專利名稱：高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法
高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有1個(gè)或更多的不飽和脂族基化合物的均聚物或共聚物的組合物， 特別涉及聚丙烯酰胺，尤指一種高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法。
背景技術(shù)：
陽離子聚丙烯酰胺的合成，一般是采用高低溫兩級(jí)引發(fā)體系聚合的方法。較低溫度下聚合常采用過硫酸鹽-亞硫酸氫鈉氧化還原引發(fā)體系，由于丙烯酰胺單體之間的聚合是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)熱的放出，聚合體系溫度逐漸升高，在高溫的條件下由偶氮來完成聚合反應(yīng)的引發(fā)。聚合溫度越高，產(chǎn)品的分子量越小，同時(shí)，如果聚合最高溫度超過90°C，產(chǎn)品的化學(xué)結(jié)構(gòu)將由線性結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的溶解性大大降低。生產(chǎn)高分子量、溶解性良好的產(chǎn)品，常采用降低聚合起始溫度的方式。按照一定比例配料，丙烯酰胺單體的含量就不變，一定量的丙烯酰胺單體聚合熱放出的量是一定的，采用較低的聚合起始溫度，就可以保證整個(gè)聚合過程在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行，聚合的最高溫度也相對(duì)較低。陽離子聚丙烯酰胺常采用的聚合起始溫度為0°C，在該溫度下，基本可以保證聚合速度平穩(wěn)地進(jìn)行，生產(chǎn)出分子量為1100萬以上的產(chǎn)品，并且保證產(chǎn)品具有良好的溶解性。 但是，起始溫度為0°c的聚合，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不聚合或聚合速度非常緩慢的現(xiàn)象，給聚丙烯酰胺的合成造成了巨大的麻煩。遇到這種情況，常用的方法是通過補(bǔ)加引發(fā)劑的方法來促使聚合的進(jìn)行或加速。聚丙烯酰胺聚合物的分子量與引發(fā)劑的添加量成反比例關(guān)系，隨著引發(fā)劑加入量的增加，產(chǎn)品的分子量越低。雖然可以通過增加引發(fā)劑的方法來促成聚合的發(fā)生或加速，但產(chǎn)品的分子量也會(huì)隨之降低，達(dá)不到合成高分子量產(chǎn)品的目的。并且，每次補(bǔ)加引發(fā)劑的量是以聚合反應(yīng)是否進(jìn)行或加速為依據(jù)，加入的量也是不確定的，導(dǎo)致每批產(chǎn)品的分子量不一致，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種分子量較一致，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是添加降低丙烯酰胺單體聚合活化能的助劑，使聚合反應(yīng)在較低溫度下大量發(fā)生。工作原理過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉氧化還原引發(fā)體系的優(yōu)點(diǎn)是活化能較低(約 140KJ/mol)，可在0-50°C的溫度下引發(fā)聚合，但在太低起始溫度的條件下，聚合速率特低， 聚合時(shí)放出的熱量特少，難以使聚合體系的溫度快速而明顯地上升，幾個(gè)小時(shí)后還難達(dá)到 IO0C以上，如果環(huán)境溫度太低，即使少量聚合產(chǎn)生的熱量，也會(huì)逐漸散發(fā)到周圍環(huán)境中，結(jié)果造成不聚合或聚合時(shí)間超過幾十個(gè)小時(shí)。與亞鐵鹽組成氧化還原體系后，活化能可降到 40KJ/mol，使聚合反應(yīng)溫度門檻大大降低，化學(xué)聚合可以在較低的溫度下進(jìn)行聚合。但鐵離子是聚丙烯酰胺聚合反應(yīng)的鏈終止劑，加入含鐵離子的亞鐵鹽會(huì)終止聚合反應(yīng)的進(jìn)行，達(dá)不到生產(chǎn)高分子量聚丙烯酰胺的目的。本發(fā)明選用化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的硫酸亞鐵銨作為降低聚合反應(yīng)活化能的助劑。本發(fā)明高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法的特征在于高分子量聚丙烯酰胺每次聚合的組份重量為固體丙烯酰胺單體490—520KG DAC陽離子單體104_124KG去離子水i;356--1956KG偶氮1. 6-2. OKG過硫酸銨10—14g硫酸亞鐵銨6_10g。并按以下步驟進(jìn)行生產(chǎn)一、在配料罐內(nèi)加入1356-1956KG的去離子水，打開配料罐攪拌裝置進(jìn)行攪拌；二、將配料罐溫度調(diào)節(jié)到0. 9-1. I0C ；三、在配料罐中添加固體丙烯酰胺單體490-520KG，直至丙烯酰胺單體完全溶解；四、加入DAC陽離子單體104—1MKG，直至其完全溶解；五、加入偶氮1. 6-2. OKG ；完全溶解后停止攪拌；六、控制配料罐內(nèi)聚合液溫度在-0. 9-0. 1°C后停止控溫；七、將以上步驟配好的聚合液抽送到反應(yīng)釜，并對(duì)反應(yīng)釜充氮18-22分鐘，充氮壓力2. 9-3. 