本發(fā)明涉及水溶性高分子材料領(lǐng)域，特別是一種聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法。
背景技術(shù)：
隨著聚合技術(shù)的發(fā)展，聚丙烯酰胺已由最初干粉(膠體)發(fā)展成為現(xiàn)在的干粉、反相乳液兩種主要產(chǎn)品。八十年代獲得工業(yè)化生產(chǎn)的聚丙烯酰胺反相乳液產(chǎn)品，其發(fā)展速度相當(dāng)快。
丙烯酰胺反相乳液聚合時(shí)，乳液的穩(wěn)定性對(duì)聚合和產(chǎn)品都是十分重要的指標(biāo)也是該方法的難點(diǎn)。解決此問(wèn)題的關(guān)鍵是選擇適當(dāng)?shù)娜榛瘎┫到y(tǒng)，因?yàn)槿榛瘎┰谀z乳粒的最外層構(gòu)成吸附膜，通過(guò)吸附膜的阻隔，可防止粒子粘并，以實(shí)現(xiàn)乳液穩(wěn)定。
反相乳液法生產(chǎn)的聚丙烯酰胺膠乳與水溶液聚合法生產(chǎn)的干粉相比，膠乳的溶解速度快，分子量高且分布窄，殘余單體少，聚合反應(yīng)中粘度小，易散熱也易控制，宜于大規(guī)模生產(chǎn)。
聚丙烯酰胺干粉產(chǎn)品在使用過(guò)程中存在著溶解時(shí)間長(zhǎng)和易受攪拌剪切降解，需配備專門(mén)的干粉溶解裝置等弊端。聚丙烯酰胺反相乳液已逐步成為聚丙烯酰胺產(chǎn)品的主流，具有溶解速度快和使用方便的特點(diǎn)，但該產(chǎn)品存在著乳化劑含量過(guò)高，另外聚合過(guò)程由于單體濃度高，聚合熱量大，一般聚合釜很難及時(shí)散熱造成爆聚或凝膠，甚至發(fā)生沖料等事故。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠穩(wěn)定聚合、乳化劑含量低的聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法。
一種聚丙烯酰胺反相乳液的合成方法，其特征是包括如下步驟：
第一步：在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器和氣體進(jìn)出口的容器中，依次加入質(zhì)量濃度為30-50％的丙烯酰胺水溶液，加入占丙烯酰胺單體質(zhì)量0-5％的無(wú)水乙酸鈉，再按所需要的陰離子度加入占丙烯酰胺摩爾量0-50％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,用質(zhì)量濃度為10-50％的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的ph值為3-7，再加入占單體總質(zhì)量20-40％的一定比例的斯盤(pán)類乳化劑和辛基酚聚氧乙烯醚乳化劑；開(kāi)啟攪拌，直到反應(yīng)物混合均勻，然后加入占丙烯酰胺水溶液體積100-200％的有機(jī)溶劑，通氮?dú)怛?qū)氧，控制溫度為5-35℃，攪拌20-40min，化學(xué)引發(fā)或紫外光照射引發(fā)聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到聚丙烯酰胺反相乳液半成品。
第二步：在另一帶有攪拌器的容器中加入質(zhì)量濃度為30-50％的丙烯酰胺水溶液，加入占丙烯酰胺單體質(zhì)量0-5％的無(wú)水乙酸鈉，按所需要的陰離子度加入占丙烯酰胺摩爾量0-50％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,用質(zhì)量濃度為10-50％的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的ph值為3-7，本步驟所用的丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的總劑量是第一步總劑量的0.5-2倍，再加入占單體總質(zhì)量0-10％的辛基酚聚氧乙烯醚乳化劑作為乳化劑。
第三步：在第一步得到的聚丙烯酰胺反相乳液中加入第二步總液體量體積的0-50％的有機(jī)溶劑，將第二步得到的溶液緩慢加到上述聚丙烯酰胺反相乳液中，通氮?dú)怛?qū)氧，控制溫度為5-35℃，攪拌20-40min，化學(xué)引發(fā)或紫外光照射引發(fā)聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到低乳化劑含量的聚丙烯酰胺反相乳液成品。
主要特征步驟第一步和第二步中，有機(jī)溶劑是煤油、液體石蠟、溶劑油或環(huán)己烷中的一種。
主要特征步驟第一步中，斯盤(pán)類乳化劑是斯盤(pán)20、斯盤(pán)40、斯盤(pán)60、斯盤(pán)80或斯盤(pán)85中的一種。
