[发明专利]一种疏水缔合阴离子聚丙烯酰胺水包水乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水溶性高分子合成技术领域，尤其涉及一种疏水缔合阴离子聚丙烯酰胺水包水乳液及其制备方法。

背景技术

聚丙烯酰胺素有“百业助剂”之称，广泛应用于水处理、造纸工业、石油工业等领域，但其在使用过程中存在易剪切降解、耐温抗盐性差等缺点。疏水缔合是克服这些缺点的一个重要方向。疏水缔合聚丙烯酰胺是指在亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物，其溶液具有独特的性能。在水溶液中，此类聚丙烯酰胺的疏水基团由于疏水相互作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。当高于某一临界聚合物浓度后，大分子链通过疏水缔合作用形成以分子间缔合为主的超分子结构—动态物理交联网络，流体力学体积增加，宏观上溶液粘度大幅度升高。疏水缔合聚丙烯酰胺具有如下特点：比普通聚丙烯酰胺更强的假塑性，因疏水缔合是物理交联，剪切作用下解缔合，使粘度下降，这种解缔合程度对剪切作用更加敏感，使疏水缔合聚丙烯酰胺表现出更强的假塑性；剪切增稠性，在一定浓度和适当的剪切速率范围，随剪切速率的提高溶液粘度提高，因为疏水缔合包括分子内缔合和分子间缔合，在适当的剪切速率范围内，随着剪切速率提高，分子内缔合遭到破坏，转而形成分子间缔合，因此粘度会提高；剪切可逆性，普通聚丙烯酰胺溶液因为搅拌剪切会导致分子量的降低从而使水溶液粘度降低，这种溶液粘度降低是不可逆的，而疏水缔合聚丙烯酰胺分子量较小，其增稠作用主要靠分子链间的疏水缔合，这种物理交联在高剪切作用下破坏，溶液粘度下降，剪切力去除后，物理交联可以恢复，再次形成分子间缔合，溶液粘度增加；触变性，疏水缔合聚丙烯酰胺水溶液在剪切作用下粘度降低，剪切除去后粘度又可恢复，因为结构的变化需要一定的响应时间，这种动力学效应使疏水缔合聚丙烯酰胺的流变行为依赖于受剪切作用的时间，从而表现出流变性；耐盐性和耐温性，普通的聚丙烯酰胺水溶液在盐的作用下，粘度会降低，而高盐浓度会促进缔合作用，增大分子间的缔合作用和缔合强度，因此疏水缔合聚丙烯酰胺具有显著的耐盐性，温度的提高也有利于疏水缔合作用，相对于普通聚丙烯酰胺粘度降低较小，表现出一定的耐温性。

目前制备疏水缔合聚丙烯酰胺的方法主要是胶束聚合，即通过向聚合体系中加入高浓度的表面活性剂形成胶束溶液，使疏水单体溶解在胶束内核中，亲水单体溶解在水相中；当体系被引发后，胶束内的疏水单体聚合形成微嵌段，并穿过胶束继续与亲水单体聚合而实现链增长。将通过胶束聚合得到的疏水缔合聚丙烯酰胺粉碎干燥，可得到粉末状产品，但干粉产品在制造过程中需要烘干，不但能源消耗大，而且存在粉尘污染；同时由于疏水单体的存在，产品溶解速度慢。

疏水缔合聚丙烯酰胺还可以通过“油包水”乳液或微乳液聚合得到，但得到的“油包水”乳液或微乳液中含有大量的油、乳化剂等，在使用过程中容易造成二次污染。

基于此，本发明提出了一种疏水缔合聚丙烯酰胺“水包水”乳液的制备方法，由丙烯酰胺等单体在无机盐、稳定剂存在的条件下聚合而成，活性物质含量高、生产过程不需要干燥、溶解速度快，克服了其它产品形态的缺点，拓宽了聚丙烯酰胺的应用领域。与阴离子聚丙烯酰胺“水包水”乳液相比，其增稠作用显著提高。

CN1954021B描述了一种阴离子水包水聚合物分散体、其制备方法及其用途。该分散体含有聚合物A和连续的水相，水相中含有分散剂B。聚合物A由非离子单体、两亲单体、阳离子单体、阴离子单体聚合而成，其总电荷为负电荷。非离子单体优选使用丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。两亲单体优选使用(甲基)丙烯酸与聚乙二醇(10-40环氧乙烷单元)的反应产物。阳离子单体优选为二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基甲基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺和/或二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺的被氯甲烷季铵化的季铵盐。阴离子单体特别有选为丙烯酸。该发明还描述了聚合物分散体的用途尤其是在造纸工业中的应用。