專利名稱：一種化學(xué)和輻射復(fù)合引發(fā)制備增稠劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增稠劑的制備方法，特別涉及一種用丙烯酸合成的印染用增稠劑的制備方法。
目前，制備印染用合成增稠劑采用兩種引發(fā)聚合方法，一種是用化學(xué)引發(fā)劑并加熱升溫引發(fā)聚合反應(yīng)，簡稱為化學(xué)法；另一種是用鈷-60γ射線，在室溫下輻照反應(yīng)體系引發(fā)聚合反應(yīng)，簡稱為輻射法?；瘜W(xué)法的不足之處是必須加熱反應(yīng)體系才能聚合，并且在聚合反應(yīng)發(fā)生前有一個較長的誘導(dǎo)期，使反應(yīng)過程很難控制，最終所制得的增稠劑增稠效果較差，用量相對輻射法產(chǎn)品高出30％。中國專利號88104060公開了一種制備增稠劑的輻射法，其缺點是反應(yīng)體系的起始溫度必須低于40℃。由于高速乳化的原因，反應(yīng)體系的溫度會高于40℃，因此必須降溫，以利于反應(yīng)的進(jìn)行。此外，該方法同樣也存在一個數(shù)十分鐘的誘導(dǎo)期，其合成的增稠劑影響顏色的鮮艷度。
本方法的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出一種化學(xué)和輻射復(fù)合引發(fā)制備增稠劑的方法，使合成反應(yīng)無誘導(dǎo)期，平穩(wěn)，易于控制，且反應(yīng)體系起始溫度為41～50℃，適合于制備染料或涂料印花增稠劑。
本發(fā)明所述的印染增稠劑的組分和重量百分比如下單體丙烯酸30～50％；輔助單體N-異丙基丙烯酰胺0～4％，丙烯酸十二酯0～4％；交聯(lián)劑N-羥乙基丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺1～5％；分散劑煤油10～20％，機(jī)油1～10％，色拉油0～5％，鄰苯二甲酸二丁酯0～5％；
乳化劑司本-80或吐溫-853～7％；引發(fā)劑過硫酸銨或過硫酸鉀0.02％；水10～40％。
本發(fā)明所述的印染增稠劑制備方法為①乳液的配制在攪拌下將單體丙烯酸用氫氧化鈉溶液、氨水或氨氣中和至pH=7～8，加入輔助單體N-異丙基丙烯酰胺，交聯(lián)劑N-羥乙基丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺，并補加水，使水的重量百分比為10～40％。在通氮氣和高速攪拌下將此水溶液(水相)加入到已盛有分散劑、輔助單體丙烯酸十二酯和乳化劑等油相的乳化器中，在攪拌器轉(zhuǎn)速≥5000轉(zhuǎn)/分的條件下乳化；②引發(fā)劑乳液的配制用水溶解過硫酸銨或過硫酸鉀，加入分散劑及數(shù)滴乳化劑；③聚合反應(yīng)將乳化后的乳液加入輻照反應(yīng)器中。由于高速乳化的原因，反應(yīng)體系的溫度會高于40℃，達(dá)到41～50℃。加入引發(fā)劑過硫酸銨或過硫酸鉀乳液，在200～400轉(zhuǎn)/分的中速攪拌下，通入氮氣。升起鈷-60源或進(jìn)入χ射線窗口接受γ或χ射線輻照。反應(yīng)體系溫度開始上升，向反應(yīng)器夾套中輸入冰水或冷水。當(dāng)溫度升至70℃時，降下鈷-60源或?qū)⒎磻?yīng)器移離χ射線窗口。當(dāng)反應(yīng)體系溫度降至45℃左右時，再次輻照。當(dāng)總劑量大于5.5kGy后，聚合反應(yīng)結(jié)束。
本發(fā)明中所述的χ射線，指的是直線電子加速器產(chǎn)生的能量為1～5MeV的韌致輻射。