主要特征步驟第一步和第二步中，辛基酚聚氧乙烯醚是op-4、op-6、op-8、op-10、op-15、op-20或op-30中的一種。
本發(fā)明采用兩步反相乳液聚合法得到聚丙烯酰胺反相乳液產(chǎn)品，第一步用足量的乳化劑和大量的有機(jī)溶劑，保證了聚合過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生凝膠，在工業(yè)生產(chǎn)中由于有效聚合量在反應(yīng)釜中只占正常量的一半，通過(guò)聚合釜夾套的冰水完全可以達(dá)到冷凝的要求，不會(huì)發(fā)生由于散熱不及時(shí)而發(fā)生爆聚的現(xiàn)象。第二步聚合是在第一步聚合的基礎(chǔ)上少用或不用乳化劑，由于有第一步的種子乳液，聚合過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生凝膠或破乳。由于已有部分聚合，第二步聚合產(chǎn)生的聚合熱大大減少，通過(guò)聚合釜夾套的冰水完全可以達(dá)到冷凝的要求，同樣也不會(huì)發(fā)生爆聚的現(xiàn)象，保證了安全生產(chǎn)。這種方法可以使反應(yīng)釜的產(chǎn)量大大提高，生產(chǎn)規(guī)模大，同時(shí)產(chǎn)品的乳化劑含量低，使生產(chǎn)成本大大降低。
本發(fā)明得到的聚丙烯酰胺反相乳液能廣泛應(yīng)用于絮凝、增稠、減阻、凝膠、粘結(jié)、阻垢等領(lǐng)域，特別是污水處理和石油開(kāi)采行業(yè)。
具體實(shí)施方式
下面給出本發(fā)明的二個(gè)最佳實(shí)施例：
實(shí)施例一
第一步：在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器和氣體進(jìn)出口的500ml四口燒瓶中依次加入43wt％的丙烯酰胺水溶液100g，加入2g無(wú)水乙酸鈉，加入乳化劑脫水山梨醇單月桂酸酯(斯盤(pán)60)7.5g和op-102.5g，攪拌10min后，加入環(huán)己烷180ml，控制水浴溫度25℃攪拌30min，同時(shí)通高純氮?dú)庖猿ハ到y(tǒng)中的氧氣。加1％的過(guò)硫酸銨水溶液0.1ml和5％的亞硫酸氫鈉水溶液0.5ml引發(fā)，升至最高溫度后，保溫反應(yīng)1h，制得非離子聚丙烯酰胺反相乳液半成品。
第二步：在另一帶有攪拌器的300ml燒杯中加入質(zhì)量濃度為43％的丙烯酰胺水溶液100ml，加入2g無(wú)水乙酸鈉攪拌至溶解，調(diào)整溫度至25℃。
第三步：在攪拌條件下將第二步得到的溶液加入到第一步得到的聚丙烯酰胺反相乳液中，將第二步得到的溶液緩慢加到上述聚丙烯酰胺反相乳液中，通高純氮?dú)怛?qū)氧，調(diào)整溫度至30℃，攪拌30min，加1％的過(guò)硫酸銨水溶液0.1ml和5％的亞硫酸氫鈉水溶液0.5ml引發(fā)，升至最高溫度后，保溫反應(yīng)1h，制得非離子聚丙烯酰胺反相乳液成品。
實(shí)施例二
第一步：在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器和氣體進(jìn)出口的500ml四口燒瓶中依次加入30wt％的丙烯酰胺水溶液100g，加入37.5g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，用質(zhì)量濃度為20％的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的ph值為5.0。加入乳化劑脫水山梨醇單月桂酸酯(斯盤(pán)40)12g和op-103.5g，攪拌10min后，加入環(huán)己烷200ml，控制水浴溫度25℃攪拌30min，同時(shí)通高純氮?dú)庖猿ハ到y(tǒng)中的氧氣。加入安息香(1mg在0.1ml冰醋酸中)，用250w的高壓汞燈照射體系使之引發(fā)，待升至最高溫度后，保溫反應(yīng)1h，制得陰離子聚丙烯酰胺反相乳液半成品。
第二步：在另一帶有攪拌器的300ml燒杯中加入質(zhì)量濃度為30％的丙烯酰胺水溶液100ml，加入37.5g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，用質(zhì)量濃度為20％的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的ph值為5.0，加入乳化劑op-101.0g，攪拌10min，同時(shí)調(diào)整溫度至15℃。
第三步：在攪拌條件下將第二步得到的溶液緩慢加到第一步得到的聚丙烯酰胺反相乳液中，通高純氮?dú)怛?qū)氧，調(diào)整溫度至30℃，攪拌30min，加入安息香(1mg在0.1ml冰醋酸中)，用250w的高壓汞燈照射體系使之引發(fā)，待升至最高溫度后，保溫反應(yīng)1h，制得陰離子聚丙烯酰胺反相乳液成品。