1公斤/平方厘米；八、加入濃度為1 %的過硫酸銨水溶液1000—1400毫升；九、經(jīng)1-2分鐘后，加入濃度為的硫酸亞鐵銨水溶液600—1000毫升，注意反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音，聽到反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音悶響時(shí)，說明聚合反應(yīng)已經(jīng)開始，關(guān)閉充氮閥門，等候聚合反應(yīng)自行完成，時(shí)間為3小時(shí)40分一4小時(shí)20分。按以上方法進(jìn)行高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合，即使在冬天低溫的情況下，聚合反應(yīng)就可在4小時(shí)左右完成，生產(chǎn)順利，產(chǎn)品分子量穩(wěn)定，產(chǎn)品在水中的溶解性良好。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明第一實(shí)施例高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法的特征在于高分子量聚丙烯酰胺每次聚合的組份重量為固體丙烯酰胺單體490—520KG DAC陽離子單體104—124KG去離子水i;356—1956KG偶氮1. 6-2. OKG過硫酸銨10—14g硫酸亞鐵銨6_10g。并按以下步驟進(jìn)行生產(chǎn)一、在配料罐內(nèi)加入1356-1956KG的去離子水，打開配料罐攪拌裝置進(jìn)行攪拌；二、將配料罐溫度調(diào)節(jié)到0. 9-1. I0C ；三、在配料罐中添加固體丙烯酰胺單體490-520KG，直至丙烯酰胺單體完全溶解；四、加入DAC陽離子單體104—1MKG，直至其完全溶解；五、加入偶氮1. 6-2. OKG ；完全溶解后停止攪拌；六、控制配料罐內(nèi)聚合液溫度在-0. 9-0. 1°C后停止控溫；
七、將以上步驟配好的聚合液抽送到反應(yīng)釜，并對(duì)反應(yīng)釜充氮18-22分鐘，充氮壓力2. 9-3. 1公斤/平方厘米；八、加入濃度為1 %的過硫酸銨水溶液1000—1400毫升；九、經(jīng)1-2分鐘后，加入濃度為1 %的硫酸亞鐵銨水溶液600毫升，注意反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音，聽到反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音悶響時(shí)，說明聚合反應(yīng)已經(jīng)開始，關(guān)閉充氮閥門，等候聚合反應(yīng)自行完成，時(shí)間為3小時(shí)40分一4小時(shí)20分。按以上方法進(jìn)行高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合，即使在冬天低溫的情況下，聚合反應(yīng)就可在4小時(shí)左右完成，生產(chǎn)順利，產(chǎn)品分子量穩(wěn)定，產(chǎn)品在水中的溶解性良好。本發(fā)明第二實(shí)施例高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法的特征在于高分子量聚丙烯酰胺每次聚合的組份重量為固體丙烯酰胺單體490—520KGDAC陽離子單體104—124KG去離子水i;356--1956KG偶氮1. 6-2. OKG過硫酸銨10_14g硫酸亞鐵銨6—10g。并按以下步驟進(jìn)行生產(chǎn)一、在配料罐內(nèi)加入1356-1956KG的去離子水，打開配料罐攪拌裝置進(jìn)行攪拌；二、將配料罐溫度調(diào)節(jié)到0. 9-1. I0C ；三、在配料罐中添加固體丙烯酰胺單體490-520KG，直至丙烯酰胺單體完全溶解；四、加入DAC陽離子單體104—1MKG，直至其完全溶解；五、加入偶氮1. 6-2. OKG ；完全溶解后停止攪拌；六、控制配料罐內(nèi)聚合液溫度在-0. 9-0. 1°C后停止控溫；七、將以上步驟配好的聚合液抽送到反應(yīng)釜，并對(duì)反應(yīng)釜充氮18-22分鐘，充氮壓力2. 9-3. 1公斤/平方厘米;八、加入濃度為1 %的過硫酸銨水溶液1000-1400毫升；九、經(jīng)1-2分鐘后，加入濃度為的硫酸亞鐵銨水溶液1000毫升，注意反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音，聽到反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音悶響時(shí)，說明聚合反應(yīng)已經(jīng)開始，關(guān)閉充氮閥門，等候聚合反應(yīng)自行完成，時(shí)間為3小時(shí)40分一4小時(shí)20分。按以上方法進(jìn)行高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合，即使在冬天低溫的情況下，聚合反應(yīng)就可在4小時(shí)左右完成，生產(chǎn)順利，產(chǎn)品分子量穩(wěn)定，產(chǎn)品在水中的溶解性良好。本發(fā)明高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法的優(yōu)選實(shí)施例特征在于高分子量聚丙烯酰胺每次聚合的組份重量為固體丙烯酰胺單體510KGDAC陽離子單體114KG去離子水1376KG偶氮1.8KG過硫酸銨12g硫酸亞鐵銨8g并按以下步驟進(jìn)行生產(chǎn)一、在配料罐內(nèi)加入1376KG的去離子水，打開配料罐攪拌裝置進(jìn)行攪拌；二、將配料罐溫度調(diào)節(jié)到1°C ；
