專利名稱：一種反相乳液合成耐電解質(zhì)增稠劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成耐電解質(zhì)增稠劑的方法，尤其涉及一種以水溶性不飽和 羧酸，丙烯酰胺，交聯(lián)劑，水，含有長(zhǎng)碳鏈的疏水單體等為主要原料以反相乳液 合成耐電解質(zhì)增稠劑的方法。
背景技術(shù)：
陰離子型聚丙烯酸類增稠劑已廣泛于紡織印花漿，涂料，石油工業(yè)，水處理 等領(lǐng)域。主要的合成方法有傳統(tǒng)乳液聚合，無(wú)皂聚合和反相乳液聚合。其中傳統(tǒng) 乳液聚合和無(wú)皂聚合產(chǎn)品的存在固含量低，增稠效果差缺點(diǎn)。另外，由于同離子 效應(yīng)，也使得此類增稠劑的抗電解質(zhì)能力較差。根據(jù)肖春方在《聚丙烯酸型合成
增稠劑LG2301的研制及其在涂料印花中應(yīng)用》中報(bào)道，我們可以看出在沒 有加入疏水單體的情況下，增稠劑的抗電解質(zhì)性能很差，體系粘度隨著電解質(zhì)的 加入迅速下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有此類增稠劑增稠效果不理想，抗電解質(zhì)較差的 缺陷而提供一種反相乳液合成耐電解質(zhì)增稠劑的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種反相乳液合成耐電解質(zhì)增稠劑的方法，其具體步 驟為將水溶性單體丙烯酰胺和交聯(lián)劑加入到中和的水溶性不飽和羧酸中，形成 水相；將疏水功能單體，乳化劑，加入到溶劑中形成油相；將水相和油相混合乳 化，形成油包水型乳液，加入引發(fā)劑加熱引發(fā)聚合反應(yīng)后，減壓蒸餾，加入轉(zhuǎn)相 劑，得到耐電解質(zhì)增稠劑。
上述的中和的水溶性不飽和羧酸是用NaOH水溶液中和水溶性不飽和羧酸， 控制中和度為70%-90%。優(yōu)選用質(zhì)量百分濃度為20%-30%的NaOH水溶液，中 和過(guò)程用15-3(TC水域冷卻。
優(yōu)選所述的交聯(lián)劑為N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺或羥甲基丙烯酰胺，其用量為 水溶性不飽和羧酸和丙烯酰胺質(zhì)量總和的0.1%-0.3%;所述的水溶性不飽和羧酸 為丙烯酸或甲基丙烯酸；所述的丙烯酰胺占水溶性不飽和羧酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-30%。
優(yōu)選所述的疏水功能單體為乙烯基烷基醚，其化學(xué)式為
ch^c:h—o—enh2n+1 ，其中n為10_18，其用量為水溶性不飽和羧酸和丙烯酰
胺質(zhì)量總和的1%-5%;所述的乳化劑為hlb值在4.3-7之間的乳化劑，優(yōu)選山 梨糖醇酐油酸酯span80或失水山梨醇單硬脂酸酯Span 60，其用量為水溶性不 飽和羧酸和丙烯酰胺質(zhì)量總和的5%-25%。；所述的溶劑為由煤油、液體石蠟或 二甲苯。
優(yōu)選油相與水相的體積比為1-2:1。
優(yōu)選所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨，或者是過(guò)硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混合物，其 用量為水溶性不飽和羧酸和丙烯酰胺質(zhì)量總和的0.2%-0.7%。其中過(guò)硫酸銨和亞 硫酸氫鈉的混合物中過(guò)硫酸銨與亞硫酸氫鈉的質(zhì)量比為0.3-1: 1。
所述的轉(zhuǎn)相劑為hlb值大于10的乳化劑，優(yōu)選壬基酚聚氧乙烯醚tx-io、 脂肪醇聚氧乙烯醚a(bǔ)eo-20或脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-15，其用量為水溶性不飽 和羧酸和丙烯酰胺質(zhì)量總和的10%-20%。
優(yōu)選所述的水相和油相混合乳化時(shí)間為5-15min;所述的聚合反應(yīng)時(shí)加熱溫 度為50。C-8(TC，反應(yīng)時(shí)間為3-5h。
通過(guò)上述方法制得的本發(fā)明產(chǎn)品可通過(guò)下面的測(cè)試方法檢測(cè)產(chǎn)品的各種性能。
1. 白漿粘度和流變性能測(cè)試
采用NDJ-5S數(shù)顯粘度計(jì)，用4號(hào)轉(zhuǎn)子測(cè)試一定增稠劑含量的白漿濃度。 粘度指數(shù)是轉(zhuǎn)速分別是6， 60r/min時(shí)測(cè)得白漿粘度的比值。此值越小表 示流體粘度隨剪切應(yīng)力變大而減小的程度越顯著，假塑性越好。
2. 耐電解質(zhì)性能的測(cè)試 2.1粘度保留率測(cè)試
配3。/。的白漿300g，加入0.15gNaCl，測(cè)試加鹽前后的粘度，
粘度保留率為n=iu/iu 2.2配6%的白漿，加入15%的NaCl水溶液，測(cè)試加鹽后的粘度，直到粘度
降到100mpa以下，記錄鹽水的總克數(shù)。 有益效果
本發(fā)明合成的新型增稠劑的增稠效果好，3%白漿粘度可達(dá)106000mp.s,抗電解質(zhì)能力強(qiáng)，粘度保留率最高可達(dá)45.3%。工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程穩(wěn) 定易于控制。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
