[发明专利]一种反相乳液聚合物的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种反相乳液聚合物的制备工艺。 

背景技术

乳液聚合是合成高聚物的重要方法，可以在保持高反应速率的同时，获得高分子量产物，反应体系为分散体系，易于传热，便于实现连续化操作。乳液聚合以水为介质，生产安全，环境污染小，成本低廉，且所用的设备及生产工艺简单，操作方便，灵活性大，特别是在直接应用胶乳的场合，乳液聚合更有其独特的优点。 

由于乳液聚合法有其可贵的持点，所以世界各国竞相对乳液聚合技术进行开发。目前，在这个领域里的研究者们在乳液聚合理论研究方面已经做了大量工作，已取得了可喜的进展，有了很大的成就。乳液聚合理论水平的提高，大大促进了乳液聚合物和聚合物乳液工业生产技术的发展，表现在乳液聚合物的产量逐年增加，质量不断提高，品种日益增多，应用领域日趋扩大，其生产工艺也日趋完善合理。除此之外，乳液聚合技术也在不断创新，派生出了不少乳液聚合新的分枝，出现了许多新的乳液聚合方法，如反相乳液聚合、非水介质中的正相乳液聚合、分散聚合、乳液缩聚、无皂乳液聚合、微乳液聚合、反应性聚合物微凝胶、聚合物乳液互穿网络、辐射乳液聚合、乳液定向聚合及制备具有异形乳胶粒结构(如核壳型、梯度型、海岛型、草莓型、雪人型、中空型等)的聚合物乳液的乳液聚合等。这些新型乳液聚合方法的出现，大大丰富了乳液聚合的内容，也为乳液聚合的理论研究提出了许多新的课题。 

反相乳液聚合是乳液聚合研究领域中新开拓的一个分支。常规的乳液聚合 是使油溶性单体借助水溶性乳化剂的作用乳化分散于水中，由水溶性或油溶性引发剂引发聚合，得到聚合物微粒分散于水中的水包油(O/W)型乳状液。而反相乳液聚合是将水溶性单体溶于水中，然后借助于乳化剂分散于非极性液体中形成油包水型(W/O)乳液而进行的聚合，这种聚合可采用油溶性或水溶性引发剂。反相乳液聚合为水溶性单体提供了一个理想的聚合方法。作为反相乳液的分散介质可选择任何与水不互溶的有机液体，通常为烃类、卤烃等。反相乳液聚合的优点是：①反应速度较快；②体系温度均匀宜控；③所得聚合物分子量较高而且分布较窄；④产品的固含量较高(≥25％)，克服了溶液聚合固含量低和悬浮聚合产品溶解性差的缺点，具有很好的溶解性；⑤不需要对油相处理即可直接用于三次采油。 

人们广泛地研究了反相乳液聚合与常规乳液聚合的区别，特别是成核机理和聚合动力学方面的差异。反相乳液聚合为水溶性单体提供了一个具有高聚合速率和高相对分子质量产物的聚合方法。以聚丙烯酰胺及其衍生物、聚丙烯酸及其盐类等水溶性聚合物的研究为起点，反相乳液聚合的研究在现代工业和民用等方面起着越来越重要的作用，尤其是水溶性高相对分子质量聚合物被广泛用于纺织工业中的粘合剂、增稠剂，石油及造纸工业中的絮凝剂、增稠剂和增强剂，以及在涂料、医药等行业的应用。反相乳液聚合具有广阔的市场发展前景，发展势头强劲，引起了国内外高分子学者的高度重视。目前我国反相乳液聚合技术的现状远低于国外的先进水平，因此，开展乳液聚合方面的研究工作具有重要性和紧迫性。 

反相乳液聚合的成核机理，是有待深入研究的课题。在单体水溶液-乳化剂-有机溶剂准三元体系的乳化阶段，存在着多相平衡，体系中可能不形成胶束，也可能形成球形或层状胶束，单体水溶液在其中被增溶。体系中还可能同时存 在乳化剂富集的液晶相和单体珠滴，单体珠滴的大小在不同体系中和不同搅拌条件下差异很大。当加入油溶性或水溶性引发剂时，相平衡也会发生变化。随着聚合过程温度的变化，乳化剂在油相和水相的溶解度也将改变，使各组分的相平衡发生移动，这些因素都将影响聚合过程的成核机理。 

在对丙烯酰胺(AM)反相乳液聚合的大量研究中，有如下几种成核机理。第一种成核机理是胶束成核。例如在油溶性引发剂与芳烃类溶剂的体系下研究，结果表明，粒子在反相胶束中成核，聚合动力学行为类似于常规乳液聚合，聚合总速率明显地高于相应的溶液聚合体系。