘度見表1。
表1 實施例1、2以及產(chǎn)物1-8的特性粘度、標(biāo)準(zhǔn)粘度
實施例4
實施例4描述了三種不同離解類型水溶性不飽和單體(即陽離子、陰離子以及非離子型單體)生產(chǎn)規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)丙烯酰胺共聚物的過程;聚合過程中鏈分枝劑采用連續(xù)方式添加。具體實施如下在攪拌釜中加入240g IsoparTMM,12.5g斯盤80TM以及5.5g吐溫85TM,以300rpm攪拌混合物5min至乳化劑完全溶解。在另一個攪拌釜中加入112.5g丙烯酰胺,236.4g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨水溶液(80%wt)以及87.5g 2-丙烯酰胺2-甲基丙磺酸,0.25g EDTA,0.12g溴化鉀,2.0g異丙醇以及269.7g去離子水,250rpm攪拌30min至固體物質(zhì)完全溶解后,采用濃硫酸調(diào)節(jié)溶液pH值為4.0。然后300rpm攪拌條件下將水相慢慢倒入油相后,采用高壓乳化機在8000rpm轉(zhuǎn)速下乳化油水混合物30秒。得到的乳液加入1L攪拌不銹鋼反應(yīng)釜,通氮驅(qū)氧至溶氧下降到0.2ppm后,逐步升高乳液溫度至40℃。通過密封反應(yīng)器頂端的加樣口往反應(yīng)釜中添加0.08g溶解在2.25g二甲苯中的2,2’-偶氮二異庚腈,引發(fā)聚合反應(yīng)。反應(yīng)過程中,嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度在38-42℃范圍內(nèi),聚合3小時后,開始采用連續(xù)方式流加MBA,流加過程在2小時內(nèi)完成,流加MBA總量相對單體總質(zhì)量分別為5、10、15以及20ppm。鏈分枝劑流加結(jié)束后,將體系的溫度提高至65℃,加入0.23g溶解在0.53g去離子水中的偏亞硫酸氫鈉使反應(yīng)體系中丙烯酰胺的濃度在250ppm以下,大約在30-60min后結(jié)束聚合反應(yīng)。當(dāng)聚合反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后,加入22.5g壬基酚聚氧乙烯醚作為轉(zhuǎn)相劑,攪拌10min后,得到目標(biāo)產(chǎn)物固含量40%的反相乳液。根據(jù)5、10、15及20ppm鏈分枝劑的添加水平,分別定義對應(yīng)共聚物為產(chǎn)物9、產(chǎn)物10、產(chǎn)物11以及產(chǎn)物12。
對比試驗1采用電毛細吸水時間(CST)評價產(chǎn)物1-8的污泥脫水性能。結(jié)果如表2所示,在同一添加劑量、產(chǎn)物2-7(分枝結(jié)構(gòu))的CST值比產(chǎn)物1(線性結(jié)構(gòu))的CST值要低,顯示了它們在市政污泥脫水過程中具有更好的性能。此外,相對聚合過程中以一次性添加MBA得到的產(chǎn)物2-4(不規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)),產(chǎn)物5-8(規(guī)則分枝結(jié)構(gòu))在較低添加劑量下具有更好的CST值,顯示了在市政污泥脫水過程中更好的應(yīng)用性能。
表2產(chǎn)物1-8的CST
對比試驗2在實驗室比較了產(chǎn)物1、6以及9-12絮凝沉淀閔行污水廠熟化后剩余污泥的過程。該實驗在布氏漏斗中進行,先加入80ml含固量為2.7%的熟化后的污泥,然后分別加入20ml一定濃度的待測產(chǎn)物,將布氏漏斗來回倒置10次后靜置。記錄沉淀絮狀物沉淀至40ml刻度的時間(表3)。實驗表明,產(chǎn)物10的絮凝性能更優(yōu)。
表3產(chǎn)物1、6以及9-12在布氏漏斗中的污泥絮凝試驗
對比試驗3比較了產(chǎn)物1、產(chǎn)物5以及產(chǎn)物10在強化市政污泥脫水中的性能。試驗采用上海閔行水質(zhì)凈化廠的熟化污泥進行,脫水操作采用帶式壓濾。試驗過程中測定了熟化污泥的干重、過濾液的化學(xué)需氧量(COD),濾餅中的污泥干重以及過濾過程中污泥的截流率。表4顯示產(chǎn)物10所得丙烯酰胺共聚物在較低添加劑量(30g/m3熟化污泥)就可以取得較好的脫水效果,顯示了其在強化市政污泥脫水過程中的良好性能。
表4產(chǎn)物1、5和10在市政污泥脫水過程中的性能比較
*濃縮比指帶式壓濾后干污泥體積與熟化污泥體積比#污泥截流率指干污泥中所含COD占熟化污泥中COD的百分比
權(quán)利要求
1.反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是包括下列步驟及條件1)油相配置配制油水平衡值在4-10之間的復(fù)合乳化劑,該復(fù)合乳化劑采用斯盤類和吐溫類乳化劑按重量比1-4∶1配置后,溶解在餾分收集溫度為200-260℃飽和長鏈烷烴中,攪拌至乳化劑完全溶解;2)水相配置水溶性不飽和單體、鏈轉(zhuǎn)移劑、無機鹽、螯合劑加入去離子水中,攪拌至水溶性不飽和單體完全溶解,其中水溶性不飽和單體總質(zhì)量在水相中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)控制在40-60%之間;鏈轉(zhuǎn)移劑、無機鹽以及螯合劑分別在水相中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)控制在0.02-0.1%之間;3)聚合反應(yīng)出發(fā)乳液體系配置按油相、水相體積比3-5∶1配置聚合反應(yīng)出發(fā)體系,該過程中將上述配置好的水相慢慢滴入配置好的油相,邊滴邊攪拌,進行體系預(yù)乳化;然后