一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法.pdf

上传人:r7 文档编号:4720004 上传时间:2018-10-31 格式:PDF 页数:7 大小:382.72KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201410662829.8

申请日:

2014.11.19

公开号:

CN104387529A

公开日:

2015.03.04

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C08F 220/56申请公布日:20150304|||实质审查的生效IPC(主分类):C08F 220/56申请日:20141119|||公开

IPC分类号:

C08F220/56; C08F226/10; C08F220/34; C08F226/02; C08F220/54

主分类号:

C08F220/56

申请人:

长江大学

发明人:

任朝华; 王昌军

地址:

434023湖北省荆州市南环路1号

优先权:

专利代理机构:

北京市中实友知识产权代理有限责任公司11013

代理人:

熊成香

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明涉及一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法,其特征在于各组分的质量百分比为:非离子单体和阳离子单体质量之和占8-25wt%,无机盐占10-35wt%;稳定剂占0.5-5wt%;引发剂占单体总质量的0.001-0.08wt%;阻聚剂占单体总质量的0.001-0.01wt%;余量为水;将非离子单体、阳离子单体、无机盐和稳定剂加入到容器中用水溶解均匀后,调节其溶液温度至25~60℃;通氮气保护,30分钟后加入引发剂,封闭搅拌2~24小时后加入阻聚剂,继续搅拌30分钟后,冷却至室温,出料,得到阳离子聚丙烯酰胺乳液产品。本发明适于合成各种产率高、流动性好的阳离子聚丙烯酰胺乳液,具有合成方法简单、稳定性好、水溶性强、绿色环保和成本低的特点。

权利要求书

权利要求书
1.  一种阳离子聚丙烯酰胺乳液,其特征在于其中各组分的质量百分比为:
非离子单体和阳离子单体质量之和占8-25wt%,其中,阳离子单体占单体总质量的3-45wt%;
无机盐占10-35wt%;
稳定剂占0.5-5wt%;
引发剂占单体总质量的0.001-0.08wt%;
阻聚剂占单体总质量的0.001-0.01wt%;
余量为水。

2.  如权利要求1所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)、将非离子单体、阳离子单体、无机盐和稳定剂按比例加入到容器中,用水溶解均匀后,调节其溶液温度至25~60℃;对溶液进行通氮气保护,30分钟后按比例加入引发剂,继续搅拌,进行聚合反应;
(2)、在溶液中加入引发剂后保持温度在25~60℃,封闭搅拌2~24小时后按比例加入阻聚剂,继续搅拌30分钟后,冷却至室温,出料,得到阳离子聚丙烯酰胺乳液产品。

3.  根据权利要求1所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液,其特征在于所述的非离子单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和N-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种。

4.  根据权利要求3所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液,其特征在于所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化 铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵和N,N-二甲基二烯丙基氯化铵中的一种。

5.  根据权利要求4所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液,其特征在于所述的无机盐为钾、钠、锂和铵的阳离子与硫酸根、亚硫酸根、卤离子、磷酸根和硝酸根的阴离子形成盐中的一种。

6.  根据权利要求5所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液,其特征在于所述的阻聚剂为对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、二甲基二硫代氨基甲酸钠、对叔丁基邻苯二酚、2-叔丁基对苯二酚和2,5-二叔丁基对苯二酚中的一种。

7.  根据权利要求6所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液,其特征在于所述的引发剂为氧化体系、氧化-还原引发体系和偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种;
其中:氧化体系为过硫酸钾和过硫酸铵中的一种;氧化-还原引发体系由过硫酸钾或过硫酸铵与亚硫酸氢钠或亚硫酸氢铵组成。

8.  根据权利要求7所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液,其特征在于所述的稳定剂具有如下化学结构式(I):