水相丙烯酸80g， 26%NaOH水溶液100g，丙烯酰胺12g， N,N'-亞甲基雙 丙烯酰胺0.15g，去離子水4.5g。
油相煤油120g， span-80: 12g，乙烯基烷基醚(n=18): 5g。 引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.12g，亞硫酸氫鈉0.24g
按上述比例配好的水相加入油相中，乳化15min，加入引發(fā)劑，并將乳液轉(zhuǎn) 移至四口燒瓶中。升溫至55'C引發(fā)聚合。反應(yīng)4h。加入14gTX-10.即可得到產(chǎn) 物。
測(cè)試性能6%白漿粘度106000 mpa.s，粘度指數(shù)為12%，粘度保留率為 24.2%， 6。/。白漿加鹽總克數(shù)為46g。 實(shí)施例二
水相甲基丙烯酸80g， 30%NaOH水溶液100g，丙烯酰胺13g， N,N'-亞甲 基雙丙烯酰胺0.18g，去離子水4.5g。
油相液體石蠟60g， 二甲苯60g， span-60: 12g，乙烯基垸基醚(n=18):4g。
引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.12g，亞硫酸氫鈉0.24g
按上述比例配好的水相加入油相中，乳化15min，加入引發(fā)劑，并將乳液轉(zhuǎn) 移至四口燒瓶中。升溫至6(TC引發(fā)聚合。反應(yīng)4h。加入10gAEO-20.即可得到產(chǎn) 物。
測(cè)試性能6%白漿粘度96500mpa，s，粘度指數(shù)為32.2%，粘度保留率為 35.8%， 6%白漿加鹽總克數(shù)為53g。 實(shí)施例三
水相丙烯酸80g， 27%NaOH水溶液100g，丙烯酰胺12g， N,N'-亞甲基雙 丙烯酰胺0.15g，去離子水4.5g。
油相煤油120g， span-80: 13g，乙烯基烷基醚(n=18): 2g。 引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.12g，亞硫酸氫鈉0.24g按上述比例配好的水相加入油相中，乳化15min，加入引發(fā)劑，并將乳液轉(zhuǎn) 移至四口燒瓶中。升溫至70'C引發(fā)聚合。反應(yīng)5h。加入14gAEO-15.即可得到產(chǎn)物。
測(cè)試性能:6y。白漿粘度:88700mpa.s，粘度指數(shù)為15%，粘度保留率為45.3%， 6%白漿加鹽總克數(shù)為82g。 實(shí)施例四
水相甲基丙烯酸80g， 20%NaOH水溶液100g，丙烯酰胺4g， N,N'-亞甲 基雙丙烯酰胺0.25g，去離子水4.5g。
油相煤油120g， span-80: 21g，乙烯基烷基醚(n=10): 4g。 引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.08g，亞硫酸氫鈉0.24g
按上述比例配好的水相加入油相中，乳化15min，加入引發(fā)劑，并將乳液轉(zhuǎn) 移至四口燒瓶中。升溫至65'C引發(fā)聚合，反應(yīng)4h。加入17gTX-10.即可得到產(chǎn)物。
測(cè)試性能6%白槳粘度85400mpa.s，粘度指數(shù)為16.7%，粘度保留率為 12.5%， 6。/。白漿加鹽總克數(shù)為40g。 實(shí)施例五
水相丙烯酸80g， 28%NaOH水溶液100g，丙烯酰胺24g， N,N'-亞甲基雙 丙烯酰胺0.14g，去離子水4.5g。
油相煤油70g， span-80: 5.2g，乙烯基烷基醚(n=14): 3g。 引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.35g
按上述比例配好的水相加入油相中，乳化15min，加入引發(fā)劑，并將乳液轉(zhuǎn) 移至四口燒瓶中。升溫至65'C引發(fā)聚合，反應(yīng)5h。加入lOgTX-lO.即可得到產(chǎn) 物。
測(cè)試性能6%白漿粘度88900mpa.s，粘度指數(shù)為14.3%，粘度保留率為 12.8%， 6%白漿加鹽總克數(shù)為32g。 實(shí)施例六
水相丙烯酸80g， 26%NaOH水溶液100g，丙烯酰胺12.8g，羥甲基丙烯 酰胺0.18g，去離子水4.5g。
油相煤油90g， span-80: 12g，乙烯基垸基醚(n=18): 2g。
引發(fā)劑過(guò)硫酸銨O.llg，亞硫酸氫鈉0.22g按上述比例配好的水相加入油相中，乳化5min，加入引發(fā)劑，并將乳液轉(zhuǎn) 移至四口燒瓶中。升溫至60'C引發(fā)聚合，反應(yīng)5h。加入15gTX-10.即可得到產(chǎn) 物。
測(cè)試性能6%白漿粘度106000mpa.s，粘度指數(shù)為10%，粘度保留率為 24.5%， 6%白漿加鹽總克數(shù)為72g。 實(shí)施例七
水相丙烯酸80g， 27%NaOH水溶液100g，丙烯酰胺12.4g， N，N'-亞甲基 雙丙烯酰胺0.2g，去離子水4.5g。
油相煤油130g， span-80: 12g，乙烯基垸基醚(n=18): 3g。
引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.13g，亞硫酸氫鈉0.20g
按上述比例配好的水相加入油相中，乳化15min，加入引發(fā)劑，并將乳液轉(zhuǎn) 移至四口燒瓶中。升溫至6(TC引發(fā)聚合，反應(yīng)4h。加入13gTX-10.即可得到產(chǎn) 物。
