[发明专利]一种聚丙烯酰胺微球

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯酰胺，具体地说一种用水包水聚合技术制备的非离子型、阳离子型和阴离子型聚丙烯酰胺微球。

技术背景

聚丙烯酰胺及其衍生物是一类用途广泛的水溶性高分子材料，可用作絮凝剂、纸张增强剂和助留助滤剂等，已应用于水处理、造纸和石油开采等领域。交联型聚丙烯酰胺微球由于具有吸水、保水和溶胀等性能，可用作土壤保水剂、油田堵水剂和“尿不湿”等材料。目前聚合物微球主要通过物理方法和化学方法两种途径得到，化学方法主要包括：分散聚合、种子聚合、悬浮聚合、乳液聚合等。但是目前这些化学方法在制备过程都不可避免地要使用大量的乳化剂和有机溶剂，造成生产成本提高的同时也带来了环境巨大压力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有制备技术的不足，提供一种利用水包水聚合技术制备的聚丙烯酰胺微球，其制备不使用任何有机溶剂和乳化剂，且能够得到粒径均匀、高固含量的聚合物微球。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种聚丙烯酰胺微球，其采用以下方法制备而成：

1)首先，在水中加入交联剂进行浸润、溶胀和剥离，形成含片状交联剂的水溶液，然后将该含片状交联剂的水溶液加入到含分散介质的水溶液中，得到的混合溶液搅拌均匀，再一次加入稳定剂和单体到上述混合溶液中，升温使上述物质完全溶解，得到预聚液；

2)在30-55℃条件下，往所述的预聚液中加入引发剂进行引发聚合，聚合时间为15-24h，获得聚丙烯酰胺微球；

上述各组分及其重量含量为：单体，占水重量的10-20％；交联剂，占水重量的0.05-0.6％；稳定剂，占水重量的0.2-2％；引发剂，占水重量的0.0001-0.008％；分散介质，占水重量的20-59％；

所述的单体为非离子单体丙烯酰胺、或非离子单体丙烯酰胺和阳离子单体或阴离子单体的混合物；所述的稳定剂为阳离子单体或阴离子单体的线性聚合物；当单体选用非离子单体丙烯酰胺和阳离子单体或阴离子单体的混合物时，所述的阳离子单体或阴离子单体与非离子单体丙烯酰胺的质量比为0∶1～5∶1，单体选用的离子类型与稳定剂聚合所用单体的离子类型一致；

所述的阳离子单体为以下结构中的至少一种：

，结构式(1)中R₁为H或者CH₃，R₂与R₃为C₁-C₃的烷基或者烷氧基，R₄为H或者C₁-C₃的烷基、烷氧基或者苄基，A为O或者NH，B为C₁-C₃烷基或者烷氧基，X₁为阴离子；

所述的阴离子单体为以下结构中的至少一种：

，结构式(2)中D表示SO₃、C₆H₄SO₃、CONHC(CH₃)₂CH₂SO₃、C₆H₄COO或者COO，R₆为H或者COOY₂，Y₁与Y₂表示H或者阳离子，R₆为H、CH₃或COOCH₃；

所述的交联剂选用经焦磷酸钠改性的锂皂石，其化学结构通式为：Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，下称“改性粘土”，采用市售产品；所述的分散介质为无机盐。

作为优选，所述的引发剂为水溶性氧化-还原引发体系、水溶性偶氮类热引发剂中的至少一种；水溶性氧化-还原引发体系为过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过氧化氢/亚硫酸氢钠中的一种，水溶性偶氮类热引发剂为V044或V50。

作为优选，本发明以无机盐作为分散介质，这种无机盐水溶液必须是单体的良溶剂、目标聚合物的不良溶剂，所述的无机盐包括钠、镁、钾、铵盐，优选硫酸镁、硫酸钾、硫酸钠、硫酸铵、氯化铵、氯化钠中的至少一种。