[发明专利]水基聚丙烯酰胺复合分散液的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种水基聚丙烯酰胺复合分散液的制备及其应用。

技术背景

聚丙烯酰胺类聚合物是一类用途极其广泛的水溶性聚合物，在石油化工、水处理、造纸、矿业、食品等领域都有应用，因此也享有百业助剂之称。

工业上制备聚丙烯酰胺类聚合物的方法主要有均相水溶液聚合、反相悬浮聚合、反相乳液聚合和分散聚合。水溶液聚合是最常用到的方法，生产安全、成本低、但其在单体浓度10％以上时才能得到高分子量的聚合物，而且得到的聚合物通常为凝胶状，使用时溶解时间长，需要经过造粒、干燥等后处理过程，能耗大；反相悬浮聚合和反相乳液聚合都需要消耗大量易燃的有机溶剂，生产安全性低，直接使用会造成对环境的污染，不符合现代工业对环保的要求，而得到干态的高分子量聚合物溶解困难，容易形成凝胶；分散聚合得到的聚合物分散液具有较低的表观黏度，在水中溶解快且无凝胶，用不含有机溶剂的水相分散聚合制得的聚合物分散液可直接使用，后处理简单。

目前聚丙烯酰胺水相分散聚合的分散体系主要分三大类，分别是低级醇-水体系、水溶性聚合物-水体系和无机盐-水体系。低级醇-水体系中含大量有机醇类，更接近于反相乳液聚合，难以符合绿色环保的要求，而且有些醇类具有一定的链转移作用而使生成的聚合物分子量偏低；水溶性聚合物-水体系主要是指聚氧乙烯(PEO)/聚乙二醇(PEG)-水体系，由于PEO/PEG价格较贵，且在体系中加入量多，故其成本高；对于无机盐-水体系来说、无机盐价格便宜，体系不含有机物溶剂，因此相对来说其更具应用前景，相关研究也较多。专利CN101161691A公开了以20～30％的无机盐水溶液作为介质、阳离子型聚电解质作为稳定剂、丙烯酰胺与阳离子单体共聚合形成聚丙烯酰胺水分散液的方法。其得到的分散液外观为乳白色，分散粒子粒径约为10～100μm。但是无机盐-水体系中无机盐的加入量较大，一般为体系质量的10％～40％，而且无机盐难以回收利用，在实际使用过程中一方面造成无机盐的大量浪费，另一方面产品的运输效率较低。

专利WO2004096895A2介绍了一种通过剧烈混合阴离子型聚合物水溶液和阳离子型聚合物水溶液来得到聚电解质复合物水分散液的方法。在专利JP200503619中也提到将阴离子型聚合物水溶液和阳离子型聚合物水溶液相混合得到均相混合液，然后通过改变其pH得到聚电解质复合物分散液，其过程较繁琐。专利WO2006087344A1涉及一种制备聚电解质复合物分散液的方法及其在增稠、絮凝、纸张增强方面的应用。该方法是在水溶性阳离子型聚合物存在下在水溶液中进行阴离子单体的自由基聚合得到复合物分散液。但其阳离子型聚合物加入量较多，体系pH较低，得到的复合物是带负电荷的，而且聚合单体仅为丙烯酸等阴离子单体，范围较窄，未涉及丙烯酰胺等非离子单体，其实际应用会受很大限制。从工业应用而言，市场上更需要带正电荷的聚丙烯酰胺产品，如阳离子聚丙烯酰胺水处理剂、纸张增强剂等。

发明内容

本发明的目的是建立以不含盐和任何有机溶剂的水溶液作为聚合介质，获得阳离子度可调节的水基阳离子型聚丙烯酰胺复合分散液的制备方法。

为了达到上述目的，本发明按以下组分重量百分比进行聚合：

单体体系(非离子单体和阳离子单体)  1～40％

阴离子型聚合物                    0.1～10％

调节剂                            0～10％

螯合剂                            0～0.05％

链转移剂                          0～0.05％

引发剂                            0.001～0.05％

去离子水                          余量

上述组分重量百分比之和为          100％；

其中非离子单体摩尔数占单体体系总摩尔数的5～90％；阳离子单体摩尔数占单体体系总摩尔数的10～95％，

优选由以下组分按重量百分比制成：

单体体系(非离子单体和阳离子单体)      5～30％

阴离子型聚合物                        1～8％

调节剂                                0～10％

螯合剂                  0～0.05％

链转移剂                0～0.05％