本發(fā)明所述的方法具有如下特點1．采用化學(xué)引發(fā)與γ或χ射線復(fù)合引發(fā)聚合反應(yīng)制備增稠劑，對單體純度要求低，通常為工業(yè)品。在引發(fā)聚合過程中起始反應(yīng)溫度一般無需控制，也不需要其它熱源，合成工藝簡單可靠，反應(yīng)時間比其他方法短，操作方便，所制得的增稠劑無毒、無腐蝕，增稠性能好；2．由于化學(xué)引發(fā)劑產(chǎn)生的游離基加強了電離輻射的引發(fā)聚合反應(yīng)，即發(fā)生復(fù)合引發(fā)作用，因此可以在41～50℃之間引發(fā)聚合反應(yīng)；3．由于化學(xué)引發(fā)劑一開始就被γ或χ射線輻解，加上體系中水分子的輻解，所以輻照一開始很快就在體系中產(chǎn)生足夠濃度的游離基，因此大大縮短了輻射聚合反應(yīng)的誘導(dǎo)期。輻照數(shù)分鐘后體系溫度就會上升，表明一經(jīng)輻照即發(fā)生聚合反應(yīng)；4．由于化學(xué)引發(fā)劑用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于化學(xué)法所需要的引發(fā)劑量，僅為其用量的十分之一左右，輻解生成的游離基過程比較緩和，因此，由游離基引發(fā)的聚合反應(yīng)也十分平穩(wěn)，避免了化學(xué)法中引發(fā)劑量難以控制及聚合反應(yīng)過于猛烈以致發(fā)生爆聚的現(xiàn)象。
將水相加入至油相中高速攪拌，轉(zhuǎn)速≥5000轉(zhuǎn)/分，制得乳液分裝三個三口反應(yīng)瓶中，編號1、2、3，進(jìn)入輻射場中準(zhǔn)備輻照。反應(yīng)體系起始溫度為41℃，輻照前，加入含50mg過硫酸銨的引發(fā)劑乳液，通入氮氣，然后用鈷-60或χ射線進(jìn)行輻照，輻照僅數(shù)分鐘后，反應(yīng)體系溫度迅速上升，開啟微型水泵用冷水噴淋冷卻。當(dāng)升至70℃時，降源停止輻照，待反應(yīng)體系溫度降至45℃左右，再升源輻照。當(dāng)劑量分別達(dá)到5.5KGy、6.5KGy和8.0KGy時，依此取出三個反應(yīng)瓶。所得產(chǎn)品用去離子水稀釋50倍后測旋轉(zhuǎn)粘度(用NDJ型旋轉(zhuǎn)粘度計4號轉(zhuǎn)子)，結(jié)果見表1。
本方法所述的制備印染增稠劑的組分和用量如下乳液水相丙烯酸20kg，用氨氣中和至pH=8，中和時中和釜夾套用冷水冷卻，控制釜內(nèi)物料溫度在20℃以下，用5kg水溶解1kg N-羥甲基丙烯酰胺，加入中和的丙烯酸溶液中，補去離子水38kg；油相煤油7kg，機(jī)油2kg，表1 不同引發(fā)聚合方法制備的增稠劑的粘度比較編號輻照劑量(Gy) 旋轉(zhuǎn)粘度(c·p)50倍水稀釋1 5.5 ×1035.5×1042 6.5 ×1036.2×1043 8.0 ×1035.2×104化學(xué)法 3.0×104輻射法 3～5×1035.0×104司本-80 2.5kg，充分?jǐn)嚢杌旌?，置于乳化釜?nèi)。
引發(fā)劑乳液用0.4kg水溶解10g過硫酸鉀，加入0.1kg煤油及15g司本-80，充分?jǐn)嚢璩扇橐骸?br> 將上述水相在高速攪拌及通氮氣情況下加入至油相中，乳化釜攪拌速度≥5000轉(zhuǎn)/分，制得乳液裝入輻照反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)入輻射場準(zhǔn)備輻照。反應(yīng)體系起始溫度47℃。將引發(fā)劑乳液加入輻照反應(yīng)器內(nèi)，通入氮氣，然后用鈷-60射線進(jìn)行輻照。輻照數(shù)分鐘后，反應(yīng)體系溫度就迅速上升，開啟水泵將水溫為5℃左右的冷水輸入夾套。當(dāng)升至70℃時，降源停止輻照，待反應(yīng)體系溫度降至40℃左右，再升源輻照。當(dāng)總劑量=6.0KGy時，停止輻照。取樣用去離子水稀釋50倍打漿測試旋轉(zhuǎn)粘度，測粘度為6.0×104c·p。
引發(fā)劑乳液273mg過硫酸鉀溶于4g水中，加入1g煤油及數(shù)滴吐溫-85。
將水相加入油相中，以轉(zhuǎn)速≥5000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢瑁频萌橐海盅b于三個三口反應(yīng)瓶中，編號1、2、3，進(jìn)入輻射場中準(zhǔn)備輻照。反應(yīng)體系起始溫度50℃。輻照前將上述引發(fā)劑乳液分三份分別加入1、2、3號反應(yīng)瓶內(nèi)。然后通入氮氣，用鈷-60輻照，同時開啟微型水泵泵冷水噴淋冷卻。當(dāng)溫度升至70℃時，降下輻射源。在體系溫度降至40℃左右，再升源輻照。當(dāng)輻照劑量分別達(dá)到5.5KGy、6.5KGy和8.0KGy時，依次取出三個反應(yīng)瓶。所得產(chǎn)品用去離子水稀釋15倍，加入2g小蘇打(或0.5g檸檬酸)后測旋轉(zhuǎn)粘度，結(jié)果見表2。
