阴离子聚丙烯酰胺及其制备方法.pdf

本发明提供了一种阴离子聚丙烯酰胺及其制备方法，制备方法包括如下步骤：将水、分散剂和还原剂混合后，在氮气气氛下，50-95℃，同时加入混合单体A溶液、引发剂溶液B和分散稳定剂溶液C，然后反应0.5-2个小时，得到所述的阴离子聚丙烯酰胺，所述混合单体A溶液为含羧基的阴离子单体和丙烯酰胺的溶液。本发明的有益效果在于：采用水溶液分散聚合法，以水为反应溶剂，简化了生产工艺，降低的生产成本，生产工艺易于控制，制得的最终产品的高分子活性组分在水相中均匀、稳定分散的液体，固含量20-30％，易于制备和使用，易于实施，减少了环境污染。

1.  阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将水、分散剂和还原剂混合后，在氮气气氛下，50-95℃，同时加入混合单体A溶液、引发剂溶液B和分散稳定剂溶液C，然后反应0.5-2个小时，得到所述的阴离子聚丙烯酰胺，所述混合单体A溶液为含羧基的阴离子单体和丙烯酰胺的水溶液。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水的用量为单体总重量的15-30％，分散剂的用量为单体总重量的1-5％，还原剂的用量为单体总重量的0.01-1％；所述单体总重量为含羧基的阴离子单体和丙烯酰胺水溶液的总重量。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的分散剂为聚氧化乙烯或聚乙烯醇，重均分子量为10000-50000；所述还原剂为三乙醇胺、乙二胺、二乙胺、三乙胺或4-氰基吡啶中的一种；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾的一种，加入重量为单体总重量的0.01-1.0％，引发剂溶液B的重量百分比浓度为1.0-10.0％；所述分散稳定剂为乙二铵四乙酸二钠，加入量为单体总重量的0.1-0.3％，所述分散稳定剂溶液C的重量百分比浓度为1-3％。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合单体A溶液、引发剂溶液B和分散稳定剂溶液C，在1-3个小时内加完。

5.  根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述混合单体A中，含羧基的阴离子单体的重量含量为5-20％，丙烯酰胺重量含量为80-95％，水为单体总重量的58-73％；所述的含羧基的阴离子单体为丙烯酸或甲基丙烯酸的一种以上，所述单体总重量为含羧基的阴离子单体和丙烯酰胺水溶液的总重量。

