專利名稱：水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚丙烯酰胺乳液的合成方法，尤其涉及一種水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯酰胺(PAM)是一種線性水溶性的高分子，廣泛的應(yīng)用于水處理、造紙、采油、 礦冶等領(lǐng)域。是目前世界上應(yīng)用最廣、效果最好的絮凝劑。PAM的聚合方法主要有水溶液聚合、反相懸浮聚合、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、沉淀聚合以及分散聚合。丙烯酰胺的分散聚合是一種新型的丙烯酰胺的聚合方法，該聚合方法已引起人們的廣泛關(guān)注。分散聚合法雖然可以制得無污染、性價(jià)比低的聚丙烯酰胺絮凝劑；但是聚合過程中黏度大，難攪拌， 溶液聚合所得到干粉劑型凝膠產(chǎn)品需要干燥、粉碎、溶解性差，反相聚合產(chǎn)品會造成環(huán)境的二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中分散聚合法制備聚丙烯酰胺存在的問題，提供一種流動性、穩(wěn)定性良好的水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法。本發(fā)明水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，是是以叔丁醇、硫酸銨與水的混合體系為反應(yīng)介質(zhì)，以單體丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為原料，以過硫酸銨、 亞硫酸鈉及2，2’-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽的混合物為復(fù)合引發(fā)劑， 以丙烯酰胺與乙烯基己內(nèi)酰胺的聚合物為分散穩(wěn)定劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于18飛0°C下反應(yīng) 6、h，得到聚丙烯酰胺乳液。所述單體丙烯酰胺與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質(zhì)量比為10:廣5:1。所述單體丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨在分散體系中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10 20%。所述叔丁醇、硫酸銨和水的混合體系中，叔丁醇與水的體積比為0. 15: Γ0. 25:1。所述叔丁醇、硫酸銨和水的混合體系中，硫酸銨水溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為23 30%。所述復(fù)合引發(fā)劑的用量為單體丙烯酰胺質(zhì)量的0. 15^0. 5%。所述復(fù)合引發(fā)劑中，過硫酸銨、亞硫酸鈉、偶氮類化合物的質(zhì)量比為 1:0. 5:1 1:1:1. 5。所述分散穩(wěn)定劑的用量為單體丙烯酰胺質(zhì)量的1. 5 3%。所述分散穩(wěn)定劑，是以水為介質(zhì)，丙烯酰胺與乙烯基己內(nèi)酰胺以5:廣3:1的質(zhì)量比，于18 50°C下聚合反應(yīng)6、小時(shí)而得。本發(fā)明采用丙烯酰胺與乙烯基己內(nèi)酰胺的聚合物為分散穩(wěn)定劑，由于其聚合物長鏈中含有疏水基團(tuán)，使得聚合物長鏈更穩(wěn)定的分散于分散體系中，大大提高了聚丙烯酰胺乳液的穩(wěn)定性。下面通過實(shí)驗(yàn)對本發(fā)明合成的聚丙烯酰胺乳液(PAM)的性能進(jìn)行分析。
1、穩(wěn)定性能的測試
測試方法取20mL PAM乳液裝入塑料瓶密封好，觀察其穩(wěn)定性。結(jié)果放置于陰涼處保存，放置三個(gè)月乳液穩(wěn)定，未分層，三個(gè)月后，有少量的水析出，出現(xiàn)凝膠。2、單體轉(zhuǎn)化率的測定
測定方法利用單體溶解于丙酮和乙醇的混合溶劑，而聚丙烯酰胺(PAM)不溶的性質(zhì)進(jìn)行洗滌、分離、然后進(jìn)行烘干稱量，單體的轉(zhuǎn)化率可以按照下式進(jìn)行計(jì)算
m2
轉(zhuǎn)化率=-x100%
m0 _ι m
式中，m表示聚合物的總質(zhì)量；Hitl表示聚合物單體的質(zhì)量;mi表示用于提取的聚合物的產(chǎn)品的總質(zhì)量;m2表示從質(zhì)量為Hi1的產(chǎn)品中提取出來的聚丙烯酰胺(PAM)的質(zhì)量。測定結(jié)果反應(yīng)中單體的轉(zhuǎn)化率大于99. 5%。3、分子質(zhì)量的測定
測定方法先用體積比為1:1的乙醇/水混合物洗滌聚丙烯酰胺數(shù)次，然后在40°c下真空干燥M小時(shí)，得到聚丙烯酰胺(PAM)白色固體。研成粉末，按照GB12005. 1_89，用一點(diǎn)法在30 ±0. 050C，Imol · Γ1的NaNO3水溶液條件下，用烏氏粘度計(jì)測定特性粘數(shù)，根據(jù)下式計(jì)算分子量。式中，η 是特性粘數(shù)(dL/g) ;Μη 是聚合物的平均分子量。測定結(jié)果聚丙烯酰胺的相平均分子量為280 320萬。4、聚丙烯酰胺(PAM)乳液固含量的測定
測定方法將一定量的試樣裝入坩堝中，放入烘箱里在6(T70°C下烘干Ia1左右，使其質(zhì)量不再減小，冷卻后進(jìn)行稱重。S= (m2-m0) /Hi1 X 100%
