一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法

文档序号:729438 发布日期:2021-04-20 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法 (Preparation method of anionic polyacrylamide with ultrahigh molecular weight ) 是由 汤玉业 何国锋 王勤 方叔迈 谢金生 龚敏杰 于 2020-12-14 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,包括以下步骤:步骤一、将原料丙烯酰胺与阴离子单体溶于水并调节pH值;步骤二、将步骤一的聚合液加入光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂,搅拌均匀后,再次调节聚合液的pH值,将聚合液降温并通过超微气泡发生器除氧,将除氧后的聚合物投入到带有惰性气体保护、紫外光引发的聚合装置上;步骤三、当聚合装置上的聚合物达到最高温度时,进入保温区保温,将保温后的聚合物切胶、造粒、烘干,再进一步研磨、筛分制成阴离子聚丙烯酰胺产品。本发明提供的连续传输紫外光引发聚合方式,能够一步合成高或者超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺产品。(The invention discloses a preparation method of ultra-high molecular weight anionic polyacrylamide, which comprises the following steps: firstly, dissolving raw materials of acrylamide and an anionic monomer in water and adjusting the pH value; step two, adding a photoinitiator, an azo initiator, a deoxidizer, a metal chelating agent, a metal chelating accelerator, a cosolvent and a chain transfer agent into the polymerization solution obtained in the step one, uniformly stirring, adjusting the pH value of the polymerization solution again, cooling the polymerization solution, deoxidizing through an ultramicro bubble generator, and putting the polymer subjected to deoxidization onto a polymerization device with inert gas protection and ultraviolet light initiation; and step three, when the polymer on the polymerization device reaches the highest temperature, entering a heat preservation area for heat preservation, cutting the heat-preserved polymer into glue, granulating, drying, further grinding and screening to prepare the anionic polyacrylamide product. The continuous transmission ultraviolet light initiated polymerization mode provided by the invention can synthesize the anionic polyacrylamide product with high or ultrahigh molecular weight in one step.)

一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法

技术领域

本发明属于聚丙烯酰胺的制备领域,具体涉及一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法。

背景技术

聚丙烯酰胺及其衍生物的制造,常见的是通过自由基聚合获得相应的产品。丙烯酰胺的自由基聚合反应符合自由基连锁聚合的一般规律,由链引发、链增长和链终止等基元反应组成。链引发反应是形成单体自由基活性种的反应,先由引发剂形成初级自由基,初级自由基与单体加成,形成单体自由基。单体自由基形成以后,继续与其他单体加成聚合使之链增长。自由基活性高,易相互作用而终止。链增长与链终止是一对竞争反应,影响因素有很多。例如,氧可以与初级自由基作用而使其活性消失,导致初期无聚合物形成,起到阻聚作用;工业生产中活性链还可能由于原料中或反应器壁的金属自由电子杂质终止。所以如何降低聚合液中溶解氧、金属离子杂质对聚合链的增长具有重要意义。

连续传输聚合与大块釜式聚合相比,聚合热一部分散失于周围环境,一部分被钢带载体所吸收,弥补了聚丙烯酰胺胶体是热的不良导体,胶块内部的热量不易传出的缺点,对提高聚合物相对分子质量很有意义,但是连续传输聚合比表面积增大且传输装置是动态的,想要做到绝对密封,超低的氧含量,难度较大。所以,如何降低聚合液中溶解氧是连续聚合装置亟需解决的问题。

发明内容

发明目的:本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,本发明通过减少溶液中的游离态氧、金属离子对聚合过程的影响,以减少未反应的单体引起的交联等副反应的发生,来制备快速溶解型超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺。

实现本发明的技术方案是:

本发明所述一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,包括以下步骤:

步骤一、将原料丙烯酰胺与阴离子单体溶于水并调节pH值;

步骤二、将步骤一中调节pH值后的聚合液加入光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂,搅拌均匀后,再次调节聚合液的pH值,将聚合液降温并通过超微气泡发生器除氧,将除氧后的聚合物投入到带有惰性气体保护、紫外光引发的连续传输的聚合装置上;

步骤三、当聚合装置上的聚合物温度不再上升,达到最高温度时,进入保温区保温,将保温后的聚合物切胶、造粒、流化床烘干,再进一步研磨、筛分制成阴离子聚丙烯酰胺产品。

优选地,所述阴离子单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸及其钠盐中的一种或两种,所述步骤一中pH值调节至5.5~6.5。

