一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法技术

本发明专利技术公开一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将原料丙烯酰胺与阴离子单体溶于水并调节pH值；步骤二、将步骤一的聚合液加入光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂，搅拌均匀后，再次调节聚合液的pH值，将聚合液降温并通过超微气泡发生器除氧，将除氧后的聚合物投入到带有惰性气体保护、紫外光引发的聚合装置上；步骤三、当聚合装置上的聚合物达到最高温度时，进入保温区保温，将保温后的聚合物切胶、造粒、烘干，再进一步研磨、筛分制成阴离子聚丙烯酰胺产品。本发明专利技术提供的连续传输紫外光引发聚合方式，能够一步合成高或者超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺产品。产品。

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法


[0001]本专利技术属于聚丙烯酰胺的制备领域，具体涉及一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯酰胺及其衍生物的制造，常见的是通过自由基聚合获得相应的产品。丙烯酰胺的自由基聚合反应符合自由基连锁聚合的一般规律，由链引发、链增长和链终止等基元反应组成。链引发反应是形成单体自由基活性种的反应，先由引发剂形成初级自由基，初级自由基与单体加成，形成单体自由基。单体自由基形成以后，继续与其他单体加成聚合使之链增长。自由基活性高，易相互作用而终止。链增长与链终止是一对竞争反应，影响因素有很多。例如，氧可以与初级自由基作用而使其活性消失，导致初期无聚合物形成，起到阻聚作用；工业生产中活性链还可能由于原料中或反应器壁的金属自由电子杂质终止。所以如何降低聚合液中溶解氧、金属离子杂质对聚合链的增长具有重要意义。
[0003]连续传输聚合与大块釜式聚合相比，聚合热一部分散失于周围环境，一部分被钢带载体所吸收，弥补了聚丙烯酰胺胶体是热的不良导体，胶块内部的热量不易传出的缺点，对提高聚合物相对分子质量很有意义，但是连续传输聚合比表面积增大且传输装置是动态的，想要做到绝对密封，超低的氧含量，难度较大。所以，如何降低聚合液中溶解氧是连续聚合装置亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，本专利技术通过减少溶液中的游离态氧、金属离子对聚合过程的影响，以减少未反应的单体引起的交联等副反应的发生，来制备快速溶解型超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺。
[0005]实现本专利技术的技术方案是：
[0006]本专利技术所述一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、将原料丙烯酰胺与阴离子单体溶于水并调节pH值；
[0008]步骤二、将步骤一中调节pH值后的聚合液加入光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂，搅拌均匀后，再次调节聚合液的pH值，将聚合液降温并通过超微气泡发生器除氧，将除氧后的聚合物投入到带有惰性气体保护、紫外光引发的连续传输的聚合装置上；
[0009]步骤三、当聚合装置上的聚合物温度不再上升，达到最高温度时，进入保温区保温，将保温后的聚合物切胶、造粒、流化床烘干，再进一步研磨、筛分制成阴离子聚丙烯酰胺产品。
[0010]优选地，所述阴离子单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸及其钠盐中的一种或两种，所述步骤一中pH值调节至5.5～6.5。
[0011]优选地，所述步骤二中聚合液的pH值为5.5
‑
6.5，将聚合液降温至
‑
10～5℃，所述超微气泡发生器除氧至氧含量＜10ppb，进一步地优选氧含量＜2ppb；气源为二氧化碳，气泡直径小于100nm。本专利技术中创造性地使用超微气泡发生器产生二氧化碳气源进行除氧，原理是通过超微气泡发生器在聚合液相中产生大量的二氧化碳气泡；当二氧化碳气泡直径达到纳米级别，二氧化碳气泡的比表面积增加了数万倍，进而可迅速提升水中二氧化碳气源的溶解度，二氧化碳气泡体积小上升路径延长速度变慢，可长时间滞留在水中而不上浮；丙烯酰胺聚合液通过采用微溶于水的二氧化碳作为气源来驱除溶解氧，可进一步提升除氧效率，使聚合液中溶氧量低于10ppb，甚至低于2ppb，从而消除了聚合液中氧气的阻聚作用，提高引发剂的利用率，使聚合平稳充分进行，避免交联等副反应的发生，进而减少阴离子聚丙烯酰胺产品的水不溶物，降低不饱和单体的残留量，提高阴离子聚丙烯酰胺产品的品质。
[0012]优选地，所述步骤三中保温区保温，当聚合装置上的聚合物温度不再上升，达到最高温度时，开始对聚合物胶体切换红外灯光照，光照时间为5～20min，光照结束后继续保温0.5～1.0h。本专利技术是通过红外灯对聚合物胶体表层进行保温，红外灯产生的热量对易散热的聚合物胶体表层进行保温，可以使聚合物胶体表面迅速成膜，进一步降低聚合物胶体的导热系数，使聚合物胶体维持在最高温度一段时间，进一步促进反应平稳进行，有利于产品各性能的提升；本专利技术通过设置保温解决了连续聚合胶体比表面积大，散热快，单体残留率高的问题，避免高残留单体在烘干处理过程中交联等副反应的形成。
