[发明专利]一种提高高分子量聚环氧乙烷溶解速度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及提高聚环氧乙烷溶解速度的方法，尤其是涉及提高高分子量聚环氧乙烷溶解速度的方法。

背景技术

聚环氧乙烷是一种水溶性高分子化合物，用途十分广泛。目前，聚环氧乙烷在国内造纸行业中的用量已达5000吨/年，且主要是分子量在300万～600万的高分子量产品。聚环氧乙烷分子内存在大量的具有孤对电子的醚氧键，易于水形成氢键，这一方面可以增加聚环氧乙烷的溶解度，但在另一方面却导致聚环氧乙烷在水溶液中难以扩散，溶解速度变慢。随着聚环氧乙烷分子量的增加，这种趋势更加明显，越来越难以满足高速造纸机等设备对聚环氧乙烷溶解速度的要求。

目前，有关提高聚环氧乙烷溶解速度的文献报道较少。美国陶氏公司曾设计了一种适用于聚环氧乙烷溶解过程的专用搅拌装置，用以提高聚环氧乙烷在水中的分散情况，但聚环氧乙烷的溶解时间仍超过2小时。美国专利US4029622和US435861报道了一种采用矿物油等水溶性浸润剂或钾盐等化合物促进聚环氧乙烷溶解的方法，该方法先将聚环氧乙烷与上述促溶剂淤浆化然后再用于溶解过程，上述方法不仅需要大量溶剂以实现淤浆化，同时也导致因淤浆化聚环氧乙烷稳定性降低，因此淤浆化聚环氧乙烷不宜长期保存，需要由下游厂家完成淤浆化过程，变相地增加了聚环氧乙烷的溶解时间和应用难度。国内，周伟平等人在发明专利ZL001365537.1中曾提出了一种通过喷雾法将表面活性剂，如烷基酚聚氧乙烯醚、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠等化合物，与聚环氧乙烷混合以提高聚环氧乙烷的溶解速度的方法，但促溶剂多为具有刺激性气味的粘稠状液体，不耐酸、碱和重金属盐，这在一定程度上影响了聚环氧乙烷的应用范围。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高高分子量聚环氧乙烷溶解速度的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种提高高分子量聚环氧乙烷溶解速度的方法，采用以下步骤：

(1)按比例将促溶剂与聚环氧乙烷加入到振荡器中混合；

(2)通过加料器将混合后的聚环氧乙烷加入到水中并进行高速搅拌；

(3)聚环氧乙烷加入完毕后，将搅拌速度调低；

(4)待目测溶液中无明显聚环氧乙烷颗粒时停止搅拌，使用旋转粘度计测试溶液的实时粘度；

(5)以5min内旋转粘度计读数波动小于5％时作为溶解终点，其中粘度最先达到稳定值时的时间为溶解时间。

所述的促溶剂为无机盐类促溶剂、碱类促溶剂、亲水性阴离子型聚合物表面活性剂或亲水性非离子型聚合物分散剂中的一种或几种。

优选地，所述的无机盐类促溶剂为CaCl₂、Ca(NO₃)₂、NaCl或NaNO₃，所述的碱类促溶剂为NaOH，所述的亲水性阴离子型聚合物表面活性剂为分子量1000万～1800万的聚丙烯酰胺，所述的亲水性非离子型聚合物分散剂为分子量6000～20000的聚乙二醇。

所述的促溶剂的粒径100～200目，加入量为聚环氧乙烷用量的1wt％～10wt％。

所述的聚环氧乙烷的粘均分子量为300万～600万，粒径为20～40目，溶解温度为20～50℃。

步骤(1)中振荡器的振荡频率为2～5Hz，合时间为30～120min。

步骤(2)中高速搅拌的速度为400～600rpm。

步骤(3)中聚环氧乙烷的质量浓度在0.1‰-1‰，搅拌速度为100～200rpm。

添加促溶剂后，高分子量聚环氧乙烷的溶解时间可缩短20％～50％；与未加促溶剂的溶液粘度相比，添加促溶剂的粘度变化范围在15％以内。

聚环氧乙烷的溶解可分为水分子向聚环氧乙烷内部扩散形成水溶性胶团(溶胀)、胶团向水相扩散形成均匀溶液两个过程。聚环氧乙烷分子中存在大量的具有孤对电子的醚氧键，在溶解过程中醚氧键易于水分子形成氢键，这在一方面增加了聚环氧乙烷的溶解度，但在另一方面却降低了其往水相中的扩散速度。尤其是高分子量的聚环氧乙烷，其氢键作用强，扩散速度慢，因此溶解速度变慢。本发明采用固体粉末类物质提高聚环氧乙烷溶解速度的方法，固体促溶剂均匀地分散到聚环氧乙烷粉末中，在溶解过程中促溶剂可以起到降低水的表面张力、削弱聚环氧乙烷与水之间氢键的作用，促进水向聚环氧乙烷粒子内的渗透以及溶胀后胶团向水相的扩散，从而达到提高聚环氧乙烷溶解速度的效果，与现有技术相比，具有以下优点：

(1)采用的促溶剂化学毒性低、无刺激性气味，对聚环氧乙烷产品的后期质量没有明显影响；