优选地,所述步骤二中聚合液的pH值为5.5-6.5,将聚合液降温至-10~5℃,所述超微气泡发生器除氧至氧含量<10ppb,进一步地优选氧含量<2ppb;气源为二氧化碳,气泡直径小于100nm。本发明中创造性地使用超微气泡发生器产生二氧化碳气源进行除氧,原理是通过超微气泡发生器在聚合液相中产生大量的二氧化碳气泡;当二氧化碳气泡直径达到纳米级别,二氧化碳气泡的比表面积增加了数万倍,进而可迅速提升水中二氧化碳气源的溶解度,二氧化碳气泡体积小上升路径延长速度变慢,可长时间滞留在水中而不上浮;丙烯酰胺聚合液通过采用微溶于水的二氧化碳作为气源来驱除溶解氧,可进一步提升除氧效率,使聚合液中溶氧量低于10ppb,甚至低于2ppb,从而消除了聚合液中氧气的阻聚作用,提高引发剂的利用率,使聚合平稳充分进行,避免交联等副反应的发生,进而减少阴离子聚丙烯酰胺产品的水不溶物,降低不饱和单体的残留量,提高阴离子聚丙烯酰胺产品的品质。

优选地,所述步骤三中保温区保温,当聚合装置上的聚合物温度不再上升,达到最高温度时,开始对聚合物胶体切换红外灯光照,光照时间为5~20min,光照结束后继续保温0.5~1.0h。本发明是通过红外灯对聚合物胶体表层进行保温,红外灯产生的热量对易散热的聚合物胶体表层进行保温,可以使聚合物胶体表面迅速成膜,进一步降低聚合物胶体的导热系数,使聚合物胶体维持在最高温度一段时间,进一步促进反应平稳进行,有利于产品各性能的提升;本发明通过设置保温解决了连续聚合胶体比表面积大,散热快,单体残留率高的问题,避免高残留单体在烘干处理过程中交联等副反应的形成。

优选地,所述步骤二中各组分所占聚合液的质量浓度分别为:光引发剂为5~100ppm,偶氮引发剂为100~400ppm,脱氧剂为10~100ppm,金属螯合剂为15~100ppm,金属螯合促进剂为10~100ppm,助溶剂为100~300ppm和链转移剂为100~500ppm。

优选地,所述金属螯合剂包括丙二胺四乙酸、三乙醇胺、二亚乙基三胺五乙酸中的一种或多种组合,进一步优选丙二胺四乙酸;所述金属螯合促进剂包括酒石酸、庚糖酸、葡萄糖酸、海藻酸、L-苹果酸、柠檬酸及其盐中的一种或两种。本发明中通过在聚合液中添加金属螯合促进剂,协同金属螯合剂,增强其螯合能力;使金属螯合剂螯合铁离子等杂质金属离子,避免其对单体活性的影响,同时可以促进脱氧剂中气体的释放。

优选地,所述助溶剂包括异构十醇聚氧乙烯醚、异构十一醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或两种组合。

优选地,所述脱氧剂包括碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种组合。本发明通过在聚合液中预埋脱氧剂,脱氧剂可为碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种组合,液相中预埋的脱氧剂,与二氧化碳相比,溶解度更高,在本聚合液pH值偏酸性的条件下,聚合液流入聚合装置的传送带后,随着紫外光光照的进行,温度的升高,逐渐增加脱氧剂中二氧化碳气体的释放速度,极大地降低了传送带上方气相中的氧气再次溶进聚合液相的几率,有效地弥补了连续聚合装置密封性差的问题,对聚合体系起到隔绝氧气的目的,进一步消除了氧气的阻聚作用,使聚合平稳充分进行,避免交联等副反应的发生,进而提高阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量,降低不饱和单体的残留量,提高产品的使用效率。

优选地,所述惰性气体为氮气或二氧化碳,优选为二氧化碳,二氧化碳与氮气相比较,二氧化碳在水中的溶解度更大;所述紫外光引发采用波长为200~300nm的紫外光引发,进一步优选地紫外光波长为254nm,该波段的紫外光能够更好地进行聚合反应。本发明中优选的气相保护的惰性气体为二氧化碳,二氧化碳的密度与空气或氧气相比更大,可以沉积在聚合液的表层,能够更好地一致气相中氧含量再次溶进液相聚合液中;而且除氧的超微气泡发生器采用的气源也是二氧化碳气体,采用同种气体进行反应,可以防止在反应过程中引入其他杂质,简化反应流程。

优选地,所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮,2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或多种组合;所述偶氮引发剂包括偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异丁腈中的一种或多种组成的复合引发剂。