[0013]优选地，所述步骤二中各组分所占聚合液的质量浓度分别为：光引发剂为5～100ppm，偶氮引发剂为100～400ppm，脱氧剂为10～100ppm，金属螯合剂为15～100ppm，金属螯合促进剂为10～100ppm，助溶剂为100～300ppm和链转移剂为100～500ppm。
[0014]优选地，所述金属螯合剂包括丙二胺四乙酸、三乙醇胺、二亚乙基三胺五乙酸中的一种或多种组合，进一步优选丙二胺四乙酸；所述金属螯合促进剂包括酒石酸、庚糖酸、葡萄糖酸、海藻酸、L
‑
苹果酸、柠檬酸及其盐中的一种或两种。本专利技术中通过在聚合液中添加金属螯合促进剂，协同金属螯合剂，增强其螯合能力；使金属螯合剂螯合铁离子等杂质金属离子，避免其对单体活性的影响，同时可以促进脱氧剂中气体的释放。
[0015]优选地，所述助溶剂包括异构十醇聚氧乙烯醚、异构十一醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或两种组合。
[0016]优选地，所述脱氧剂包括碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种组合。本专利技术通过在聚合液中预埋脱氧剂，脱氧剂可为碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种组合，液相中预埋的脱氧剂，与二氧化碳相比，溶解度更高，在本聚合液pH值偏酸性的条件下，聚合液流入聚合装置的传送带后，随着紫外光光照的进行，温度的升高，逐渐增加脱氧剂中二氧化碳气体的释放速度，极大地降低了传送带上方气相中的氧气再次溶进聚合液相的几率，有效地弥补了连续聚合装置密封性差的问题，对聚合体系起到隔绝氧气的目的，进一步消除了氧气的阻聚作用，使聚合平稳充分进行，避免交联等副反应的发生，进而提高阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量，降低不饱和单体的残留量，提高产品的使用效率。
[0017]优选地，所述惰性气体为氮气或二氧化碳，优选为二氧化碳，二氧化碳与氮气相比较，二氧化碳在水中的溶解度更大；所述紫外光引发采用波长为200～300nm的紫外光引发，进一步优选地紫外光波长为254nm，该波段的紫外光能够更好地进行聚合反应。本专利技术中优选的气相保护的惰性气体为二氧化碳，二氧化碳的密度与空气或氧气相比更大，可以沉积
在聚合液的表层，能够更好地一致气相中氧含量再次溶进液相聚合液中；而且除氧的超微气泡发生器采用的气源也是二氧化碳气体，采用同种气体进行反应，可以防止在反应过程中引入其他杂质，简化反应流程。
[0018]优选地，所述光引发剂包括2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮、2
‑
羟基
‑
4'
‑
(2
‑
羟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将原料丙烯酰胺与阴离子单体溶于水并调节pH值；步骤二、将步骤一中调节pH值后的聚合液加入光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂，搅拌均匀后，再次调节聚合液的pH值，将聚合液降温并通过超微气泡发生器除氧，将除氧后的聚合物投入到带有惰性气体保护、紫外光引发的连续传输的聚合装置上；步骤三、当聚合装置上的聚合物温度不再上升，达到最高温度时，进入保温区保温，将保温后的聚合物切胶、造粒、烘干，再进一步研磨、筛分制成阴离子聚丙烯酰胺产品。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸及其钠盐中的一种或两种，所述步骤一中pH值调节至5.5～6.5。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中聚合液的pH值为5.5～6.5，将聚合液降温至
‑
10～5℃，所述超微气泡发生器除氧至氧含量＜10ppb，气源为二氧化碳，气泡直径小于100nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中保温区保温，当聚合装置上的聚合物温度不再上升，达到最高温度时，开始对聚合物胶体切换红外灯光照，光照时间为5～20min，光照结束后继续保温0.5～1.0h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中各组分所占聚合液的质量浓度分别为：光引发剂为5～100ppm，偶氮引发剂为100～400ppm，脱氧剂为10～100ppm，金属螯合剂为15～100ppm，金属螯合促进剂为10～100ppm，助溶剂为100～300ppm和链转移剂为100～500ppm。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属螯合剂包括丙二胺四乙酸、三乙醇胺、二亚乙基三胺五乙酸中的一种或多种组合；所述金属螯合促进剂包括酒石酸、庚糖酸、葡萄糖...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤玉业，何国锋，王勤，方叔迈，谢金生，龚敏杰，
申请(专利权)人：江苏富淼科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：