其中:R1、R3和R5分别为H、CH3和CH2CH3中的一种,R1、R3和R5可以相同也可以不同;
R2为NH2、NHCH3和N(CH3)2中的一种;
R4为2-吡咯烷酮基;
R6为NH或NCH3;
o、p和m分别为1或大于1的整数,x为大于1的整数,x与(o+p+m)的乘积在4000-11000之间;
所述的具有化学结构式(I)的稳定剂的合成方法,包括如下步骤:
(1)将单体混合物(由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N-甲基丙烯酰胺中的一种与N-乙烯基-2-吡咯烷酮组成,其中,N-乙烯基-2-吡咯烷酮占单体总质量的3-10wt%)溶解于水中,配制成浓度为4-8wt%的水溶液,调节其水溶液温度至25~60℃,在通氮气保护的情况下,加入单体混合物质量0.1-0.12wt%的引发剂过硫酸铵,反应2-3小时后即可得到聚合度为4000-11000的聚合物水溶液;
(2)在40-70℃下,在聚合物水溶液中再加入多聚甲醛和亚硫酸钠,两者质量和为单体混合物的10-20wt%,其中:多聚甲醛与亚硫酸钠的摩尔比为1:1.5-1:4,反应2-10小时后,得到结构式(I)的稳定剂水溶液。

说明书

说明书一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法
技术领域:
本发明涉及一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法,属于水溶性高分子材料合成技术领域。
背景技术:
聚丙烯酰胺类水溶性高分子材料由于具有良好的水溶性、增粘性等性能,被广泛用于多个工业领域。其中,阳离子聚丙烯酰胺由于其分子上含有的阳离子性基团具有对带有阴离子电荷的物质电荷吸附作用,更适合被用作为钻井液中的包被剂、污水处理中的絮凝剂、污泥脱水剂、纸张的增强剂等。
在阳离子聚丙烯酰胺的合成方法中,水溶液聚合方法被广泛应用,但这种方法合成的产品需要经过造粒、干燥等工序后得到粉体产品,能耗大,且粉体产品使用时溶解速度慢,需要长时间的搅拌。反相乳液聚合和反相微乳液聚合方法是采用的较新的合成方法,这些方法不仅可以合成高分子量的产品,而且可以解决产品溶解速度较慢的问题。然而,反相乳液聚合和反相微乳液聚合方法在制备聚丙烯酰胺产品时,需要大量的有机溶剂和表面活性剂,这不仅增加了合成成本,而且在使用过程中会造成二次污染和影响产品性能的发挥。
发明内容:
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法,适于合成各种产率高、流动性好的阳离子聚丙烯酰胺乳液,具有合成方法简单、稳定性好、水溶性强、绿色环保和成本低的特点。
本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。
本发明所提供的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液,其中各组分的质量百分比为:
非离子单体和阳离子单体质量之和占8-25wt%,其中,阳离子单体占单体总质量的3-45wt%;
无机盐占10-35wt%;
稳定剂占0.5-5wt%;
引发剂占单体总质量的0.001-0.08wt%;
阻聚剂占单体总质量的0.001-0.01wt%;
余量为水;
本发明所提供的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法,包括如下步骤:
(1)、将非离子单体、阳离子单体、无机盐和稳定剂按比例加入到容器中,用水溶解均匀后,调节其溶液温度至25~60℃;对溶液进行通氮气保护,30分钟后按比例加入引发剂,继续搅拌,进行聚合反应;
(2)、在溶液中加入引发剂后保持温度在25~60℃,封闭搅拌2~24小时后按比例加入阻聚剂,继续搅拌30分钟后,冷却至室温,出料,得到阳离子聚丙烯酰胺乳液产品。
所述的非离子单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和N-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种;
所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵和N,N-二甲基二烯丙基氯化铵中的一种;
所述的无机盐为钾、钠、锂和铵的阳离子与硫酸根、亚硫酸根、卤离子、磷酸根和硝酸根的阴离子形成盐中的一种;
所述的阻聚剂为对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、二甲基二硫代氨基甲酸钠、对叔丁基邻苯二酚、2-叔丁基对苯二酚和2,5-二叔丁基对苯二酚中的一种;
所述的引发剂为氧化体系、氧化-还原引发体系和偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种;
其中:氧化体系为过硫酸钾和过硫酸铵中的一种;
氧化-还原引发体系由过硫酸钾或过硫酸铵与亚硫酸氢钠或亚硫酸氢铵组成;
所述的稳定剂具有如下化学结构式(I):