优选地,所述链转移剂包括2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸、甲基丙烯磺酸中的一种和甲酸铵、甲酸钠中的一种或两种组合。本发明中链转移剂能够抑制丙烯酰胺聚合过程中的分子内和分子间发生交联,改善产品的溶解性。

本发明所述阴离子聚丙烯酰胺的制备方法生产方式连贯性强,产品品质稳定;除氧效率高,通过液相加气相同时除氧,确保聚合液中氧含量尽可能低,减少了聚合液中游离态氧、金属离子对聚合过程的影响,减少了未反应的单体引起的交联等副反应的发生;有效的提高聚合物的分子量、溶解速度,降低聚合物溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,有效地提高了产品的使用效率,使该阴离子聚丙烯酰胺产品能够更好的满足应用现场的需求。

采用了上述技术方案,本发明具有以下的有益效果:

(1)本发明采用超微气泡发生器进行液相除氧,降低聚合液中的氧含量,同时采用预埋脱氧剂,在聚合过程中进行气相保护,防止空气中的氧再次溶进聚合液中,进而采用双重技术手段来减少聚合液中的氧含量,提高了最终阴离子聚丙烯酰胺产品的质量。

(2)本发明提供的连续传输紫外光引发聚合方式,工艺简单,易于实现工业化生产;本发明的制备方法能有效的提高聚合物的分子量、溶解速度,降低聚合物溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,有效地提高了产品的使用效率,使该阴离子聚丙烯酰胺产品能够更好的满足应用现场的需求;同时本发明具有反应温度低、反应时间短、生产效率高、聚合热容易控制、产品品质稳定,能够一步合成高或者超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺产品等优点,是一种绿色环保的聚合技术。

(3)本发明创造性地使用超微气泡发生器产生二氧化碳气源进行除氧,原理是通过超微气泡发生器在聚合液相中产生大量的二氧化碳气泡;当二氧化碳气泡直径达到纳米级别,二氧化碳气泡的比表面积增加了数万倍,进而可迅速提升水中二氧化碳气源的溶解度,二氧化碳气泡体积小上升路径延长速度变慢,可长时间滞留在水中而不上浮;丙烯酰胺聚合液通过采用微溶于水的二氧化碳作为气源来驱除溶解氧,可进一步提升除氧效率,可短时间内将液相中氧含量降至ppb级,使聚合液中溶氧量低于10ppb,甚至低于2ppb,从而消除了聚合液中氧气的阻聚作用,提高引发剂的利用率;使聚合平稳充分进行,避免交联等副反应的发生,进而减少阴离子聚丙烯酰胺产品的水不溶物,降低不饱和单体的残留量,提高阴离子聚丙烯酰胺产品的品质。

(4)本发明提供的气相保护的气源氮气或二氧化碳,优选为二氧化碳,二氧化碳与氮气相比较,二氧化碳在水中的溶解度更大;二氧化碳的密度与空气或氧气相比更大,可以沉积在聚合液的表层,能够更好地一致气相中氧含量再次溶进液相聚合液中;而且除氧的超微气泡发生器采用的气源也是二氧化碳气体,采用同种气体进行反应,可以防止在反应过程中引入其他杂质,简化反应流程。

(5)本发明液相中预埋的脱氧剂,与二氧化碳相比,溶解度更高,在本聚合体系pH值偏酸性的条件下,聚合液流入聚合装置的传送带后,随着光照的进行,温度的升高,逐渐增加气体的释放速度,极大地降低了传送带上方气相中的氧气再次溶进聚合液相的几率,有效地弥补了连续聚合装置密封性差的问题,对聚合体系起到隔绝氧气的目的,进一步消除了氧气的阻聚作用,使聚合平稳充分进行,避免交联等副反应的发生,进而提高产品的分子量,降低不饱和单体的残留量,提高产品的使用效率。

(6)本发明中通过在聚合液中添加金属螯合促进剂,协同金属螯合剂,增强其螯合能力;使金属螯合剂螯合铁离子等杂质金属离子,避免其对单体活性的影响,同时可以促进脱氧剂中气体的释放。

(7)本发明提供的保温方式,是通过红外灯对胶体表层进行保温,红外灯产生的热量对易散热的胶体表层进行保温,可以使胶体表面迅速成膜,进一步降低胶体的导热系数,使胶体维持在最高温度一段时间,进一步促进反应平稳进行,有利于产品各性能的提升;解决了连续聚合胶体比表面积大,散热快,单体残留率高的问题,避免高残留单体在烘干处理过程中交联等副反应的形成。