式中，Hitl為坩堝的質(zhì)量叫為試樣的質(zhì)量；m2為干燥后坩堝和干燥后聚合物的總質(zhì)量。測定結(jié)果聚丙烯酰胺乳液的固含量1(Γ20%。下面是本發(fā)明各工藝參數(shù)對合成過程及聚丙烯酰胺乳液(PAM)的性能影響進(jìn)行分析說明。1、單體濃度對聚合物相對分子質(zhì)量的影響
丙烯酰胺(AM)的含量對聚丙烯酰胺乳液(PAM)分子量的影響，隨著AM含量的增力卩，PAM 分子量先增大后減小。反應(yīng)初期，單體濃度高，形成的粒子數(shù)多，反應(yīng)過程中單體在粒子中所占的比重大，這有利于聚合物鏈的增長，有利于形成高分子量大聚合物。當(dāng)單體含量過高時(shí)，聚合過程中鏈的增長過快，而聚合物難以在很短的時(shí)間內(nèi)吸附到足夠的穩(wěn)定劑，從而形成膠體從體系中析出；并且這些不穩(wěn)定的低聚物自由基很容易發(fā)生單基或者雙基終止反應(yīng)，形成分子質(zhì)量較低的聚合物。具體見表1。
表1. AM含量對AM分散聚合的影響
權(quán)利要求
1.水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，是以叔丁醇、硫酸銨與水的混合體系為反應(yīng)介質(zhì)，以單體丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為原料，以過硫酸銨、亞硫酸鈉及 2，2’ -偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽的混合物為復(fù)合引發(fā)劑，以丙烯酰胺與乙烯基己內(nèi)酰胺的聚合物為分散穩(wěn)定劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于18飛0°C下反應(yīng)6、h，得到聚丙烯酰胺乳液。
2.如權(quán)利要求1所述水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于所述單體丙烯酰胺與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質(zhì)量比為10:廣5:1。
3.如權(quán)利要求1所述水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于所述單體丙烯酰胺與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨在分散體系中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1(Γ20%。
4.如權(quán)利要求1所述水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于所述叔丁醇、硫酸銨和水的混合體系中，硫酸銨質(zhì)量濃度為23% 30%。
5.如權(quán)利要求1所述水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于所述叔丁醇、硫酸銨和水的混合體系中，叔丁醇與水的體積比為0. 15: Γ0. 25:1。
6.如權(quán)利要求1所述水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于所述復(fù)合引發(fā)劑的用量為單體丙烯酰胺質(zhì)量的0. 15^0. 5%。
7.如權(quán)利要求1所述水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于所述復(fù)合引發(fā)劑中，過硫酸銨、亞硫酸鈉、2，2，-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽的質(zhì)量比為 1:0. 5:1 1:1:1. 5。
8.如權(quán)利要求1所述水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于所述分散穩(wěn)定劑的用量為單體丙烯酰胺質(zhì)量的1. 5 3%。
9.如權(quán)利要求1所述水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于所述分散穩(wěn)定劑，是以水為介質(zhì)，丙烯酰胺與乙烯基己內(nèi)酰胺以5:廣3:1的質(zhì)量比，于18飛0°C下聚合反應(yīng)6、小時(shí)而得。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種流動性、穩(wěn)定性良好的乳液水包水型聚丙烯酰胺乳液的合成方法，屬于化學(xué)合成領(lǐng)域。本發(fā)明以叔丁醇、硫酸銨與水的混合體系為反應(yīng)介質(zhì)，以單體丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為原料，以過硫酸銨、亞硫酸鈉及2,2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽的混合物為復(fù)合引發(fā)劑，以丙烯酰胺與乙烯基己內(nèi)酰胺的聚合物為分散穩(wěn)定劑，進(jìn)行分散聚合，得到流動性、穩(wěn)定性良好的聚丙烯酰胺乳液，其相對平均分子質(zhì)量為280～320萬；單體丙烯酰胺的轉(zhuǎn)化率為99.5%以上。
文檔編號C08F2/12GK102250284SQ20111012380
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者姚進(jìn)如, 李鴻洲, 祁自和 申請人:西北師范大學(xué)