其中:R1、R3和R5分别为H、CH3和CH2CH3中的一种,R1、R3和R5可以相同也可以不同;
R2为NH2、NHCH3和N(CH3)2中的一种;
R4为2-吡咯烷酮基;
R6为NH或NCH3;
o、p和m分别为1或大于1的整数,x为大于1的整数,x与(o+p+m)的乘积在4000-11000之间;
所述的具有化学结构式(I)的稳定剂的合成方法,包括如下步骤:
(1)将单体混合物(由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N-甲基丙烯酰胺中的一种与N-乙烯基-2-吡咯烷酮组成,其中,N-乙烯基-2-吡咯烷酮占单体总质量的3-10wt%)溶解于水中,配制成浓度为4-8wt%的水溶液,调节其水溶液温度至25~60℃,在通氮气保护的情况下,加入单体混合物质量0.1-0.12wt%的引发剂过硫酸铵,反应2-3小时后即可得到聚合度为4000-11000的聚合物水溶液;
(2)在40-70℃下,在聚合物水溶液中再加入多聚甲醛和亚硫酸钠,两者质量和为单体混合物的10-20wt%,其中:多聚甲醛与亚硫酸钠的摩尔比为1:1.5-1:4,反应2-10小时后,得到结构式(I)的稳定剂水溶液。
本发明与现有的技术相比具有如下有益效果:
(1)反应液配制简便,反应温度低,反应温度的选择性和可操作性强,在室温下,将所有物料加水搅拌均匀即可,可以实现“一锅法”加料。
(2)绿色环保,合成成本低,采用水作为溶剂,避免了采用有机溶剂或表面活性剂可能造成的环境污染。
(3)乳液稳定性好,流动性良好,采用的稳定剂能使乳液的稳定性达到100天以上,便于储存和运输,方便使用。
(4)水溶性强,有效含量高,乳液中单体含量可达25wt%,实现在水中稍搅拌即可溶解。
(5)普适性,合成的乳液产品可以被用作为钻井液中的包被剂、污水处理中的絮凝剂、污泥脱水剂、纸张的增强剂等。
具体实施方式:
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明:
实施例1:
该例用于结构式(I)的稳定剂水溶液的合成。
将单体混合物(丙烯酰胺95wt%和N-乙烯基-2-吡咯烷酮5wt%)配制成浓度为5wt%的水溶液,升温至60℃,在通氮气保护的情况下,加入丙烯酰胺质量0.1wt%的过硫酸铵,反应2小时后即可得到聚丙烯酰胺的水溶液;
将聚丙烯酰胺水溶液的温度控制在50℃,加入单体混合物质量10wt%的多聚甲醛和亚硫酸氢钠(两者摩尔比为1:1.06),反应5小时后,即得到结构式I的稳定剂水溶液。
实施例2:
室温下,在带有控温装置、搅拌装置、氮气通入口、回流冷凝管的圆底烧瓶中,分别加入70g水、36g丙烯酰胺、34g硫酸铵、20g氯化铵、5g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、4g N,N-二甲基二烯丙基氯化铵水溶液(浓度65wt%)和40g实施例1中制备的稳定剂水溶液,搅拌均匀后,通氮气,升温至35℃,继续搅拌30分钟后,加入1wt%的过硫酸铵与亚硫酸氢钠(质量比1:1)的水溶液2.5mL,继续搅拌15小时后,加入1wt%的对苯二酚水溶液0.4mL,降低至室温,收集,得到乳白色、流动性良好的乳液,稳定性大于110天。
实施例3:
室温下,在带有控温装置、搅拌装置、氮气通入口、回流冷凝管的圆底烧瓶中,分别加入50g水、24g丙烯酰胺、6g N-甲基丙烯酰胺、24g硫酸铵、18g硝酸铵、4.5g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3g N,N-二甲基二烯丙基氯化铵水溶液(浓度65wt%)和35g实施例1中制备的稳定剂水溶液,搅拌均匀后,通氮气,升温至35℃,30分钟后,加入1wt%的过硫酸铵与亚硫酸氢钠(质量比1:1)的水溶液1.8mL,继续搅拌16小时后,加入1wt%的对苯二酚水溶液0.3mL,降低至室温,收集,得到乳白色、流动性良好的乳液,稳定 性大于140天。
实施例4:
物料及其加量与实施例3的相同,而反应温度为50℃,加入1wt%的过硫酸钾水溶液1.8mL,反应10小时后,加入1wt%的对苯二酚水溶液0.3mL,降至室温后,收集,得到乳液产品,稳定性大于125天。
实施例5:
物料及其加量与实施例3的相同,而反应温度为30℃,加入1wt%的过硫酸铵与亚硫酸氢钠(质量比1:1)溶液1mL和1wt%的偶氮二异丁脒盐酸盐水溶液0.5mL,反应18小时后,加入1wt%的对苯二酚水溶液0.3mL,降至室温后,收集,得到乳液产品,稳定性大于135天。
实施例6:
室温下,在带有控温装置、搅拌装置、氮气通入口、回流冷凝管的圆底烧瓶中,分别加入90g水、18g N,N-二甲基丙烯酰胺、24g N-甲基丙烯酰胺、60g硫酸铵、14g N,N-二甲基二烯丙基氯化铵水溶液(浓度65wt%)和45g实施例1中制备的稳定剂水溶液,搅拌均匀后,通氮气,升温至40℃,30分钟后,加入1wt%的过硫酸铵与亚硫酸氢钠(质量比1:1)的水溶液2.2mL,继续搅拌16小时后,加入1wt%的对苯二酚水溶液0.4mL,降至室温,收集,得到乳白色、流动性良好的乳液,稳定性大于130天。
实施例7:
室温下,在带有控温装置、搅拌装置、氮气通入口、回流冷凝管的圆底烧瓶中,分别加入80g水、40g N,N-二甲基丙烯酰胺、2g N-乙烯基-2-吡咯烷酮、60g硫酸铵、14g N,N-二甲基二烯丙基氯化铵水溶液(浓度65wt%)和50g实施例1中制备的稳定剂水溶液,搅拌均匀后,通氮气,升温至40℃, 30分钟后,加入1wt%的过硫酸铵与亚硫酸氢钠(质量比1:1)的水溶液2mL,继续搅拌15h后,加入1wt%的对苯二酚水溶液0.4mL,降至室温,收集,得到乳白色、流动性良好的乳液,稳定性大于135天。
实施例8-13:
该实施例8-13分别是对实施例2-7中合成的乳液水溶性进行测定。
将实施例2-7中合成的乳液按2wt%的量加入水中,稍搅拌或搅拌不超过10min,即可在水中分散,表明所有乳液的水溶性良好。
实施例14-19:
该实施例14-19分别是对实施例2-7中合成的乳液聚合物重均分子量进行测定。
采用静态光散射法测定实施例2-7中乳液聚合物重均分子量均大于420万,其中,实施例3和实施例5的重均分子量分别大于750万和大于830万。