(8)本发明提供的链转移剂包括2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸、甲基丙烯磺酸中的一种和甲酸铵、甲酸钠中的一种或两种组合。本发明中微量的带有位阻效应的阴离子单体加上甲酸盐,可以有效地抑制交联等副反应的发生;链转移剂能够抑制丙烯酰胺聚合过程中的分子内和分子间发生交联,改善产品的溶解性。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1:一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,包括以下步骤:

步骤一、将原料丙烯酰胺与阴离子单体溶于水并调节pH值,本实施例中阴离子单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸及其钠盐中的一种或两种,pH值调节至5.5~6.5。

步骤二、将步骤一中调节pH值后的聚合液加入光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂,搅拌均匀后,再次调节聚合液的pH值至5.5~6.5,将聚合液降温至-10~5℃并通过超微气泡发生器除氧至氧含量<10ppb,本实施例中优选地氧含量<2ppb,将除氧后的聚合物投入到带有惰性气体保护、紫外光引发的连续传输的聚合装置上;本实施例的步骤二中各组分所占聚合液的质量浓度分别为:光引发剂为5~100ppm,偶氮引发剂为100~400ppm,脱氧剂为10~100ppm,金属螯合剂为15~100ppm,金属螯合促进剂为10~100ppm,助溶剂为100~300ppm和链转移剂为100~500ppm;通过对各组分剂量的限制保证聚合液能够平稳地反应,得到高质量的阴离子聚丙烯酰胺产品。

本实施例中紫外光引发采用波长为200~300nm的紫外光引发,进一步优选地紫外光波长为254nm,该波段的紫外光能够更好地进行聚合反应;光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮,2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或多种组合;偶氮引发剂包括偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异丁腈中的一种或多种组成的复合引发剂;脱氧剂包括碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种组合。

本实施例通过在聚合液中预埋脱氧剂,脱氧剂可为碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种组合,液相中预埋的脱氧剂,与二氧化碳相比,溶解度更高,在本聚合液pH值偏酸性的条件下,聚合液流入聚合装置的传送带后,随着紫外光光照的进行,温度的升高,逐渐增加脱氧剂中二氧化碳气体的释放速度,极大地降低了传送带上方气相中的氧气再次溶进聚合液相的几率,有效地弥补了连续聚合装置密封性差的问题,对聚合体系起到隔绝氧气的目的,进一步消除了氧气的阻聚作用,使聚合平稳充分进行,避免交联等副反应的发生,进而提高阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量,降低不饱和单体的残留量,提高产品的使用效率;

本实施例中的金属螯合剂包括丙二胺四乙酸、三乙醇胺、二亚乙基三胺五乙酸中的一种或多种组合,进一步优选丙二胺四乙酸;金属螯合促进剂包括酒石酸、庚糖酸、葡萄糖酸、海藻酸、L-苹果酸、柠檬酸及其盐中的一种或两种;本实施例中通过在聚合液中添加金属螯合促进剂,协同金属螯合剂,增强其螯合能力;使金属螯合剂螯合铁离子等杂质金属离子,避免其对单体活性的影响,同时可以促进脱氧剂中气体的释放;助溶剂包括异构十醇聚氧乙烯醚、异构十一醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或两种组合;本实施例中的链转移剂包括2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸、甲基丙烯磺酸中的一种和甲酸铵、甲酸钠中的一种或两种组合。本实施例中链转移剂能够抑制丙烯酰胺聚合过程中的分子内和分子间发生交联,改善产品的溶解性;

本实施例中创造性地使用超微气泡发生器产生二氧化碳气源进行除氧,二氧化碳的气泡直径小于100nm,原理是通过超微气泡发生器在聚合液相中产生大量的二氧化碳气泡;当二氧化碳气泡直径达到纳米级别,二氧化碳气泡的比表面积增加了数万倍,进而可迅速提升水中二氧化碳气源的溶解度,二氧化碳气泡体积小上升路径延长速度变慢,可长时间滞留在水中而不上浮;丙烯酰胺聚合液通过采用微溶于水的二氧化碳作为气源来驱除溶解氧,可进一步提升除氧效率,使聚合液中溶氧量低于10ppb,甚至低于2ppb,从而消除了聚合液中氧气的阻聚作用,提高引发剂的利用率,使聚合平稳充分进行,避免交联等副反应的发生,进而减少阴离子聚丙烯酰胺产品的水不溶物,降低不饱和单体的残留量,提高阴离子聚丙烯酰胺产品的品质;

