[发明专利]一种聚丙烯酸及其盐的制备方法

说明书

本发明提供了一种聚丙烯酸（钠）的合成方法，在水溶液中，以过硫酸盐为引发剂和氧化剂，单质硫为还原剂和链转移剂，进行丙烯酸单体的聚合。本发明采用单质硫做还原剂和链转移剂，与过硫酸盐形成氧化还原引发体系，在二硫化碳的溶解作用下，缓慢进行反应，极大提高了引发剂过硫酸盐的有效使用率，降低所需引发剂用量，也降低了产品中的无机盐含量；单质硫的S₈结构所形成硫自由基还起到链转移的作用，有效降低了聚合物分子量；过量硫可分离回用，整个反应过程简单且无三废产生，绿色环保。

技术领域

本发明专利涉及精细化学品技术领域，特别涉及一种聚丙烯酸（钠）的合成方法。

背景技术

聚丙烯酸（钠）【PAA（S）】广泛用于石油、采矿业用分散剂，合成洗涤用分散剂，与其他水处理剂组成配方使用，用作电厂、化工厂、化肥厂、炼油厂和空调系统等循环冷却水系统中的阻垢分散剂。同时，PAA（S）作为一种分散剂，可作用于泥土、腐蚀产物等无定性物。本品还能与缓蚀剂复配作复合水稳剂，增强缓蚀效果。聚丙烯酸（钠）用途广泛，不同分子量的产品用于各个领域。

聚丙烯酸（钠）【PAA（S）】广泛用于石油、采矿业用分散剂，合成洗涤用分散剂，与其他水处理剂组成配方使用，用作电厂、化工厂、化肥厂、炼油厂和空调系统等循环冷却水系统中的阻垢分散剂。同时，PAA（S）作为一种分散剂，可作用于泥土、腐蚀产物等无定性物。本品还能与缓蚀剂复配作复合水稳剂，增强缓蚀效果。聚丙烯酸（钠）用途广泛，不同分子量的产品用于各个领域。

目前，聚丙烯酸（钠）的合成已实现工业化生产，其合成工艺也逐渐用水相替代有机相合成。李远兰等提出以过硫酸盐为引发剂，醇类为链转移剂，再辅加亚硫酸盐等还原剂，在水溶液中进行丙烯酸单体的聚合反应（聚丙烯酸、丙烯酸共聚物的合成与应用，广东化工，2005年第9期）。李英等提出以过硫酸铵为引发剂，异丙醇为调聚剂，在水溶液中合成低分子量的聚丙烯酸（低分子量聚丙烯酸的合成，化工管理，2014年第4期）。专利CN105481676A提到用过硫酸盐或双氧水做引发剂，单质银等做催化剂，进行水相聚合。专利CN110894387A提到在水溶液中，用液碱控制pH，加入过硫酸铵和异丙醇进行丙烯酸单体的聚合。上述水相聚工艺合安全简单，是目前研究的重点。上述方法也存在一定缺陷，引发剂过硫酸盐的使用效率不高，尤其在合成低分子量聚丙烯酸时，引发剂用量大，不仅造成生产成本的提高，而且影响产品质量，后期可能会出现盐析现象。

针对以上问题，本发明提供了一种聚丙烯酸（钠）的生产工艺，此法能有效提高引发剂的利用率，提高产品质量（降低含盐量）。

发明内容

本发明提供了一种聚丙烯酸（钠）的合成方法，在水溶液中，以过硫酸盐为引发剂和氧化剂，单质硫为还原剂和链转移剂，进行丙烯酸单体的聚合，主要包括以下步骤：

（1）将一定量的纯水、二硫化碳和硫粉加入反应釜中，搅拌下升温至90~95℃，开始按一定流量滴加定量的丙烯酸水溶液、过硫酸盐水溶液，滴加过程保持釜内回流状态。

（2）滴加完毕后，继续回流保温1h后，经降温、过滤、稀释得质量分数40%左右的聚丙烯酸水溶液或经降温、过滤、调碱、稀释得质量分数40%左右的聚丙烯酸钠水溶液。

其中，步骤（1）中所述的丙烯酸水溶液质量分数为50~70%；过硫酸盐可为过硫酸铵、过硫酸钠等，其水溶液质量分数为1~10%。

其中，步骤（1）中所述的硫粉粒径要求≤5μm。

其中，步骤（1）中所述物料的摩尔比n_{（丙烯酸）}:n_（纯水）：n_（硫）:n_{（过硫酸盐）}:n_{（二硫化碳）}为1:（1~1.5）：（0.1~0.2）：（0.005~0.01）：（0.01~0.02）。

其中，步骤（1）中所述丙烯酸水溶液滴加时间为2h，过硫酸盐水溶液滴加时间为2.5h，过硫酸盐开始滴加0.2h后，开始滴加丙烯酸。