一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法.pdf_第1页
第1页 / 共7页
一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法.pdf_第2页
第2页 / 共7页
一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法.pdf_第3页
第3页 / 共7页
点击查看更多>>
资源描述

《一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法.pdf(7页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410662829.8 (22)申请日 2014.11.19 C08F 220/56(2006.01) C08F 226/10(2006.01) C08F 220/34(2006.01) C08F 226/02(2006.01) C08F 220/54(2006.01) (71)申请人 长江大学 地址 434023 湖北省荆州市南环路 1 号 (72)发明人 任朝华 王昌军 (74)专利代理机构 北京市中实友知识产权代理 有限责任公司 11013 代理人 熊成香 (54) 发明名称 一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法 (57) 摘。

2、要 本发明涉及一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及 其合成方法, 其特征在于各组分的质量百分比 为 : 非离子单体和阳离子单体质量之和占 8 25wt, 无机盐占 10 35wt ; 稳定剂占 0.5 5wt; 引发剂占单体总质量的0.0010.08wt; 阻聚剂占单体总质量的 0.001 0.01wt ; 余量 为水 ; 将非离子单体、 阳离子单体、 无机盐和稳定 剂加入到容器中用水溶解均匀后, 调节其溶液温 度至 25 60 ; 通氮气保护, 30 分钟后加入引发 剂, 封闭搅拌224小时后加入阻聚剂, 继续搅拌 30 分钟后, 冷却至室温, 出料, 得到阳离子聚丙烯 酰胺乳液产品。 本发明适于合成。

3、各种产率高、 流动 性好的阳离子聚丙烯酰胺乳液, 具有合成方法简 单、 稳定性好、 水溶性强、 绿色环保和成本低的特 点。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104387529 A (43)申请公布日 2015.03.04 CN 104387529 A 1/2 页 2 1. 一种阳离子聚丙烯酰胺乳液, 其特征在于其中各组分的质量百分比为 : 非离子单体和阳离子单体质量之和占 8 25wt, 其中, 阳离子单体占单体总质量的 3 45wt ; 无机盐占 10 35wt ; 稳定剂占 0.5 5。