本实施例中惰性气体为氮气或二氧化碳,优选为二氧化碳。本实施例中优选的气相保护的惰性气体为二氧化碳,二氧化碳的密度与空气或氧气相比更大,可以沉积在聚合液的表层,能够更好地一致气相中氧含量再次溶进液相聚合液中;而且除氧的超微气泡发生器采用的气源也是二氧化碳气体,采用同种气体进行反应,可以防止在反应过程中引入其他杂质,简化反应流程。

步骤三、当聚合装置上的聚合物温度不再上升,达到最高温度时,进入保温区保温,将保温后的聚合物切胶、造粒、流化床烘干,再进一步研磨、筛分制成阴离子聚丙烯酰胺产品。本实施例中步骤三中保温区保温,当聚合装置上的聚合物温度不再上升,达到最高温度时,开始对聚合物胶体切换红外灯光照,光照时间为5~20min,光照结束后继续保温0.5~1.0h。本实施例是通过红外灯对聚合物胶体表层进行保温,红外灯产生的热量对易散热的聚合物胶体表层进行保温,可以使聚合物胶体表面迅速成膜,进一步降低聚合物胶体的导热系数,使聚合物胶体维持在最高温度一段时间,进一步促进反应平稳进行,有利于产品各性能的提升;本实施例通过设置保温解决了连续聚合胶体比表面积大,散热快,单体残留率高的问题,避免高残留单体在烘干处理过程中交联等副反应的形成。

本实施例中所述阴离子聚丙烯酰胺的制备方法生产方式连贯性强,产品品质稳定;除氧效率高,通过液相加气相同时除氧,确保聚合液中氧含量尽可能低,减少了聚合液中游离态氧、金属离子对聚合过程的影响,减少了未反应的单体引起的交联等副反应的发生;有效的提高聚合物的分子量、溶解速度,降低聚合物溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,有效地提高了产品的使用效率,使该阴离子聚丙烯酰胺产品能够更好的满足应用现场的需求。

下面根据本实施例中超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,并以具体数值的实验数据来制备阴离子聚丙烯酰胺,包括以下步骤:

步骤一、将4760kg、质量分数为30%的工业级丙烯酰胺,275.9kg、质量分数为70%的阴离子单体丙烯酸以及1000kg的去离子水加入配料釜中,并采用质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.2;

步骤二、将辅料光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂加入配料釜中混合均匀;优选地,光引发剂采用0.05kg的2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮,偶氮引发剂采用0.14kg的偶氮二异丁脒盐酸盐和0.64kg的偶氮二异丁腈,脱氧剂采用0.1kg的碳酸氢铵,金属螯合剂采用0.2kg的丙二胺四乙酸,金属螯合促进剂采用0.1kg的葡萄糖酸,助溶剂采用0.5kg的异构十一醇聚氧乙烯醚,链转移剂采用1.2kg的甲基丙烯磺酸和0.5kg的甲酸铵;然后采用盐酸或者质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.0,聚合液经过超微气泡发生器除氧,将除氧后的聚合液通过上料泵泵入带有紫外灯且有二氧化碳保护的聚合装置上;

步骤三、待聚合物的温度达到最高温时,胶体进入红外灯照射保温10min,关灯后继续保温30min,再被切胶,造粒,干燥,研磨得到阴离子聚丙烯酰胺产品,阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量2052万,溶解时间39min,残余单体357ppm,不溶物0.06%。

通过上述具体的实验数据得出,本实施例中的制备方法植被的阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量高达2052万,属于超高分子量,其中溶解时间39min,残余单体357ppm,不溶物0.06%,阴离子聚丙烯酰胺产品能够快速溶解,提高了阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量、溶解速度,降低了产品溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,得到了快速溶解型的超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺。

本实施例提供的连续传输紫外光引发聚合方式,工艺简单,易于实现工业化生产;本实施例的制备方法能有效的提高聚合物的分子量、溶解速度,降低聚合物溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,有效地提高了产品的使用效率,使该阴离子聚丙烯酰胺产品能够更好的满足应用现场的需求;同时本实施例具有反应温度低、反应时间短、生产效率高、聚合热容易控制、产品品质稳定,能够一步合成高或者超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺产品等优点,是一种绿色环保的聚合技术。

实施例2:本实施例中根据实施例1中的一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,并以具体数值的实验数据来制备阴离子聚丙烯酰胺,包括以下步骤:

步骤一、将4592kg、质量分数为30%的工业级丙烯酰胺,344kg、质量分数为70%的阴离子单体甲基丙烯酸以及1000kg的去离子水加入配料釜中,并采用质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.2;

步骤二、将辅料光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂加入配料釜中混合均匀;优选地,光引发剂采用0.12kg的2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮,偶氮引发剂采用0.24kg的偶氮二异丁脒盐酸盐和1.2kg的偶氮二氰基戊酸,脱氧剂采用0.1kg的碳酸氢铵,金属螯合剂采用0.2kg的丙二胺四乙酸,金属螯合促进剂采用0.12kg的葡萄糖酸,助溶剂采用0.5kg的异构十一醇聚氧乙烯醚,链转移剂采用1.2kg的甲基丙烯磺酸和0.5kg的甲酸铵;然后采用盐酸或者质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.0,聚合液经过超微气泡发生器除氧,将除氧后的聚合液通过上料泵泵入带有紫外灯且有二氧化碳保护的聚合装置上;

步骤三、待聚合物的温度达到最高温时,胶体进入红外灯照射保温10min,关灯后继续保温30min,再被切胶,造粒,干燥,研磨得到阴离子聚丙烯酰胺产品,阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量1874万,溶解时间35min,残余单体357ppm,不溶物0.02%。

通过上述具体的实验数据得出,本实施例中的制备方法制备的阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量高达1874万,属于超高分子量,其中溶解时间35min,不溶物0.02%,阴离子聚丙烯酰胺产品能够快速溶解,提高了阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量、溶解速度,降低了产品溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,得到了快速溶解型的超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺。

本实施例提供的连续传输紫外光引发聚合方式,工艺简单,易于实现工业化生产;本实施例的制备方法能有效的提高聚合物的分子量、溶解速度,降低聚合物溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,有效地提高了产品的使用效率,使该阴离子聚丙烯酰胺产品能够更好的满足应用现场的需求;同时本实施例具有反应温度低、反应时间短、生产效率高、聚合热容易控制、产品品质稳定,能够一步合成高或者超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺产品等优点,是一种绿色环保的聚合技术。

实施例3:本实施例中根据实施例1中的一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,并以具体数值的实验数据来制备阴离子聚丙烯酰胺,包括以下步骤:

步骤一、将3920kg、质量分数为30%的工业级丙烯酰胺,573.5kg、质量分数为70%的阴离子单体甲基丙烯酸以及1000kg的去离子水加入配料釜中,并采用质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.2;

步骤二、将辅料光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂加入配料釜中混合均匀;优选地,光引发剂采用0.15kg的2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮,偶氮引发剂采用0.18kg的偶氮二异丁脒盐酸盐和1.0kg的偶氮二氰基戊酸,脱氧剂采用0.12kg的碳酸氢铵,金属螯合剂采用0.2kg的丙二胺四乙酸,金属螯合促进剂采用0.1kg的葡萄糖酸,助溶剂采用0.5kg的异构十一醇聚氧乙烯醚,链转移剂采用1.2kg的甲基丙烯磺酸和0.5kg的甲酸铵;然后采用盐酸或者质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.0,聚合液经过超微气泡发生器除氧,将除氧后的聚合液通过上料泵泵入带有紫外灯且有二氧化碳保护的聚合装置上;

步骤三、待聚合物的温度达到最高温时,胶体进入红外灯照射保温10min,关灯后继续保温30min,再被切胶,造粒,干燥,研磨得到阴离子聚丙烯酰胺产品,阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量1989万,溶解时间34min,不溶物0.03%。

通过上述具体的实验数据得出,本实施例中的制备方法植被的阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量高达1989万,属于超高分子量,其中溶解时间34min,不溶物0.03%,阴离子聚丙烯酰胺产品能够快速溶解,提高了阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量、溶解速度,降低了产品溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,得到了快速溶解型的超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺。

本实施例提供的连续传输紫外光引发聚合方式,工艺简单,易于实现工业化生产;本实施例的制备方法能有效的提高聚合物的分子量、溶解速度,降低聚合物溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,有效地提高了产品的使用效率,使该阴离子聚丙烯酰胺产品能够更好的满足应用现场的需求;同时本实施例具有反应温度低、反应时间短、生产效率高、聚合热容易控制、产品品质稳定,能够一步合成高或者超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺产品等优点,是一种绿色环保的聚合技术。

实施例4:本实施例中根据实施例1中的一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,并以具体数值的实验数据来制备阴离子聚丙烯酰胺,包括以下步骤:

步骤一、将4200kg、质量分数为30%的工业级丙烯酰胺,459.8kg、质量分数为70%的阴离子单体丙烯酸以及1000kg的去离子水加入配料釜中,并采用质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.2;

步骤二、将辅料光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂加入配料釜中混合均匀;优选地,光引发剂采用0.14kg的2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮,偶氮引发剂采用0.23kg的偶氮二异丁脒盐酸盐和0.71kg的偶氮二异丁腈,脱氧剂采用0.1kg的碳酸氢铵,金属螯合剂采用0.2kg的丙二胺四乙酸,金属螯合促进剂采用0.1kg的葡萄糖酸,助溶剂采用0.35kg的异构十一醇聚氧乙烯醚,链转移剂采用1.2kg的甲基丙烯磺酸和0.5kg的甲酸铵;然后采用盐酸或者质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.0,聚合液经过超微气泡发生器除氧,将除氧后的聚合液通过上料泵泵入带有紫外灯且有二氧化碳保护的聚合装置上;

步骤三、待聚合物的温度达到最高温时,胶体进入红外灯照射保温10min,关灯后继续保温30min,再被切胶,造粒,干燥,研磨得到阴离子聚丙烯酰胺产品,阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量2259万,溶解时间35min,不溶物0.008%。

通过上述具体的实验数据得出,本实施例中的制备方法植被的阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量高达2259万,属于超高分子量,其中溶解时间35min,不溶物0.008%,阴离子聚丙烯酰胺产品能够快速溶解,提高了阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量、溶解速度,降低了产品溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,得到了快速溶解型的超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺。

本实施例提供的连续传输紫外光引发聚合方式,工艺简单,易于实现工业化生产;本实施例的制备方法能有效的提高聚合物的分子量、溶解速度,降低聚合物溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,有效地提高了产品的使用效率,使该阴离子聚丙烯酰胺产品能够更好的满足应用现场的需求;同时本实施例具有反应温度低、反应时间短、生产效率高、聚合热容易控制、产品品质稳定,能够一步合成高或者超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺产品等优点,是一种绿色环保的聚合技术。

实施例5:本实施例中根据实施例1中的一种超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺的制备方法,并以具体数值的实验数据来制备阴离子聚丙烯酰胺,包括以下步骤:

步骤一、将3640kg、质量分数为30%的工业级丙烯酰胺,643.7kg、质量分数为70%的阴离子单体丙烯酸以及1000kg的去离子水加入配料釜中,并采用质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.2;

步骤二、将辅料光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂加入配料釜中混合均匀;优选地,光引发剂采用0.10kg的2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮,偶氮引发剂采用0.18kg的偶氮二异丁脒盐酸盐和0.72kg的偶氮二异丁腈,脱氧剂采用0.13kg的碳酸氢铵,金属螯合剂采用0.2kg的丙二胺四乙酸,金属螯合促进剂采用0.1kg的葡萄糖酸,助溶剂采用0.2kg的异构十一醇聚氧乙烯醚,链转移剂采用1.2kg的甲基丙烯磺酸和0.5kg的甲酸铵;然后采用盐酸或者质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.0,聚合液经过超微气泡发生器除氧,将除氧后的聚合液通过上料泵泵入带有紫外灯且有二氧化碳保护的聚合装置上;

步骤三、待聚合物的温度达到最高温时,胶体进入红外灯照射保温10min,关灯后继续保温30min,再被切胶,造粒,干燥,研磨得到阴离子聚丙烯酰胺产品,阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量2052万,溶解时间34min,不溶物0。

通过上述具体的实验数据得出,本实施例中的制备方法植被的阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量高达2052万,属于超高分子量,其中溶解时间34min,不溶物0,阴离子聚丙烯酰胺产品能够快速溶解,提高了阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量、溶解速度,降低了产品溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,得到了快速溶解型的超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺。

本实施例提供的连续传输紫外光引发聚合方式,工艺简单,易于实现工业化生产;本实施例的制备方法能有效的提高聚合物的分子量、溶解速度,降低聚合物溶解后溶液中水不溶物胶体的含量,有效地提高了产品的使用效率,使该阴离子聚丙烯酰胺产品能够更好的满足应用现场的需求;同时本实施例具有反应温度低、反应时间短、生产效率高、聚合热容易控制、产品品质稳定,能够一步合成高或者超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺产品等优点,是一种绿色环保的聚合技术。

对比例1:本对比例是与实施例5的实验数据进行对比的。

步骤一、将3640kg、质量分数为30%的工业级丙烯酰胺,643.7kg、质量分数为70%的阴离子单体丙烯酸以及1000kg的去离子水加入配料釜中,并采用质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.2;