三、在配料罐中添加固體丙烯酰胺單體510KG，直至丙烯酰胺單體完全溶解；四、加入DAC陽離子單體114KG直至其完全溶解；五、加入偶氮1. 8KG，完全溶解后停止攪拌；六、控制配料罐內(nèi)聚合液溫度在0°C后停止控溫；七、將以上步驟配好的聚合液抽送到反應(yīng)釜，并對(duì)反應(yīng)釜充氮20分鐘充氮壓力3 公斤/平方厘米；八、加入濃度為1 %的過硫酸銨水溶液1200毫升；九、經(jīng)1-2分鐘后，加入濃度為1 %的硫酸亞鐵銨水溶液800毫升，注意反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音，聽到反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音悶響時(shí)，說明聚合反應(yīng)已經(jīng)開始，關(guān)閉充氮閥門，等候聚合反應(yīng)自行完成，時(shí)間為3小時(shí)50分一4小時(shí)10分。按以上方法進(jìn)行高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合，即使在冬天低溫的情況下，聚合反應(yīng)就可在4小時(shí)左右完成，生產(chǎn)順利，產(chǎn)品分子量穩(wěn)定，產(chǎn)品在水中的溶解性良好。
權(quán)利要求
1.一種高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法，其特征在于高分子量聚丙烯酰胺每次聚合的組份重量為固體丙烯酰胺單體490—520KG DAC陽離子單體104—1MKG 去離子水i:356--1956KG偶氮1. 6—2. OKG過硫酸銨10—14g硫酸亞鐵銨6—10g。并按以下步驟進(jìn)行生產(chǎn)一、在配料罐內(nèi)加1356-1956KG的去離子水，打開配料罐攪拌裝置進(jìn)行攪拌；二、將配料罐溫度調(diào)節(jié)到0.9-1. rc ；三、在配料罐中添加固體丙烯酰胺單體490-520KG，直至丙烯酰胺單體完全溶解；四、加入DAC陽離子單體104—1MKG，直至其完全溶解；五、加入偶氮1.6-2. OKG ；完全溶解后停止攪拌；六、控制配料罐內(nèi)聚合液溫度在-0.9-0. 1°C后停止控溫；七、將以上步驟配好的聚合液抽送到反應(yīng)釜，并對(duì)反應(yīng)釜充氮18-22分鐘，充氮壓力 2. 9-3. 1公斤/平方厘米；八、加入濃度為的過硫酸銨水溶液1000-1400毫升；九、經(jīng)1-2分鐘后，加入濃度為1%的硫酸亞鐵銨水溶液600-1000毫升，注意反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音，聽到反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音悶響時(shí)，說明聚合反應(yīng)已經(jīng)開始，關(guān)閉充氮閥門，等候聚合反應(yīng)自行完成，時(shí)間為3小時(shí)40分-4小時(shí)20分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法，其特征在于高分子量聚丙烯酰胺每次聚合的組份重量為固體丙烯酰胺單體5IOKG DAC陽離子單體114KG 去離子水1376KG偶氮1. 8KG過硫酸銨12g硫酸亞鐵銨8g并按以下步驟進(jìn)行生產(chǎn)一、在配料罐內(nèi)加入1376KG的去高子水，打開配料罐攪拌裝置進(jìn)行攪拌；二、將配料罐溫度調(diào)節(jié)到1°C；三、在配料罐中添加固體丙烯酰胺單體510KG，直至丙烯酰胺單體完全溶解；四、加入DAC陽離子單體114KG直至其完全溶解；五、加入偶氮1.8KG，完全溶解后停止攪拌；六、控制配料罐內(nèi)聚合液溫度在0°C后停止控溫；七、將以上步驟配好的聚合液抽送到反應(yīng)釜，并對(duì)反應(yīng)釜充氮20分鐘充氮壓力3公斤 /平方厘米；八、加入濃度為的過硫酸銨水溶液1200毫升；九、經(jīng)1-2分鐘后，加入濃度為1%的硫酸亞鐵銨水溶液800毫升，注意反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音，聽到反應(yīng)釜內(nèi)充氮聲音悶響時(shí)，說明聚合反應(yīng)已經(jīng)開始，關(guān)閉充氮閥門，等候聚合反應(yīng)自行完成，時(shí)間為3小時(shí)50分一4小時(shí)10分。
全文摘要
一種高分子量陽離子聚丙烯酰胺化學(xué)聚合方法，每次聚合的組份重量為固體丙烯酰胺單體490-520kg；DAC陽離子單體104-124kg；去離子水1356-1956kg；偶氮1.6-2.0kg；過硫酸銨10-14g；硫酸亞鐵銨6-10g。選用化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的硫酸亞鐵銨作為降低聚合反應(yīng)活化能的助劑。使聚合反應(yīng)在較低溫度下大量發(fā)生，即使在冬天低溫的情況下，聚合反應(yīng)就可在4小時(shí)左右完成，生產(chǎn)順利，產(chǎn)品分子量穩(wěn)定，產(chǎn)品在水中的溶解性良好。
文檔編號(hào)C08F4/40GK102286129SQ20101020387
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者陳學(xué)明 申請(qǐng)人:深圳市漢科環(huán)保技術(shù)有限公司