速溶陰離子型聚丙烯酰胺制備制造技術

速溶高分子量陰離子型聚丙烯酰胺的制法，本發明專利技術屬于水溶性高分子合成。采用過硫酸鹽，β－二甲氨基丙腈，ＮＨ↓［３］三元引發體系引發丙烯酰胺水溶液均聚合，得到聚丙烯酰胺膠體。經捏合機捏合加堿、尿素、甲酸鹽、ＪＦＣ非離子表面活性劑，然后水解、烘干、粉碎獲得六分鐘以內速溶，分子量達８００－１５００萬的粉狀陰離子型聚丙烯酰胺，產品用于三次采油、選礦、污水處理，具有優良的使用性能。（*該技術在2010年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是速溶高分子量陰離子型聚丙烯酰胺的制備方法，屬于水溶性高分子的合成類。作為三次采油以及選礦，洗煤水處理和各種污水凈化使用的粉狀陰離子型聚丙烯酰胺(HPAM)，其最佳分子量范圍在800-1500萬之間，而且希望它溶解于水之后沒有或很少有交聯不溶物存在，溶解速度越快越好，未反應的有毒單體丙烯酰胺(AM)的含量盡量少，產品成本盡量低。為了最終獲得滿足這幾方面指標要求的產品，人們從不同角度已做了大量工作。日本特許公報昭55-2209報道了以(NH4)2S2O8和Na2SO3做引發劑，巴豆酸及其鈉鹽等做特種外加劑，采用AM與丙烯酸鈉水溶液共聚合的方法合成出高分子量HPAM。該法的缺點是原料純度要求高，產品含有不溶物，溶解速度較慢。日本公開特許公報昭50-149739公開了HPAM膠體的干燥方法。采用K2S2O8和二甲氨基丙腈作為引發劑，引發AM與N-(2-丙磺酸鹽)丙烯酰胺水溶液共聚合，合成出磺酸鹽基陰離子型高分子量聚丙烯酰胺膠體，用捏合機將Na3PO4，K3PO4或HCOONa外加劑均勻地捏合到聚合物膠體中，烘干，粉碎獲得粉末狀產品。該方法的后處理條件對于防止烘干時產物交聯有作用，但必須加大量外加劑時才有顯著效果。添加大量外加劑大大降低了產品的有效固含量，提高了成本。即使這樣也很難得到完全溶解的產品，更達不到速溶。由于捏合機的剪切作用，產品分子量有相當大的下降。本專利技術的目的是建立起新的速溶高分子量HPAM合成和生產方法，使HPAM產品能更好地滿足三次采油，選礦，洗煤水處理和各種污水凈化的要求。本專利技術通過基礎研究，發現在AM的聚合和后處理過程中產物發生交聯的機理在于反應后期生成的分子間叔碳自由基偶合形成碳碳交聯，并發現防止此種交聯的方法，即添加適量鏈轉移劑能阻止和防止交聯;在聚合體系中，AM能在堿性條件下水解生成NH3，也可外加適量NH3，NH3與AM進一步生成氮三丙酰胺，它既是鏈轉移劑，又是氧化還原引發體系的還原劑。基于這些結論，本專利技術采用了過硫酸鹽，β-二甲氨基丙腈和NH3(潛生型還原劑)三元引發體系引發AM水溶液聚合生成不含交聯物的高分子量聚丙烯酰胺(PAM)膠體;采用尿素，甲酸鹽和非離子型表面活性劑仲辛醇聚氧乙烯醚(JFC)三位一體作為膠體PAM用捏合機加堿捏合時的外加劑，從而完全避免了膠體烘干時重新產生交聯。由于上述兩個三元體系的使用，獲得了速溶高分子量HPAM粉狀產品。本專利技術所用丙烯酰胺單體，是由骨架銅催化水合丙烯腈生產的32%工業AM水溶液，再經離子交換得到的精單體，此種AM水溶液含Cu，Fe均在0.3-0.6ppm之間。而未經離子交換樹脂交換的工業粗單體，其30%水溶液含Cu12ppm，含Fe4ppm。聚合體系的單體濃度范圍是10-50%，最好是15-30%。本專利技術所用三元引發體系中過硫酸鹽，β-二甲氨基丙腈和NH3，皆為試劑級，其中NH3是以氨水形式加入，過硫酸鹽包括K2S2O8，(NH4)2S2O8和Na2S2O8。本專利技術所用水解劑堿即氫氧化鈉、鉀和碳酸鈉、鉀、按聚合物的水解度加入。捏合外加劑尿素、甲酸鹽、仲辛醇聚氧乙烯醚皆為工業純。本專利技術速溶高分子量陰離子型聚丙烯酰胺制造流程如下單體純制-聚合-加堿捏合-水解-造粒-干燥-粉碎本專利技術聚合步驟中的引發劑及外加劑相對于單體的重量百分比如下單體 100份乙二胺四乙酸二鈉 0.02-4.0% 最好是0.05-1.0%過硫酸鹽 0.01-10% 最好是0.03-1.0%氨水 0.05-5.0% 最好是0.1-1.0%β-二甲氨基丙腈 0.001-2.0%，最好是0.01～1.0%其他條件是聚合溫度為20-50℃。