[发明专利]一种超高水解度聚丙烯酰胺的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高水解度聚丙烯酰胺的制备方法，属水溶性高分子合成领域。

背景技术

聚丙烯酰胺为许多领域广泛使用的一种产品。 目前，高水解度聚丙烯酰胺制备方法一般为氧化还原体系聚合工艺，该工艺是在丙烯酰胺水溶液中加入大量碱性物质调节pH值，一般是纯碱（Na₂CO₃）或NaHCO₃，然后引发聚合，从而制得高离子度聚丙烯酰胺。该工艺特点是，碱性物质与单体在配料时一起加入，溶液pH值较高，丙烯酰胺分子在聚合中几乎不发生酰胺基质子化反应，酰亚胺化交联概率很小，容易制得溶解性能优异的聚丙烯酰胺产品；此方法主要缺点是，为了得到高水解度聚丙烯酰胺，从而引入的大量的碱类物质，使碱类物质在反应过程中充当水解剂，但当水解度要求大于35%以后，通过碱类物质来充分水解的手段就起不了太好的作用，另一方面随着水解度的增加，此种工艺生产出的聚丙烯酰胺分子量逐渐降低，所获产品不能很好的满足水处理行业要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高水解度聚丙烯酰胺的制备方法，由该方法制备的产品分散均匀，质量稳定，分子量高，溶解速度快。

为实现上述目的，本发明提供的高水解度聚丙烯酰胺的制备方法包括以下步骤：

（（1）、按重量百分比将丙烯酰胺5.5-6.5%、pH值为6.5、浓度为38-40%的丙烯酸钠溶液53-56%、助溶剂0.5-5%、去离子水35-40%充分混合搅拌至全溶解均匀后，用碱将pH值调整至6.5-7.5，得到透明或半透明的均聚溶液；

（2）、将均聚溶液循环冷却至0-2℃后泵入聚合釜中，加入与均聚溶液质量比为300-400ppm的偶氮二异戊腈，通入高纯氮气30分钟后，依次加入分别由链转移剂、络合剂、还原剂、氧化剂、辅助氧化剂、辅助还原剂配制成的浓度为5%的溶液，链转移剂、络合剂、还原剂、氧化剂、辅助氧化剂、辅助还原剂与均聚溶液的质量比分别为4-8ppm、15-25ppm、4.5-8ppm、2.0-4.0ppm、45-55ppm、0.8-2.5ppm，在各溶液加入过程中保持通入高纯氮气，每两种溶液加入间隔为10分钟，全部加入后继续通入高纯氮气5分钟后停止，聚合温度控制在1-3℃下，聚合反应2-4小时后，再保温50-60℃，老化反应4-10小时，得到透明有弹性的聚丙烯酰胺胶块；

（3）、取出胶块，对其进行切割、造粒、干燥、粉碎、筛分，得到高水解度聚丙烯酰胺。

上述方案中，丙烯酸钠溶液的配制条件为：⑴、丙烯酸与氢氧化钠的质量比为1.8:1；⑵、将氢氧化钠配制成30%的溶液缓慢加入到丙烯酸中；⑶、配制过程中温度控制范围为10℃-30℃，终点pH值为6.5。

上述方案中，在造粒过程中均匀加入浓度为5%的亚硫酸钾溶液，亚硫酸钾溶液中亚硫酸钾的含量与聚丙烯酰胺胶块的质量比为0.01-0.02:100。在造粒过程中加入还原剂亚硫酸钾，可使其在干燥过程中降低残余丙烯酰胺含量。

上述方案中，助溶剂为硫脲或二甲基酰胺或水杨酸钠。

上述方案中，链转移剂为异丙醇，络合剂为二乙烯三胺五甲叉膦酸盐或葡萄糖酸钠或乙二胺四乙酸盐，还原剂为亚硫酸钠，氧化剂为过硫酸钾、辅助氧化剂为过氧化氢，辅助还原剂为硫酸亚铁。

上述方案中，调pH值的碱选用氢氧化钠或碳酸钠。

本发明采用共聚合制备高水解度聚丙烯酰胺工艺的特点是：

（1）由于丙烯酸钠与丙烯酰胺单体在配料时一起加入，调节溶液pH值至6.5-7.5，在此介质中丙烯酰胺几乎不发生水解反应，因此，较容易准确制得溶解性能优异的高水解度聚丙烯酰胺产品。

（2）工艺简便，因可与正常前水解工艺共线生产，设备投资和生产成本低，产品的水解度准确均匀。

（3）偶氮--氧化还原引发体系可在低温下引发聚合，过程平稳缓慢，所获得高水解度聚丙烯酰胺具有以下特性：分子量分布窄，分子量高达1400 ～1600万，表观粘度≥400mpa.s，过滤比≤1.2，筛网系数≥25，水部溶物＜0.1%，残单≤0.05%，水解度≥70%；与现有普通型高水解度聚丙烯酰胺相比，具有高水解、高分子量、低残单的特性，有着出色的溶解性和速溶性。

具体实施方式

以下结合几个实施例进一步说明本发明。

实施例1：