測(cè)試性能6%白漿粘度78500mpa.s，粘度指數(shù)為14.1%，粘度保留率為 20.6%， 6。/。白漿加鹽總克數(shù)為62g。 實(shí)施例八
水相丙烯酸80g， 27%NaOH水溶液100g，丙烯酰胺14g， N,N'-亞甲基雙 丙烯酰胺0.13g，去離子水4.5g。
油相煤油120g， span-60: 14g，乙烯基垸基醚(n=18): lg。
引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.15g，亞硫酸氫鈉0.15g
按上述比例配好的水相加入油相中，乳化10min，加入引發(fā)劑，并將乳液轉(zhuǎn) 移至四口燒瓶中。升溫至60'C引發(fā)聚合，反應(yīng)5h。加入14gTX-10.即可得到產(chǎn) 物。
測(cè)試性能6%白漿粘度65200mpa.s，粘度指數(shù)為25.4%，粘度保留率為 18.5%， 6%白漿加鹽總克數(shù)為71g。
權(quán)利要求
1.一種反相乳液合成耐電解質(zhì)增稠劑的方法，其具體步驟為將水溶性單體丙烯酰胺和交聯(lián)劑加入到中和的水溶性不飽和羧酸中，形成水相；將疏水功能單體，乳化劑，加入到溶劑中形成油相；將水相和油相混合乳化，形成油包水型乳液，加入引發(fā)劑加熱引發(fā)聚合反應(yīng)后，減壓蒸餾，再加入轉(zhuǎn)相劑，得到耐電解質(zhì)增稠劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的中和的水溶性不飽和羧酸是 用質(zhì)量百分濃度為20%-30%的NaOH水溶液中和水溶性不飽和羧酸，控制中 和度為70%-卯％。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為N,N'-亞甲基雙丙烯 酰胺或羥甲基丙烯酰胺，其用量為水溶性不飽和羧酸和丙烯酰胺質(zhì)量總和的 0.1%-0.3%;所述的水溶性不飽和羧酸為丙烯酸或甲基丙烯酸；所述的丙烯酰 胺占水溶性不飽和羧酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-30%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的疏水功能單體為乙烯基烷基 醚，其化學(xué)式為eHfCH—0—CnH2n+1，其中n為10-18，其用量為水溶性不飽和羧酸和丙烯酰胺質(zhì)量總和的1%-5%;所述的乳化劑為山梨糖醇酐油酸 酯span80或失水山梨醇單硬脂酸酯Span 60，其用量為水溶性不飽和羧酸和 丙烯酰胺質(zhì)量總和的5%-25%。；所述的溶劑為由煤油、液體石蠟或二甲苯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于油相與水相的體積比為1-2:1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨，或者是 過(guò)硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混合物；其用量為水溶性不飽和羧酸和丙烯酰胺質(zhì) 量總和的0.2%-0.7%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于過(guò)硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混合物中 過(guò)硫酸銨與亞硫酸氫鈉的質(zhì)量比為0.3-1: 1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)相劑為壬基酚聚氧乙烯醚 TX-IO、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-20或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-15;其用量為 水溶性不飽和羧酸和丙烯酰胺質(zhì)量總和的10%-20%。
9. 根 權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的水相和油相混合乳化時(shí)間為 5-15min;所述的聚合反應(yīng)時(shí)加熱溫度為50°C-80°C，反應(yīng)時(shí)間為3-5h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以反相乳液合成耐電解質(zhì)增稠劑的方法。其具體步驟為將水溶性單體丙烯酰胺和交聯(lián)劑加入到中和的水溶性不飽和羧酸中，形成水相；將疏水功能單體，乳化劑，加入到溶劑中形成油相；將水相和油相混合乳化，形成油包水型乳液，加入引發(fā)劑加熱引發(fā)聚合反應(yīng)后，減壓蒸餾，加入轉(zhuǎn)相劑，得到產(chǎn)物。本發(fā)明合成的新型增稠劑的增稠效果好，3％白漿粘度可達(dá)106000mp.s，抗電解質(zhì)能力強(qiáng)，粘度保留率最高可達(dá)45.3％。工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程穩(wěn)定易于控制。
文檔編號(hào)C08F220/00GK101613433SQ20091018155
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者宋子云, 陳洪齡 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)