單體濃度在10～50%范圍內，最好是15-30%。聚合時間 2-10小時。本專利技術加堿捏合后水解工藝中，外加劑及水解劑對膠體中純聚合物的重量百分比例為聚合物膠體中聚合物重量 100份尿素 2-10%甲酸鹽 0.5-5%JFC 0.5-3%Na2CO3與NaOH添加量之比在2∶10～10∶2之間其他條件是捏合溫度 60-130℃捏合時間 0.5-6小時水解溫度 70-100℃水解時間 20-5小時造粒后干燥溫度為90-120℃。本專利技術的特點是兩個三位一體的三元體系在聚合及捏合、后水解過程中的使用。即聚合反應加入NH3、過硫酸鹽和β-二甲氨基丙腈構成三元引發體系，NH3作為潛生型還原劑;在捏合及后水解過程中采用尿素、甲酸鹽和非離子型表面活性劑JFC三位一體做為外加劑。本專利技術的顯著效果和優點是1、采用三元引發體系降低了引發聚合溫度，并能獲得高分子量不交聯的PAM膠體;加堿捏合時加入的上述三元外加劑，減緩了捏合時PAM的降解，減緩了水解和烘干時HPAM的降解，防止了烘干時HPAM的交聯，促進了HPAM在水中的溶解速度。上述兩個三元體系是本專利技術的核心，捏合和水解的溫度和時間是本專利技術的保證。2、使用本專利技術的工藝所得粉末聚丙烯酰胺產品分子量高，800-1500萬;在水中溶解速度快，6分鐘以內速溶，無不溶物。其主要性能指標完全達到了三次采油和污水凈化等的最佳使用要求，好于國內外同類產品。下列表1-6，列出了用本專利技術方法制備的HPAM與國內外同類產品在分子量，溶解速度，洗煤水凈化效果，洗煤水絮凝沉降，三次采油，轉爐除塵水凈化，轉爐除塵水絮凝沉降等的性能對比數據。從表中可以看出用本方法制備的HPAM各方面性能優于國內外同類產品。＊ 由鞍山環保所實驗測定表4 比較三次采油用樣品的各種測試結果＊＊樣品 ηMLSωSEC 單體溶解 W 含量＊ 時間編號 dl/g cps ×10-6ml 0/00 分AT-430 13.33 20.32 6.44±1.08 21.8 16 ～7.2 16T-26 13.13 19.21 6.07±1.07 21.4 16 ～0.48 5.7T-106 17.36 24.00 8.94±0.07 21.3 16 未檢出 4.5說明＊相對于聚合物重量的百分含量。＊＊AT-430為日本產三次采油用HPAM樣品;T-26，T-106為本專利技術樣品。由應化所高分子物理研究室測定。 ＊由鞍山環保所實驗測定 注試驗在相同水質條件下，加藥量為1.0mg/l。由鞍山環保所實驗測定3、產品中AM含量小于0.05%，達到了食品級純度要求。4、由于采用了后水解工藝，大大降低了對原料純度的要求，產品成本降低，如用未經離子交換的粗單體聚合，同樣可以生產出分子量大于1100萬的速溶聚丙烯酰胺產品。實施例1在外有鐵皮盒(厚度為3cm)成型的聚乙烯塑料袋中，加入80克AM，0.08克乙二胺四乙酸二鈉，0.92克濃氨水，0.08克過硫酸鈉及0.016克β-二甲氨基丙腈，加水至總重量為400克。通氮除氧后密封，在30℃下聚合4小時，得到分子量為1172萬的PAM膠體。將上述膠體置于捏合機內，加入10%(對純聚合物的重量百分比，下同)的尿素，0.5%甲酸鈉，0.5%的JFC，15.36%的碳酸鈉及14.64%的氫氧化鈉，在80℃下捏合3小時，90℃水解13小時，造粒，然后90℃～100℃下熱風干燥，再經粉碎得到在5.7分鐘內全溶的，分子量為1455萬的HPAM粉末產品。實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
速溶高分子量陰離子型聚丙烯酰胺的制備方法，由單體純制、聚合、加堿捏合、水解、造粒、干燥和粉碎等步驟組成，本專利技術的特征是聚合步驟采用ＡＭ單體均聚反應，用三元引發劑；加堿捏合時添加三元外加劑，采用后水解工藝。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：季鴻漸，車吉泰，孫占維，潘振遠，蘇守環，王玉杰，
申請(專利權)人：中國科學院長春應用化學研究所，
類型：發明
國別省市：22[中國|吉林]