6.  根据权利要求1～5任一项所述方法制备的阴离子聚丙烯酰胺。

阴离子聚丙烯酰胺及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种阴离子聚丙烯酰胺及其制备方法。
技术背景
目前，国内外制备阴离子聚丙烯酰胺主要方法有如下三种：第一种方法，是在丙烯酰胺水溶液中加入碳酸钠或者氢氧化钠等水解剂以及引发剂等各种助剂进行水溶液聚合水解而制得的“一步法”，该方法虽然简单，但得不到高含量且高分子量聚丙烯酰胺水溶液。又如CN1168894公开，在丙烯酰胺水溶液中加入碳酸钠和多元引发剂等各种助剂，并通入二氧化碳控制聚合体系的PH值，进行绝热聚合后再加热水解，然后造粒、烘干、粉碎得到产品，该方法虽然工艺简单一些，但用二氧化碳控制PH值，给工业化生产带来不便；
第二种方法，如JP57202308、CN1057059、CN1057057A、CN1498904A公开的方法，在丙烯酰胺水溶液中加入引发剂等各种助剂进行聚合，然后将胶体精造粒加入氢氧化钠等水解剂混合加热水解的纤聚合后水解的“两步法”，该方法存在设备复杂、工艺流程长，生产周期长，能源消耗大，产生大量的氨味，严重污染环境的缺点；第三种方法，如CN1114628公开，在丙烯酰胺水溶液中加入碳酸钠和引发剂等进行水溶液绝热聚合将聚合物胶体移到微波场中进行水解而制得，该方法虽然可以制得需要的产品，但是由于增加的微波设备投资，又把胶体移到微波场内，多了一道工序，工业生产受到一定限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种阴离子聚丙烯酰胺及其制备方法，弥补上述制备方法的不足。
本发明的方法，包括如下步骤：
将水、分散剂和还原剂混合后，在氮气气氛下，50-95℃，最好在60-85℃，同时加入混合单体A溶液、引发剂溶液B和分散稳定剂溶液C，在1-3个小时内加完，然后反应0.5-2个小时，得到所述的阴离子聚丙烯酰胺，重均分子量为1×10⁶-1.8×10⁷；
其中：水的用量为单体总重量的15-30％，分散剂的用量为单体总重量的1-5％，还原剂的用量为单体总重量的0.01-1％；
所述混合单体A溶液为含羧基的阴离子单体和丙烯酰胺的溶液，其中，含羧基的阴离子单体的重量含量为5-20％，丙烯酰胺重量含量为80-95％，水为单体总重量的58-73％；所述的含羧基的阴离子单体为丙烯酸或甲基丙烯酸的一种以上；
所述的分散剂为聚氧化乙烯或聚乙烯醇，重均分子量为10000-50000；
所述还原剂为三乙醇胺、乙二胺、二乙胺、三乙胺或4-氰基吡啶中的一种；
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾的一种，加入重量为单体总重量的0.01-1.0％，引发剂溶液B的重量百分比浓度为1.0-10.0％；
所述分散稳定剂为乙二铵四乙酸二钠，加入量为单体总重量的0.1-0.3％，所述分散稳定剂溶液C的重量百分比浓度为1-3％；
所述单体总重量为含羧基的阴离子单体和丙烯酰胺水溶液的总重量；
本发明的有益效果在于：采用水溶液分散聚合法，以水为反应溶剂，简化了生产工艺，降低的生产成本，生产工艺易于控制，制得的最终产品的高分子活性组分在水相中均匀、稳定分散的液体，固含量20-30％，易于制备和使用，易于实施，减少了环境污染。
具体实施方式
实施例1
(1)配制由80克丙烯酰胺、120克去离子水和20克丙烯酸组成的混合单体溶液A；(2)配制10克重量浓度为1％的乙二胺四乙酸二钠溶液B；(3)配制20克重量浓度为5％的过硫酸铵溶液C；(4)在装有温度计、电动搅拌、回流冷凝器和滴加管道的1000毫升的四口烧瓶中加入176克去离子水和5克聚氧化乙烯(重均分子量为30000)和1.0克三乙醇胺，在搅拌下溶解，通氮驱氧15分钟后，加热升温，当体系温度升至85℃时，同时滴加A、B和C溶液；滴加时间为1个小时，当滴加完毕后，在此温度下，保温反应2个小时，开始降温，温度降至40℃，出料，测其重量固含量为30.12％，重均分子量为1.2×10⁶；
实施例2
(1)配制由85克丙烯酰胺、127.5克去离子水和15克丙烯酸组成的混合单体溶液A；(2)配制20克重量浓度1％乙二胺四乙酸二钠溶液B；(3)配制10.5克重量浓度5％的过硫酸铵溶液C；(4)在装有温度计、电动搅拌、回流冷凝器和滴加管道的1000毫升的四口烧瓶中加入181.5克去离子水、4.2克聚氧化乙烯(重均分子量为20000)和0.5克三乙胺，在搅拌下溶解，通氮驱氧15分钟后，加热升温，当体系温度升至84℃时，同时滴加A、B、C溶液，滴加时间为1.5个小时，当滴加完毕后，在此温度下，保温反应1.5个小时，开始降温，温度降至40℃，出料，测其重量固含量为25.20％，重均分子量为3.2×10⁶。
实施例3
(1)配制由90克丙烯酰胺、135克去离子水和10克甲基丙烯酸组成的混合单体溶液A；(2)配制25克重量浓度1％乙二胺四乙酸二钠溶液B；(3)配制10克重量浓度1％的过硫酸铵溶液C、(4)在装有温度计、电动搅拌、回流冷凝器和滴加管道的1000毫升的四口烧瓶中加入151.6克去离子水、3.0克聚氧化乙烯(重均分子量为40000)和0.10克乙二胺，在搅拌下溶解后，加热升温，当体系温度升至83℃时，同时滴加A、B、C溶液，滴加时间为2.0个小时，当滴加完毕后，在此温度下，保温反应2个小时，开始降温，温度降至40℃，出料，测其重量固含量为24.2％，重均分子量为9.6×10⁶。
实施例4
(1)配制95克丙烯酰胺、142.5克去离子水和5克丙烯酸组成的混合单体溶液A；(2)配制10克重量浓度3％的乙二胺四乙酸二钠溶液B；(3)配制9克重量浓度0.06％的过硫酸铵溶液C；(4)在装有温度计、电动搅拌、回流冷凝器和滴加管道的1000毫升的四口烧瓶中加入193克去离子水、2.25克聚氧化乙烯(重均分子量为50000)和0.054克二乙胺，在搅拌下溶解后，加热升温，当体系温度升至80℃时，同时滴加A、B、C溶液，滴加时间为2.5个小时，当滴加完毕后，在此温度下，保温反应2个小时，开始降温，温度降至40℃，出料，测其重量固含量为22.01％，重均分子量为1.4×10⁷。
应用实施例
分别取30克实施例制备的阴离子聚丙烯酰胺和对比样(采用日本专利JP57202308公开的产品)加水配置成5％溶液。搅拌均匀后放置10分钟、30分钟，目测各溶液分散稳定情况。具体结果见表一。
表一