4、wt ; 引发剂占单体总质量的 0.001 0.08wt ; 阻聚剂占单体总质量的 0.001 0.01wt ; 余量为水。 2. 如权利要求 1 所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法, 其特征在于包括如下 步骤 : (1)、 将非离子单体、 阳离子单体、 无机盐和稳定剂按比例加入到容器中, 用水溶解均匀 后, 调节其溶液温度至 25 60; 对溶液进行通氮气保护, 30 分钟后按比例加入引发剂, 继 续搅拌, 进行聚合反应 ; (2)、 在溶液中加入引发剂后保持温度在 25 60, 封闭搅拌 2 24 小时后按比例加 入阻聚剂, 继续搅拌 30 分钟后, 冷却至室温, 出料, 得到阳离子。

5、聚丙烯酰胺乳液产品。 3. 根据权利要求 1 所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液, 其特征在于所述的非离子单体 为丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺、 N- 甲基丙烯酰胺、 N,N- 二甲基丙烯酰胺、 苯乙烯、 丙烯酸甲酯、 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸丁酯和 N- 乙烯基 -2- 吡咯烷酮中的一种。 4. 根据权利要求 3 所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液, 其特征在于所述的阳离子单体 为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、 丙烯酰氧丙基三甲基氯 化铵、 甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵和 N,N- 二甲基二烯丙基氯化铵中的一种。 5. 根据权利要求 4 所述的一种阳离子聚丙。

6、烯酰胺乳液, 其特征在于所述的无机盐为 钾、 钠、 锂和铵的阳离子与硫酸根、 亚硫酸根、 卤离子、 磷酸根和硝酸根的阴离子形成盐中的 一种。 6. 根据权利要求 5 所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液, 其特征在于所述的阻聚剂为对 苯二酚、 对苯醌、 甲基氢醌、 对羟基苯甲醚、 二甲基二硫代氨基甲酸钠、 对叔丁基邻苯二酚、 2- 叔丁基对苯二酚和 2, 5- 二叔丁基对苯二酚中的一种。 7. 根据权利要求 6 所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液, 其特征在于所述的引发剂为氧 化体系、 氧化 - 还原引发体系和偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种 ; 其中 : 氧化体系为过硫酸钾和过硫酸铵中的一种 ; 氧化 - 。

7、还原引发体系由过硫酸钾或 过硫酸铵与亚硫酸氢钠或亚硫酸氢铵组成。 8. 根据权利要求 7 所述的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液, 其特征在于所述的稳定剂具有 如下化学结构式 (I) : 权 利 要 求 书 CN 104387529 A 2 2/2 页 3 其中 : R1、 R3和 R5分别为 H、 CH3和 CH2CH3中的一种, R1、 R3和 R5可以相同也可以不同 ; R2为 NH2、 NHCH3和 N(CH3)2中的一种 ; R4为 2- 吡咯烷酮基 ; R6为 NH 或 NCH3; o、 p 和 m 分别为 1 或大于 1 的整数, x 为大于 1 的整数, x 与 (o+p+m) 的乘积。

8、在 4000 11000 之间 ; 所述的具有化学结构式 (I) 的稳定剂的合成方法, 包括如下步骤 : (1)将单体混合物(由丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺和N-甲基丙烯酰胺中的一种与N-乙烯 基 -2- 吡咯烷酮组成, 其中, N- 乙烯基 -2- 吡咯烷酮占单体总质量的 3 10wt ) 溶解于 水中, 配制成浓度为 4 8wt的水溶液, 调节其水溶液温度至 25 60, 在通氮气保护的 情况下, 加入单体混合物质量0.10.12wt的引发剂过硫酸铵, 反应23小时后即可得 到聚合度为 4000 11000 的聚合物水溶液 ; (2) 在 40 70下, 在聚合物水溶液中再加入多聚甲醛和亚硫酸。

9、钠, 两者质量和为单 体混合物的 10 20wt, 其中 : 多聚甲醛与亚硫酸钠的摩尔比为 1:1.5-1:4, 反应 2 10 小时后, 得到结构式 (I) 的稳定剂水溶液。 权 利 要 求 书 CN 104387529 A 3 1/4 页 4 一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法 技术领域 : 0001 本发明涉及一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法, 属于水溶性高分子材料合 成技术领域。 背景技术 : 0002 聚丙烯酰胺类水溶性高分子材料由于具有良好的水溶性、 增粘性等性能, 被广泛 用于多个工业领域。其中, 阳离子聚丙烯酰胺由于其分子上含有的阳离子性基团具有对带 有阴离子电荷的物质电。

