[发明专利]一种聚丙烯酰胺乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯酰胺乳液的制备方法。

背景技术

聚丙烯酰胺是丙烯酰胺单体在引发剂的作用下均聚或共聚制备得到的水溶性聚合物的统称，可用作高效絮凝剂、增稠剂、增强剂以及液体中的减阻剂。主要应用于水处理、造纸助剂、石油开采、纺织、选矿、医药、农业等行业中，有“百业助剂”之称。

聚丙烯酰胺的生产方式主要有水溶液聚合法和反相乳液聚合法。水溶液聚合法是一定浓度的丙烯酰胺在水溶液中直接聚合而成，其产品有水溶液和干粉两种形式。聚丙烯酰胺水溶液粘度较大，内含有效成分的聚合物含量极少，不适合运输；聚丙烯酰胺干粉是通过水溶液聚合得到的胶体经过造粒、捏合、干燥、粉碎等工序制备，工艺复杂，产品质量在后处理过程中也明显降低，而且干粉在水溶液中溶解一般需要2小时左右，不能很好地满足石油生产的特殊需要。聚丙烯酰胺反相乳液聚合方法是指借助表面活性剂的作用，水溶性的丙烯酰胺单体分散在油相中形成乳化体系，在引发剂的作用下进行聚合，最后形成稳定的聚丙烯酰胺乳液产品。聚丙烯酰胺乳液产品具有可能直接使用、溶解速度快、分子量易于控制的特点。

乳化剂是制备聚丙烯酰胺乳液的重要组成部分，它能有效降低油水界面的表面张力，使单体以细小液滴分散在油相中，并在液滴表面形成保护层，防止凝聚。

US5925714公开了使用烷氧基化蓖麻油作为转相剂使聚丙烯酰胺乳液中聚合物快速溶于水的方法。

CN1052869A公开了一种适于进行反转的氧离子聚合物的油包水乳状液，包括一个含有一种憎水液体的连续相，一个含有水溶性阳离子聚合物的不连续相，和一种在水中使上述乳状液反转的表面活性剂体系，该体系中含有聚氧乙烯链段的磷酸烷基酯和能与该磷酸烷基酯相容的其他表面活性剂。

上述方法都是通过在聚丙烯酰胺乳液中添加转相剂以促进乳液在水中的溶解，但一方面由于乳液原有的稳定体系被打乱，导致乳液不稳定，长期放置乳液粘度逐渐增大，最终无法使用；另一方面，转相剂的加入提高了乳液的生产成本，并造成使用过程中的二次环境污染。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种无需添加转相剂的新的聚丙烯酰胺乳液的制备方法。通过该方法得到的聚丙烯酰胺乳液不仅具有与水快速溶解的能力，同时乳液中聚丙烯酰胺具有较高的粘均分子量，而且乳液的长期储存稳定性好，乳液中残余单体的含量较低。

为了实现上述目的，本发明提供了一种聚丙烯酰胺乳液的制备方法，其中，该方法包括：（1）将丙烯酰胺系单体、含双键的阴离子单体、式1所示的可聚合乳化剂、螯合剂、偶氮类引发剂、氧化剂和水混合形成水溶液，并调节水溶液的pH值为7-9；（2）将乳化剂与有机溶剂形成油溶液；（3）将所述pH值为7-9的水溶液与所述油溶液混合以形成油包水乳液；（4）将所述油包水乳液除氧后，加入还原剂，使油包水乳液依次在第一温度和第二温度下进行聚合反应，所述第二温度高于所述第一温度，

其中，n为1-30的整数，m为5-30的整数。

通过上述技术方案，本发明主要利用步骤（1）中式1所示的可聚合乳化剂与步骤（2）中的乳化剂配合，结合本发明提供的方法以制备不仅能够与水快速溶解，而且乳液长期储存的稳定性好，乳液中残余单体的含量较低的聚丙烯酰胺乳液，同时乳液中聚丙烯酰胺具有较高的粘均分子量。

通过本发明提供的方法制备的聚丙烯酰胺乳液产品，将乳液产品在去离子水中以0.5重量%的浓度溶解，3分钟内可以完全溶解；乳液产品中的聚丙烯酰胺的粘均分子量可以达到2500万；将乳液产品经过5000rpm离心10分钟不分层，常温放置12个月不分层；乳液产品中残余单体的含量低于0.05重量%。

本发明优选情况下，当步骤（1）中的式1所示的可聚合乳化剂与步骤（2）中的乳化剂的用量的重量比为0.5-1:1时，能够更好的实现本发明的目的。更优选情况下，步骤（2）中的所述乳化剂的亲水亲油平衡值为8-10，更优选所述亲水亲油平衡值为8-10的乳化剂由油包水型乳化剂与水包油型乳化剂两种混合得到，特别优选亲水亲油平衡值为8-10的乳化剂为山梨醇酐油酸酯和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的混合物，通过本发明提供的方法有利于获得长期储存的稳定性更好、与水混合的溶解速度更快的聚丙烯酰胺乳液。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。