[发明专利]一种氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，涉及一种氧化铝生产用水溶性聚丙烯酰胺反相乳液赤泥沉降絮凝剂的制备方法，具体涉及一种氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂的制备方法。

背景技术

氧化铝生产中，大量赤泥与铝酸钠溶液的沉降分离是非常关键的工序，因此选择质优价廉的高效絮凝剂尤为重要。目前国产的常规聚丙烯酰胺絮凝剂普遍存在添加量大、沉降速度慢、上清液透明度差等问题，难以满足要求。赤泥具有强碱性，赤泥中大部分矿物粒子表面普遍存在大量的铁，很难用常规的絮凝剂除去，而氧肟酸官能团对过渡金属元素、特别是铁有很强的螯合作用，因此氧肟酸改性的超高分子量的聚丙烯酰胺可以迅速而牢固地吸附在赤泥粒子表面，形成较大的絮团，使赤泥达到快速沉降，清液层澄清度好。CN101220104A公开了一种含氧肟酸结构聚合物反相乳液的制备方法：首先采用氧化还原引发体系、丙烯酸钠与丙烯酰胺在反相乳液中共聚，煤油为连续相，失水山梨醇油酸酯和辛基酚聚氧乙烯醚为复合乳化剂，水为分散相，过硫酸钾为氧化剂，得到水溶性聚合物；然后在强碱条件下、于反相乳液中，用羟胺对聚合物改性，引入氧肟酸基团，得到含氧肟酸结构的丙烯酰胺聚合物。然而由于改性在强碱条件下进行，制备的乳液稳定性和流动性不佳，不能形成均相稳定乳液；同时由于聚合物在氧肟化改性过程中牺牲相当一部分分子量、得到的聚合物分子量不够高，从而导致絮凝剂的絮凝效果仍不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂的制备方法，以解决现有制备方法中存在的絮凝剂分子量低、乳液稳定性不佳、絮凝效果差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂的制备方法，该方法包括：

（一）聚合过程：采用丙烯酰胺与丙烯酸为聚合单体，以白油为连续相，水为分散相，脂肪酸异丙醇酰胺为乳化剂，以及有/无HLB=5-8的其他乳化剂配合使用，采用分段氧化还原引发体系，在15℃-50℃下发生聚合反应，反应时间6-8h，得到的聚合产物为粘均分子量约1500万的油包水型稳定胶液；

（二）氧肟化改性：将乳化剂、油性抗降解稳定剂加入白油中，分散均匀后加入上述聚合产物中，再在强碱条件下将其与加入了水性抗降解稳定剂的羟胺水溶液在40℃-60℃进行氧肟化改性反应4-5h，再升温至80℃反应1-3h，得到略粘稠稳定乳液；

（三）转相过程：将氧肟化改性得到的稳定乳液在乳化剂存在下转相，得到水包油型氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂。

本发明提供的制备方法，主要针对现有制备方法合成的产品所存在的缺陷，重点在聚合反应中选择适宜乳化剂、分段氧化还原反应引发剂选用及操作条件控制、以及氧肟化改性反应中选用油性和水性两类抗降解稳定剂并确定了适宜的操作条件，从而获得了理想的高分子量含氧肟酸基团的聚丙烯酰胺乳液絮凝剂，实现了本发明的目的。

本发明较优选的技术方案如下：

（一）、聚合过程

（1）、制备反相乳液

油相的制备：搅拌下将乳化剂加入白油中，使其分散均匀、充分溶解，得到透明澄清的油相。乳化剂与白油的加入量是本领域技术人员所熟知的，例如：乳化剂的加入量占乳液总质量1-4%，白油的加入量占乳液总质量18-26%。

水相的制备：将丙烯酰胺和丙烯酸混合、搅拌溶解于去离子水中，用氢氧化钠水溶液调节溶液的pH值至6-8.5，加入少量的乙二胺四乙酸二钠、尿素、无水硫酸钠和/或硫酸亚铁铵等助剂，搅拌溶解均匀，得到共聚单体的水相。上述各物料的加入量是本领域技术人员所熟悉的，例如丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为2-5:1，丙烯酰胺和丙烯酸与水的质量比为1:1-3，其他助剂加入量（以乳液总质量计）分别为乙二胺四乙酸二钠0.01-0.08%，尿素0.04%-0.4%，无水硫酸钠0.1-0.5%，硫酸亚铁铵0-0.0002%。

制备反相乳液：将水相缓慢地加入高速搅拌的油相中，加毕、继续搅拌5-10min，形成略粘稠的油包水型淡黄色反相乳液；搅拌下向反相乳液中通入氮气、去除反应体系中的氧并保证聚合反应始终在氮气氛围下进行。

（2）、聚合反应