10、荷吸附作用, 更适合被用作为钻井液中的包被剂、 污水处理中的絮 凝剂、 污泥脱水剂、 纸张的增强剂等。 0003 在阳离子聚丙烯酰胺的合成方法中, 水溶液聚合方法被广泛应用, 但这种方法合 成的产品需要经过造粒、 干燥等工序后得到粉体产品, 能耗大, 且粉体产品使用时溶解速度 慢, 需要长时间的搅拌。 反相乳液聚合和反相微乳液聚合方法是采用的较新的合成方法, 这 些方法不仅可以合成高分子量的产品, 而且可以解决产品溶解速度较慢的问题。 然而, 反相 乳液聚合和反相微乳液聚合方法在制备聚丙烯酰胺产品时, 需要大量的有机溶剂和表面活 性剂, 这不仅增加了合成成本, 而且在使用过程中会造成二次污染和。

11、影响产品性能的发挥。 发明内容 : 0004 为了克服现有技术的不足, 本发明的目的在于提供一种阳离子聚丙烯酰胺乳液及 其合成方法, 适于合成各种产率高、 流动性好的阳离子聚丙烯酰胺乳液, 具有合成方法简 单、 稳定性好、 水溶性强、 绿色环保和成本低的特点。 0005 本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。 0006 本发明所提供的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液, 其中各组分的质量百分比为 : 0007 非离子单体和阳离子单体质量之和占 8 25wt, 其中, 阳离子单体占单体总质 量的 3 45wt ; 0008 无机盐占 10 35wt ; 0009 稳定剂占 0.5 5wt ; 0010。

12、 引发剂占单体总质量的 0.001 0.08wt ; 0011 阻聚剂占单体总质量的 0.001 0.01wt ; 0012 余量为水 ; 0013 本发明所提供的一种阳离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法, 包括如下步骤 : 0014 (1)、 将非离子单体、 阳离子单体、 无机盐和稳定剂按比例加入到容器中, 用水溶解 均匀后, 调节其溶液温度至 25 60 ; 对溶液进行通氮气保护, 30 分钟后按比例加入引发 剂, 继续搅拌, 进行聚合反应 ; 0015 (2)、 在溶液中加入引发剂后保持温度在 25 60, 封闭搅拌 2 24 小时后按比 例加入阻聚剂, 继续搅拌 30 分钟后, 冷却至室温,。

13、 出料, 得到阳离子聚丙烯酰胺乳液产品。 0016 所述的非离子单体为丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺、 N- 甲基丙烯酰胺、 N,N- 二甲基 说 明 书 CN 104387529 A 4 2/4 页 5 丙烯酰胺、 苯乙烯、 丙烯酸甲酯、 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸丁酯和 N- 乙烯 基 -2- 吡咯烷酮中的一种 ; 0017 所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化 铵、 丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、 甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵和 N,N- 二甲基二烯丙基 氯化铵中的一种 ; 0018 所述的无机盐为钾、 钠、 锂和铵的阳离子与硫酸根、 亚硫酸根、。

14、 卤离子、 磷酸根和硝 酸根的阴离子形成盐中的一种 ; 0019 所述的阻聚剂为对苯二酚、 对苯醌、 甲基氢醌、 对羟基苯甲醚、 二甲基二硫代氨基 甲酸钠、 对叔丁基邻苯二酚、 2- 叔丁基对苯二酚和 2, 5- 二叔丁基对苯二酚中的一种 ; 0020 所述的引发剂为氧化体系、 氧化 - 还原引发体系和偶氮二异丁脒盐酸盐中的一 种 ; 0021 其中 : 氧化体系为过硫酸钾和过硫酸铵中的一种 ; 0022 氧化 - 还原引发体系由过硫酸钾或过硫酸铵与亚硫酸氢钠或亚硫酸氢铵组成 ; 0023 所述的稳定剂具有如下化学结构式 (I) : 0024 0025 其中 : R1、 R3和 R5分别为 H。