采用高速乳化機在5000-10000rpm下乳化30秒至2分鐘,由此構(gòu)建聚合出發(fā)反相乳液體系;4)聚合過程控制在完成構(gòu)建聚合出發(fā)反相乳液體系后,調(diào)節(jié)體系pH值為3-7,然后對體系進行通入純度99.99%氮氣驅(qū)氧至溶氧下降到0.2ppm,加入自由基聚合引發(fā)劑0.05-0.5g/L,并在20-70℃范圍內(nèi)控制聚合溫度;待聚合反應(yīng)至水溶性不飽和單體轉(zhuǎn)化率98%以上,加入20-100ppm的還原劑,使反應(yīng)體系中水溶性不飽和單體的濃度在250ppm以下,終止反應(yīng),得到均一透明或半透明的穩(wěn)定乳液,加入占體系總質(zhì)量百分比0.1-1.0%的轉(zhuǎn)相劑,即為含目標(biāo)丙烯酰胺共聚物的反相乳液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是上述步驟4)還包括在水溶性不飽和單體轉(zhuǎn)化率達到80-90%時,采用批次、連續(xù)或半連續(xù)形式添加鏈分枝劑,其添加量一般為單體總質(zhì)量的5-25ppm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是鏈分枝劑是一種水溶性至少具有兩個不飽和可聚合基團的單體物質(zhì),包括亞甲基雙丙烯酰胺,二乙烯基苯,二丙烯酸二甘醇酯,丙二醇甲基丙烯酸酯,丙烯酸烯丙酯或它們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是所述水溶性不飽和單體包括一類水溶性的具有一個不飽和的可聚合基團的單體物質(zhì),包括陽離子型、陰離子型及非離子型三種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是所述的陽離子型單體包括十六烷基二甲基烯丙基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨以及二甲基氨基乙基丙烯酸鹽或其甲基丙烯酸鹽;所述的陰離子型單體包括丙烯酸,甲基丙烯酸,丙烯酸納,丙烯酸銨鹽,甲基丙烯酸銨鹽,衣康酸鈉,2-丙烯酰胺2-甲基丙磺酸,丙烯酸磺酸丙酯以及甲基丙烯酸磺酸丙酯;所述非離子型單體包括丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,N-乙烯甲基乙酰胺,N-乙烯甲基甲酰胺,乙烯乙酸,乙烯吡咯烷酮,甲基丙烯酸甲酯,苯乙烯,丙烯腈;水溶性不飽和單體可以選擇為以上單體的一種或多種按照一定質(zhì)量配比進行混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是所述反相乳液聚合出發(fā)體系中,復(fù)合乳化劑的用量占體系總體積百分比控制為2-5%之間,最佳為2-3%之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是所述聚合反應(yīng)體系中自由基聚合引發(fā)劑采用2,2’-偶氮二異丁腈、2,2’-偶氮二異庚腈或過氧化氫/過硫酸鉀復(fù)合引發(fā)劑,其中偶氮類引發(fā)劑按質(zhì)量百分比1-10%溶解在二甲苯中后制得。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是聚合反應(yīng)溫度控制為35-45℃范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是所述還原劑為亞硫酸鹽或偏亞硫酸鹽。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是聚合時間根據(jù)聚合物體系中水溶性不飽和單體的配比及濃度、引發(fā)劑濃度、聚合溫度等條件不同,聚合完全所要求的時間也不同,一般為2-8小時,最佳聚合時間為3-6小時。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是所述聚合體系的pH值采用濃硫酸或濃鹽酸進行調(diào)節(jié)為3.5-4.5之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反相乳液法制備可控規(guī)則分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,其特征是鏈轉(zhuǎn)移劑、無機鹽、螯合劑分別是異丙醇、溴化鉀、EDTA。
全文摘要
本發(fā)明涉及反相乳液法制備水溶性可控分枝結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺共聚物的方法,包括油相配置用斯盤類和吐溫類乳化劑配置復(fù)合乳化劑;水相配置采用水溶性不飽和單體、鏈轉(zhuǎn)移劑、無機鹽、螯合劑加入去離子水中,攪拌至水溶性不飽和單體完全溶解;按油相、水相體積比3-5∶1配置聚合反應(yīng)出發(fā)體系;在完成構(gòu)建聚合出發(fā)反相乳液體系后,調(diào)節(jié)體系pH值,對體系進行通氮驅(qū)氧,加入自由基聚合引發(fā)劑、還原劑使反應(yīng)體系中水溶性不飽和單體的濃度在250ppm以下,終止反應(yīng),加入轉(zhuǎn)相劑,即為目標(biāo)反相乳液產(chǎn)物。本發(fā)明制備的丙烯酰胺共聚物反相乳液可直接作為絮凝劑在市政污水處理中使用,特別適合于作為高分子絮凝劑應(yīng)用于市政污泥脫水過程。
文檔編號C08F2/38GK101037492SQ20071001387
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者朱建航, 趙東風(fēng), 延軍 申請人:中國石油大學(xué)(華東), 山東瑞特精細化工有限公司