[其他]聚合物凝胶在水中快速溶解的方法

说明书

本发明总的来说涉及聚合物在水中的溶解，更具体地说，是涉及水溶性聚合物凝胶在水中快速溶解的一种方法。

水溶性聚合物溶液用于增稠和絮凝方面的应用是众所周知的，例如采矿和造纸水溶液的澄清，生活污水和工业废水的处理。水溶性聚合物溶液还可用作钻井泥浆的稳定剂，在二次回采石油中用作水驱。

这类水溶性聚合物通常以粉末或细碎的固体颗粒形式提供商品，但它们却经常以水溶液的形式加以利用。这就必须使固体聚合物溶解于水。虽然各种不同的聚合物都或多或少地能溶于水，但由于聚合物溶解速率缓慢，以及固体聚合物不容易在水中分散，因而在制备聚合物水溶液时常常遇到困难。

另一些问题与聚合物凝胶在水中溶解有关。在一项已有技术中，聚合物凝胶被挤出，切粒，然后在水中缓慢搅拌若干小时。虽然这种方法确实减少了制备溶液所需的时间，（如果从凝胶切粒阶段算起），但仍需缓慢搅拌相当长时间。因为聚合物不能迅速溶解，这就需要大的混合槽和较长的混合时间。因此，聚合物溶解所需总的时间与使用干聚合物时差不多。

本发明的一个目标是要克服上述一个或几个问题。

按照本发明，采用一种方法，水溶性聚合物凝胶颗粒可被十分迅速（或瞬间）地溶解在水中，该方法包括形成聚合物凝胶颗粒在水中的悬浮液，以及与此同时或随即对悬浮液瞬间施加极高的剪切力，致使凝胶颗粒被精细地粉碎，并溶解在水中这两个阶段。

水与凝胶的比例以及施加剪切力的条件可加以选择，以避免聚合物发生分子降解。

减小凝胶颗粒尺寸是在一种适合于能减小悬浮在液体中的颗粒的尺寸的装置中进行的。例如，一种合适的装置包含一个高速旋转叶轮和一个围绕叶轮按圆柱形排列的基本是径向取向的刀片组，相邻两个刀片之间限定了径向排料通道。

从该装置中放出的混合物，基本上是聚合物和水的溶液，但也许含有一些尚未溶解的微凝胶颗粒，这些颗粒在短时间内经过进一步搅拌或毋需搅拌就可完全溶解。

籍助本发明的方法，可十分迅速地获得有用的聚合物水溶液，而不会发生颗粒的结块。也不需要搅拌混合。

制得的溶液可转移到贮罐中贮存起来，可直接加以利用，或用来与其它反应物一起参与化学反应。

本发明进一步的目标及优点，对本专业的技术人员来说，通过下面详细叙述，结合附图和后面所附的权利要求，将是十分明显的。

图1是适于实施本发明方法的一个装置的示意图，局部用剖面表示;

图2是图1中装置的一部分的透视图，为清楚起见，一些零件被略去;

图3是图1和图2的装置中沿图2中的3-3直线所作的垂直剖面图;

图4是图3的装置中沿图3中4-4直线所作的局部剖视图;

图5是图4装置的改进例;

水溶性聚合物凝胶

按照本发明可以被溶解的聚合物凝胶，在已有技术中是公知的，在不少出版物和专利中已作了详细描述。它们包括有（但不限于这些）水溶性缩合聚合物凝胶和乙烯基加成聚合物凝胶，例如聚丙烯酰胺，丙烯酰胺与丙烯酸、马来酸酐、丙烯腈、苯乙烯、烯丙基胺或二烯丙基胺、或甲基丙烯酸二甲胺基乙酯（DMAEM）诸类的共聚衍生物。这些聚合物可以是非离子型、阴离子型或阳离子型。

聚合物的分子量可在宽广的范围内变动，例如约10，000～25，000，000之间，本发明中分子量不是一项要求严格的参数。本发明对于丙烯酰胺聚合物凝胶特别适用，其分子量通常超过一百万。

本发明中所用的术语“聚合物”应理解为包括那些在水中能溶解达到显著程度的聚合物。聚合物凝胶含有足够量的水。

正如在《简明化学辞典第10版中〔《Condensed    Chemical    Dictionary》，loth    ed.，Van    Nostrand    Reinhold，1981〕给出的定义，凝胶是一种分散相（这里是指聚合物）已和连续相（这里是指水）发生化合的溶液，从而形成的粘稠胶冻状物。聚合物的分子量足够高，使溶液呈固态。

正如在已有技术中所公知的，凝胶通常采用在水中的凝胶聚合反应来制备。

按照本发明可被溶解的水溶性聚合物凝胶有最高含水量，这随聚合物的特性而异。例如，聚丙烯酰胺均聚物凝胶的最高含水量约为70～75%（重量）。丙烯酸盐均聚物凝胶的最高含水量约为60%（重量）。下列乙烯基单体加成均聚物凝胶的最高含水量如表1所示。

表1

单体    最高含水量（%重量）

甲基丙烯酸二甲胺基乙酯-    10

硫酸二甲酯（DMAEM    DMS）

甲基丙烯酸二甲胺基乙酯-    20