[发明专利]一种水溶性聚合物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物的制造技术，具体为一种可溶于水的聚丙烯酸盐或聚丙烯酸的制造方法，该制造方法综合并同时利用了悬浮聚合和碱液水解法。

背景技术

水溶性聚合物是一种强亲水性的高分子材料，能溶解于水中而形成均匀的水溶液。水溶性聚合物中的亲水基团不仅使其具有水溶性，而且还具有化学反应功能以及分散、絮凝、增粘、减阻、粘合、成膜、成胶、螯合等多种物理功能。其与表面活性剂一起，被称为精细化工的两大支柱，在石油勘探开发、水处理、造纸、纺织、涂料、食品、日用化工等领域得到了广泛的应用。

丙烯酸盐和丙烯酸聚合物，作为水溶性聚合物中很重要的一类聚合物，其具有许多优异的性能，如聚丙烯酸钠，其大分子中含有大量亲水基团，极易溶于水，形成的水溶液是一种高分子电解质，具有良好的离解性、较理想的润湿性、优异的保水性、卓越的成膜性、耐温性强、冻融稳定性、机械稳定性以及经长期贮存后其粘度无明显变化等特点。除此之外，丙烯酸盐和丙烯酸聚合物还具有原料易得、制备方法简单、易于改性的优点。基于上述特性，丙烯酸盐和丙烯酸聚合物在化工、造纸、纺织、铸造、轻工、石油开采、水处理、食品、医药和农业等国民经济的各个领域得到了广泛的应用，并越来越受到各方面的重视。

丙烯酸盐和丙烯酸为水溶性单体，目前工业上多采用直接聚合的方法来制造聚丙烯酸盐或聚丙烯酸，而常用的聚合实施方法为水溶液聚合、反相乳液聚合以及反相悬浮聚合(邹胜林，翁志学，反相悬浮法合成高分子量聚丙烯酸钠，2003年，浙江大学硕士学位论文；曹文仲，王磊，段勇华，Isopar M丙烯酸钠反相乳液聚合及其稳定性，石油化工，2013，4：388-392；付艳梅，周爱军，丙烯酸系高吸收性树脂的制备与研究，2012年，武汉工程大学硕士学位论文；张卫，关荐伊，李建英，王艳，聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮聚合法制备研究，精细石油化工，2002，6：37-39；刘焕梅，孙晓然，刘焕昱，何洋，黄涛，反相悬浮聚合法制备腐殖酸高吸水性树脂进展，化学世界，2013，1：54-58)。水溶液聚合指丙烯酸盐和丙烯酸单体、引发剂(催化剂)溶于水中进行聚合的过程，水溶液聚合时，为利于搅拌和传热的进行，聚合体系中单体浓度极低，聚合速率慢，聚合产物少，产物分子量较低，产物以溶液状态存在，需通过烘干等手段获得聚合物料，获得的聚合物料多为块状，需经切割、粉碎、筛分等后续工艺，此外，设备利用率也极低，导致成本增加，该种合成方法的发展受到限制。反相乳液聚合是指以水溶性单体的水溶液作为分散相、与水不混溶的有机溶剂作为连续相，在乳化剂作用下形成油包水型乳液而进行的乳液聚合，反相乳液聚合时，虽有利于反应热的散发，可制得分子量高、溶解性好的产品，但工艺较复杂，生产成本极高，且难制得稳定的乳液，致使乳状产品运输不方便，其发展也受到了限制。反相悬浮聚合是近十几年发展起来制备水溶性高分子的新方法，是指将丙烯酸盐或丙烯酸单体溶于水中，制得水溶液，然后在搅拌和分散剂的作用下，将水溶液分散在油类连续相中，使其分散成微小的液滴，在水溶性引发剂的作用下引发单体聚合的过程。反相悬浮聚合法能克服水溶液聚合和反相乳液聚合法的不足，生产工艺简单、成本低，便于实现工业化，产物分子量可达千万以上，溶解性能比水溶液聚合产物好，可直接获得粉状或粒状产物，包装和运输方便。尽管如此，反相悬浮聚合仍有其致命的不足，那就是聚合过程中要用大量油类物质作为连续相，极易污染环境，聚合反应结束后需分离产物与油类物质，增加了成本，残留的油类物质会影响产物的性能，同时亦会造成环境的二次污染，这些不足限制了反相悬浮聚合法合成水溶性聚合物的发展。

发明内容