步骤二、将辅料光引发剂、偶氮引发剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂加入配料釜中混合均匀;优选地,光引发剂采用0.10kg的2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮,偶氮引发剂采用0.18kg的偶氮二异丁脒盐酸盐和0.72kg的偶氮二异丁腈,金属螯合剂采用0.2kg的丙二胺四乙酸,金属螯合促进剂采用0.1kg的葡萄糖酸,助溶剂采用0.2kg的异构十一醇聚氧乙烯醚,链转移剂采用1.2kg的甲基丙烯磺酸和0.5kg的甲酸铵;然后采用盐酸或者质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.0,聚合液经过超微气泡发生器除氧,将除氧后的聚合液通过上料泵泵入带有紫外灯且有氮气保护的聚合装置上;

步骤三、待聚合物的温度达到最高温时,胶体进入红外灯照射保温10min,关灯后继续保温30min,再被切胶,造粒,干燥,研磨得到阴离子聚丙烯酰胺产品,阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量1643万,溶解时间67min,不溶物0.82%。

通过上述对比例1的具体的实验数据得出,本实施例中的制备方法植被的阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量仅为1643万,其中溶解时间67min,不溶物0.82%,本对比例中与实施例5的实验数据相比,阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量明显降低、溶解时间加长、不溶物含量明显增高,对比例1的阴离子聚丙烯酰胺产品制备方法的效果远低于实施例5中阴离子聚丙烯酰胺产品的制备方法的效果。

对比例2:本对比例是与实施例5的实验数据进行对比的。

步骤一、将3640kg、质量分数为30%的工业级丙烯酰胺,643.7kg、质量分数为70%的阴离子单体丙烯酸以及1000kg的去离子水加入配料釜中,并采用质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.2;

步骤二、将辅料光引发剂、偶氮引发剂、脱氧剂、金属螯合剂、金属螯合促进剂、助溶剂和链转移剂加入配料釜中混合均匀;优选地,光引发剂采用0.10kg的2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮,偶氮引发剂采用0.18kg的偶氮二异丁脒盐酸盐和0.72kg的偶氮二异丁腈,脱氧剂采用0.13kg的碳酸氢铵,金属螯合剂采用0.2kg的丙二胺四乙酸,金属螯合促进剂采用0.1kg的葡萄糖酸,助溶剂采用0.2kg的异构十一醇聚氧乙烯醚,链转移剂采用1.2kg的甲基丙烯磺酸和0.5kg的甲酸铵;然后采用盐酸或者质量分数为32%的NaOH调节pH值至6.0,聚合液经过常用的曝气板除氧,将除氧后的聚合液通过上料泵泵入带有紫外灯且有二氧化碳保护的聚合装置上;

步骤三、待聚合物的温度达到最高温时,胶体进入红外灯照射保温10min,关灯后继续保温30min,再被切胶,造粒,干燥,研磨得到阴离子聚丙烯酰胺产品,阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量1375万,溶解时间64min,不溶物1.05%。

通过上述对比例2的具体的实验数据得出,本实施例中的制备方法植被的阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量仅为1375万,其中溶解时间64min,不溶物1.05%,本对比例中与实施例5的实验数据相比,阴离子聚丙烯酰胺产品的分子量明显降低、溶解时间加长、不溶物含量明显增高;对比例2的阴离子聚丙烯酰胺产品制备方法的效果远低于实施例5中阴离子聚丙烯酰胺产品的制备方法的效果。

将对比例1和对比例2中的与实施例5中阴离子聚丙烯酰胺制备方法中不同处用下表1进行表示:

表1

由表1中的例举的不同处可以明显得出,对比例1中在阴离子聚丙烯酰胺制备中采用的液相除氧方式为常用的曝气板除氧,同时采用预埋物质碳酸氢铵进行气相保护;对比例2中在阴离子聚丙烯酰胺制备中采用的液相除氧方式为超微气泡发生器除氧,没有气相保护;而实施例5中采用本发明阴离子聚丙烯酰胺制备方法,其中液相除氧方式为超微气泡发生器除氧,同时采用预埋脱氧剂即碳酸氢铵进行气相保护,将液相除氧和气象保护同时采用才能达到很好的效果,才能制得实施例5中的快速溶解型的超高分子量的阴离子聚丙烯酰胺,而采用单一的技术手段,则达不到实施例5的效果。

如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上作出各种变化。

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