15、、 CH3和 CH2CH3中的一种, R1、 R3和 R5可以相同也可以不 同 ; 0026 R2为 NH2、 NHCH3和 N(CH3)2中的一种 ; 0027 R4为 2- 吡咯烷酮基 ; 0028 R6为 NH 或 NCH3; 0029 o、 p 和 m 分别为 1 或大于 1 的整数, x 为大于 1 的整数, x 与 (o+p+m) 的乘积在 4000 11000 之间 ; 0030 所述的具有化学结构式 (I) 的稳定剂的合成方法, 包括如下步骤 : 0031 (1) 将单体混合物 ( 由丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺和 N- 甲基丙烯酰胺中的一种与 N- 乙烯基 -2- 吡咯烷酮组成,。

16、 其中, N- 乙烯基 -2- 吡咯烷酮占单体总质量的 3 10wt ) 溶解于水中, 配制成浓度为 4 8wt的水溶液, 调节其水溶液温度至 25 60, 在通氮气 保护的情况下, 加入单体混合物质量0.10.12wt的引发剂过硫酸铵, 反应23小时后 即可得到聚合度为 4000 11000 的聚合物水溶液 ; 0032 (2) 在 40 70下, 在聚合物水溶液中再加入多聚甲醛和亚硫酸钠, 两者质量和 为单体混合物的1020wt, 其中 : 多聚甲醛与亚硫酸钠的摩尔比为1:1.5-1:4, 反应2 10 小时后, 得到结构式 (I) 的稳定剂水溶液。 0033 本发明与现有的技术相比具有如。

17、下有益效果 : 0034 (1) 反应液配制简便, 反应温度低, 反应温度的选择性和可操作性强, 在室温下, 将 说 明 书 CN 104387529 A 5 3/4 页 6 所有物料加水搅拌均匀即可, 可以实现 “一锅法” 加料。 0035 (2) 绿色环保, 合成成本低, 采用水作为溶剂, 避免了采用有机溶剂或表面活性剂 可能造成的环境污染。 0036 (3) 乳液稳定性好, 流动性良好, 采用的稳定剂能使乳液的稳定性达到 100 天以 上, 便于储存和运输, 方便使用。 0037 (4) 水溶性强, 有效含量高, 乳液中单体含量可达 25wt, 实现在水中稍搅拌即可 溶解。 0038 (。

18、5) 普适性, 合成的乳液产品可以被用作为钻井液中的包被剂、 污水处理中的絮凝 剂、 污泥脱水剂、 纸张的增强剂等。 具体实施方式 : 0039 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明 : 0040 实施例 1 : 0041 该例用于结构式 (I) 的稳定剂水溶液的合成。 0042 将单体混合物 ( 丙烯酰胺 95wt和 N- 乙烯基 -2- 吡咯烷酮 5wt ) 配制成浓度 为 5wt的水溶液, 升温至 60, 在通氮气保护的情况下, 加入丙烯酰胺质量 0.1wt的过 硫酸铵, 反应 2 小时后即可得到聚丙烯酰胺的水溶液 ; 0043 将聚丙烯酰胺水溶液的温度控制在 50, 加入单体混合物质。

19、量 10wt的多聚甲 醛和亚硫酸氢钠(两者摩尔比为1:1.06), 反应5小时后, 即得到结构式I的稳定剂水溶液。 0044 实施例 2 : 0045 室温下, 在带有控温装置、 搅拌装置、 氮气通入口、 回流冷凝管的圆底烧瓶中, 分 别加入 70g 水、 36g 丙烯酰胺、 34g 硫酸铵、 20g 氯化铵、 5g 丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、 4g N,N- 二甲基二烯丙基氯化铵水溶液 ( 浓度 65wt ) 和 40g 实施例 1 中制备的稳定剂水溶 液, 搅拌均匀后, 通氮气, 升温至 35, 继续搅拌 30 分钟后, 加入 1wt的过硫酸铵与亚硫 酸氢钠 ( 质量比 1:1) 的水溶液。

