[发明专利]一种阳离子型聚丙烯酰胺粒子及其制备方法

说明书

本发明涉及一种阳离子型聚丙烯酰胺粒子及其制备方法。该制备方法包括使丙烯酰胺与阳离子单体发生聚合反应生成阳离子型聚丙烯酰胺的步骤，以及将反应生成的阳离子型聚丙烯酰胺制成阳离子型聚丙烯酰胺粒子的步骤，其中向所述聚合反应的体系中加入碳酸氢盐，且在所述聚合反应进行时通入二氧化碳气体并维持压力高于大气压而低于1.1MPa，并将所述的阳离子型聚丙烯酰胺与有机酸混合，制成所述的阳离子型聚丙烯酰胺粒子。通过本发明得到阳离子型聚丙烯酰胺粒子能够在低温下快速溶解，常用于絮凝剂。

技术领域

本发明属于高分子聚合材料技术领域，具体涉及一种阳离子型聚丙烯酰胺及其制备方法、 用途。

背景技术

聚丙烯酰胺絮凝剂为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性， 可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种 类型。聚丙烯酰胺絮凝剂广泛应用于市政污水、垃圾渗滤液、采矿、造纸等领域。

阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂是由丙烯酰胺和阳离子型单体共聚得到，通常由水溶液聚合 制备得到，其在水溶液状态下，具有一定的正电性，即阳离子性。

颗粒状聚丙烯酰胺絮凝剂不能直接投加到污水中，使用前必须先将它溶解于水，用其水 溶液去处理污水，因此聚丙烯酰胺絮凝剂的溶解性成为研究热点，但是研究大多数聚焦于常 温下的溶解性，较少见聚丙烯酰胺絮凝剂在低温水中溶解性研究的报道。但絮凝剂实际使用 时，溶解设备一般在室外，而室外冬季气温低，会导致絮凝剂的溶解时间大大延长，溶解不 好的阳离子型絮凝剂不能释放出阳离子电荷，会导致絮凝剂的吸附效果大打折扣，如果大量 增加絮凝剂的使用量，则得到的絮团会不稳定，成本也会大幅增加。

授权专利CN100376610C公开了一种阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，在水溶液聚合体系 中采用吹二氧化碳气体进行除氧，其在常压下吹入二氧化碳气体，且吹入的目的为除氧，其 制备得到的阳离子聚丙烯酰胺溶解性良好，但没有具体溶解数据，尤其是在低温下其溶解速 度仍然不够。因此急需要一种在低温下能够快速水溶的阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂来弥补现 有技术的不足。

发明内容

本发明的目的是制备出一种低温下能够快速水溶的阳离子型聚丙烯酰胺粒子。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种阳离子型聚丙烯酰胺粒子的制备方法，包括使丙烯酰胺与阳离子单体发生聚合反应 生成阳离子型聚丙烯酰胺的步骤，以及将反应生成的阳离子型聚丙烯酰胺制成阳离子型聚丙 烯酰胺粒子的步骤，其中向所述聚合反应的体系中加入碳酸氢盐，且在所述聚合反应进行时 通入二氧化碳气体并维持压力高于大气压而低于1.1MPa，并将所述的阳离子型聚丙烯酰胺与

进一步地，其中所述二氧化碳气体维持聚合体系压力为0.15-1MPa。

二氧化碳气体常压下在单体水溶液中的溶解度较低，如果在常压下直接向聚合体系中通 入二氧化碳，虽然能够起到聚合体系除氧的作用，但是在造粒，干燥，粉碎后得到的聚合物 粒子含有少量空隙，不利于阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂在水中的快速溶解。

而本发明人经过研究发现，在聚合体系中通入二氧化碳气体，并维持压力高于大气压而 低于1.1MPa，由于水溶液聚合体系中溶解的二氧化碳气体大大增多，聚合物胶块压出反应釜 后，胶块中溶有的二氧化碳气体，从有压到无压状态转变，使胶块迅速膨胀产生疏松多孔状 结构，结合进一步造粒，产生的颗粒具有多孔状结构。同时，该多孔状结构的颗粒中含有聚 合体系中的碳酸氢盐，将其和有机酸混合后，碳酸氢盐和有机酸在阳离子型聚丙烯酰胺粒子 低温溶解时，会反应释放二氧化碳气体同时产生热量，进一步加速了阳离子型聚丙烯酰胺粒 子的低温溶解。

进一步地，所述碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢钙中的一种或多种。

进一步地，所述有机酸选自己二酸、酒石酸、葡萄糖酸、L-苹果酸和柠檬酸中的一种或 多种。