表2不同引發(fā)聚合方法制備的增稠劑的粘度比較編號輻照劑量(Gy) 旋轉(zhuǎn)粘度(c·p)(15倍水稀釋+2g小蘇打)1 5.5×1032.2×1042 6.5×1032.8×1043 8.0×1032.5×103化學(xué)法 1.5×104輻射法 3～5×1032.0×104
引發(fā)劑乳液煤油20g，吐溫-85 4g，將過硫酸銨10g用100g水溶解將水相加入油相中，以轉(zhuǎn)速≥5000轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)體系起始溫度49℃。制得的乳液裝入輻照反應(yīng)器，進(jìn)入輻射場。輻照前加入引發(fā)劑乳液，通入氮氣，升起鈷-60源輻照，用泵輸入溫度約5℃的水進(jìn)入夾套，待溫度上升至70℃時，降源。當(dāng)溫度降至40℃時，再升源輻照。當(dāng)總劑量≥5.5KGy時，停止輻照。用去離子水稀釋15倍并加入2g小蘇打，打漿后，用NDJ-I型旋轉(zhuǎn)粘度計測試粘度，粘度為2.5×104c·p。
權(quán)利要求
1．一種合成印染增稠劑的制備方法，其特征是所述的印染增稠劑的組分和重量百分比如下單體丙烯酸30～50％；輔助單體N-異丙基丙烯酰胺0～4％，丙烯酸十二酯0～4％；交聯(lián)劑N-羥乙基丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺1～5％；分散劑煤油10～20％，機(jī)油1～10％，色拉油0～5％，鄰苯二甲酸二丁酯0～5％；乳化劑司本-80或吐溫-853～7％；引發(fā)劑過硫酸銨或過硫酸鉀0.02％；水10～40％；所述印染增稠劑的制備方法為①乳液的配制在攪拌下將單體丙烯酸用氫氧化鈉溶液、氨水或氨氣中和至pH=7～8，加入輔助單體N-異丙基丙烯酰胺，交聯(lián)劑N-羥乙基丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺，并補加水，使水的重量百分比為10～40％，在通氮氣和高速攪拌下將此水溶液(水相)加入到已盛有分散劑、輔助單體丙烯酸十二酯和乳化劑等油相的乳化器中，在攪拌器轉(zhuǎn)速≥5000轉(zhuǎn)/分的條件下乳化；②引發(fā)劑乳液的配制用水溶解過硫酸銨或過硫酸鉀，加入分散劑及數(shù)滴乳化劑；③聚合反應(yīng)將乳化后的乳液裝入輻照反應(yīng)器中，加入引發(fā)劑乳液，在200～400轉(zhuǎn)/分的中速攪拌下，通入氮氣，升起鈷-60源或進(jìn)入χ射線窗口接受γ或χ射線輻照，向反應(yīng)器夾套中輸入冰水或冷水，當(dāng)溫度升至70℃時，降下鈷-60源或?qū)⒎磻?yīng)器移離χ射線窗口，當(dāng)反應(yīng)體系溫度降至45℃左右時，再次輻照，當(dāng)總劑量大于5.5kGy后，聚合反應(yīng)結(jié)束。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述印染增稠1劑的制備方法，其特征在于所述的χ射線是直線電子加速器產(chǎn)生的能量為1～5MeV的韌致輻射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用丙烯酸合成印染用增稠劑的制備方法。其特征是用化學(xué)和輻射復(fù)合引發(fā)合成反應(yīng),反應(yīng)無誘導(dǎo)期,平穩(wěn),易于控制,且反應(yīng)體系起始溫度為41～50℃。本發(fā)明所述方法適合于制備染料或涂料印花增稠劑。
文檔編號C08F120/00GK1307068SQ0011405
公開日2001年8月8日 申請日期2000年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月28日
發(fā)明者趙秉熙, 余孟成, 張祥興, 于振臣 申請人:中山市瑞迪新材料有限公司