20、 2.5mL, 继续搅拌 15 小时后, 加入 1wt的对苯二酚水溶液 0.4mL, 降低至室温, 收集, 得到乳白色、 流动性良好的乳液, 稳定性大于 110 天。 0046 实施例 3 : 0047 室温下, 在带有控温装置、 搅拌装置、 氮气通入口、 回流冷凝管的圆底烧瓶中, 分别 加入 50g 水、 24g 丙烯酰胺、 6g N- 甲基丙烯酰胺、 24g 硫酸铵、 18g 硝酸铵、 4.5g 甲基丙烯酰 氧乙基三甲基氯化铵、 3g N,N- 二甲基二烯丙基氯化铵水溶液 ( 浓度 65wt ) 和 35g 实施 例 1 中制备的稳定剂水溶液, 搅拌均匀后, 通氮气, 升温至 35, 30。

21、 分钟后, 加入 1wt的过 硫酸铵与亚硫酸氢钠(质量比1:1)的水溶液1.8mL, 继续搅拌16小时后, 加入1wt的对苯 二酚水溶液 0.3mL, 降低至室温, 收集, 得到乳白色、 流动性良好的乳液, 稳定性大于 140 天。 0048 实施例 4 : 0049 物料及其加量与实施例3的相同, 而反应温度为50, 加入1wt的过硫酸钾水溶 液1.8mL, 反应10小时后, 加入1wt的对苯二酚水溶液0.3mL, 降至室温后, 收集, 得到乳液 产品, 稳定性大于 125 天。 0050 实施例 5 : 0051 物料及其加量与实施例3的相同, 而反应温度为30, 加入1wt的过硫酸铵与亚。

22、 说 明 书 CN 104387529 A 6 4/4 页 7 硫酸氢钠 ( 质量比 1:1) 溶液 1mL 和 1wt的偶氮二异丁脒盐酸盐水溶液 0.5mL, 反应 18 小 时后, 加入 1wt的对苯二酚水溶液 0.3mL, 降至室温后, 收集, 得到乳液产品, 稳定性大于 135 天。 0052 实施例 6 : 0053 室温下, 在带有控温装置、 搅拌装置、 氮气通入口、 回流冷凝管的圆底烧瓶中, 分别 加入 90g 水、 18g N,N- 二甲基丙烯酰胺、 24g N- 甲基丙烯酰胺、 60g 硫酸铵、 14g N,N- 二甲 基二烯丙基氯化铵水溶液 ( 浓度 65wt ) 和 45。

23、g 实施例 1 中制备的稳定剂水溶液, 搅拌均 匀后, 通氮气, 升温至 40, 30 分钟后, 加入 1wt的过硫酸铵与亚硫酸氢钠 ( 质量比 1:1) 的水溶液2.2mL, 继续搅拌16小时后, 加入1wt的对苯二酚水溶液0.4mL, 降至室温, 收集, 得到乳白色、 流动性良好的乳液, 稳定性大于 130 天。 0054 实施例 7 : 0055 室温下, 在带有控温装置、 搅拌装置、 氮气通入口、 回流冷凝管的圆底烧瓶中, 分别 加入80g水、 40g N,N-二甲基丙烯酰胺、 2g N-乙烯基-2-吡咯烷酮、 60g硫酸铵、 14g N,N-二 甲基二烯丙基氯化铵水溶液(浓度65wt。

24、)和50g实施例1中制备的稳定剂水溶液, 搅拌均 匀后, 通氮气, 升温至 40, 30 分钟后, 加入 1wt的过硫酸铵与亚硫酸氢钠 ( 质量比 1:1) 的水溶液 2mL, 继续搅拌 15h 后, 加入 1wt的对苯二酚水溶液 0.4mL, 降至室温, 收集, 得到 乳白色、 流动性良好的乳液, 稳定性大于 135 天。 0056 实施例 8-13 : 0057 该实施例 8-13 分别是对实施例 2-7 中合成的乳液水溶性进行测定。 0058 将实施例 2-7 中合成的乳液按 2wt的量加入水中, 稍搅拌或搅拌不超过 10min, 即可在水中分散, 表明所有乳液的水溶性良好。 0059 实施例 14-19 : 0060 该实施例 14-19 分别是对实施例 2-7 中合成的乳液聚合物重均分子量进行测定。 0061 采用静态光散射法测定实施例2-7中乳液聚合物重均分子量均大于420万, 其中, 实施例 3 和实施例 5 的重均分子量分别大于 750 万和大于 830 万。 说 明 书 CN 104387529 A 7 。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 化学;冶金 > 有机高分子化合物;其制备或化学加工;以其为基料的组合物


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1