本发明专利技术提供一种改性聚丙烯酰胺絮凝剂的反相乳液合成方法，具体涉及高固含高分子量阴离子改性聚丙烯酰胺反相乳液聚合法。采用流加第三单体甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸钠(4-MASANa)和过硫酸铵-亚硫酸氢钠的氧化还原引发剂的方法，有效控制聚合反应中温度的变化，获得乳液产品的高分子量，并且含有水杨酸官能团，能很好的对悬浮液中的细小颗粒、金属离子进行强力吸附，提高絮凝效果和悬浮液的澄清度；通过真空高压旋转蒸发提浓，提高了该类改性聚丙烯酰胺反相乳液产品的固含量；使用的复配乳化剂甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯与丙二醇单硬脂酸酯以一定的比例混合后可复配生成“复合界面膜”，有效实现反相乳液在高固含的条件下长期稳定保存。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种改性聚丙烯酰胺絮凝剂的反相乳液合成方法，具体涉及。采用流加第三单体甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸钠(4-MASANa)和过硫酸铵-亚硫酸氢钠的氧化还原引发剂的方法，有效控制聚合反应中温度的变化，获得乳液产品的高分子量，并且含有水杨酸官能团，能很好的对悬浮液中的细小颗粒、金属离子进行强力吸附，提高絮凝效果和悬浮液的澄清度；通过真空高压旋转蒸发提浓，提高了该类改性聚丙烯酰胺反相乳液产品的固含量；使用的复配乳化剂甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯与丙二醇单硬脂酸酯以一定的比例混合后可复配生成“复合界面膜”，有效实现反相乳液在高固含的条件下长期稳定保存。【专利说明】
本专利技术涉及一种阴离子改性聚丙烯酰胺反相乳液聚合工艺，尤其是采用反相乳液三元共聚的方法，合成出满足矿物采选、赤泥沉降、采油和城市生活污水处理等领域的超高分子的改性聚丙烯酰胺乳液聚合物，属于精细化工，同时也属于高分子合成领域。
技术介绍
聚丙烯酰胺作为一种线型水溶性聚合物，是水溶性聚合物中应用最广泛的品种之一。聚丙烯酰胺是丙烯酰胺及其衍生的均聚物和共聚物的统称。聚丙烯酰胺的分子量有低、中、高和超高之分。根据聚丙烯酰胺(PAM)大分子链上官能团在水溶液中的离解性质，可划分成阴离子型(CPAM)、阳离子型(APAM)、非离子型(NPAM)及两性离子型几个品种。聚丙烯酰胺的合成工艺有多种，其中主要的生产方法有:水溶液聚合、悬浮聚合和反相乳液聚合三种。传统的水溶液聚合法使用的单体含量一般较低不超过30%，反应过程不易控制，产品质量不高，最后得到的固体聚丙烯酰胺粉剂，吸湿性强，稳定性也较差，分子量普遍较低，且分布较宽，固含量较低，溶解性不理想，在配制絮凝剂溶液时，溶解速度较慢，很难在短时间内配制成均匀性好的溶液，容易出现“鱼眼”状等不溶物。悬浮聚合的产物固含量和聚合率较高且单体的残留量低，具有较好的水溶性，但悬浮聚合高分子量的聚丙烯酰胺聚合过程中使用大量的有机溶剂，聚合成本比较高，很难广泛使用。聚丙烯酰胺反相乳液聚合法是将丙烯酰胺及其改性单体，借助油包水型乳化剂分散于非极性液体中，形成(W/O)型乳液进行聚合。反相乳液聚合由于使用乳化剂降低了反应体系的粘度，通过流动性搅拌聚合，温度容易散发 ，使得聚合效率高，反应速率快，分子量高，且分子量分布较窄，溶解速度也较快，并且产品可不经干燥直接应用。具有以上两种方法没有的优势，所以反相乳液聚合成为近几年来研究的热点。在反相乳液聚合中，丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)及其盐的共聚物是一类用途广泛的多功能高分子化合物，是水溶性高分子聚电解质中重要的品种。广泛应用于石油工业、污水处理、氧化铝生产、采矿、涂料、印染及农、林、园艺等方面。对于丙烯酰胺和丙烯酸钠反相乳液共聚合，虽然有很多学者对此有了一些研究，但是局限于单体的溶解性，使得其共聚物的固含量无法达到较高水平，即使实现高固含，乳液存放的稳定性也会受到影响。研究发现，第三功能单体甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸(4-MASA)与丙烯酸钠、丙烯酰胺共聚后获得的改性聚丙烯酰胺乳液共聚物，其中含有的水杨酸官能团易与赤泥及污水中的金属离子形成稳定的六元环螯合物，并对细小颗粒及有机物具有强力吸附作用，可改善悬浮液的澄清度。但是，第三功能单体4-MASA在聚合过程中因为链转移而过分抑制了自由基的活性，使共聚物的分子量不高，因此也不能实现好的絮凝效果。所以，如何在引入第三单体4-MASA时不会影响聚合物分子量的高低成为重要的研究课题。另外，聚合过程中的油水配比、引发体系的选择及乳化剂量的使用等都是影响乳液产品高固含、高相对分子质量、强稳定性的关键性因素。
技术实现思路
针对改性聚丙烯酰胺反相乳液产品存在分子量不高、易分层不稳定、以及固含量很难提高等问题，本专利技术通过流加第三单体甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸钠(4-MASANa)和过硫酸铵-亚硫酸氢钠的氧化还原引发剂，在有效控制了聚合反应温度的同时，实现了改性聚丙烯酰胺反相乳液聚合物的高分子量，使分子量分布较窄，并且含有水杨酸官能团，能很好的对悬浮液中的细小颗粒、金属离子进行强力吸附，提高了絮凝效果和悬浮液的澄清度；通过真空高压旋转蒸发提浓，提高了该类改性聚丙烯酰胺反相乳液产品的固含量；使用的复配乳化剂甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯与丙二醇单硬脂酸酯，以一定的比例混合后可复配生成“复合界面膜”，有效地实现了反相乳液在高固含的条件下，达到长期稳定保存的效果。最终提供了一种高分子量、高固含量、强稳定性的阴离子改性聚丙烯酰胺乳液的反相乳液的聚合方法。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是:，包括以下步骤:1)单体水溶液的配制:冰水浴下，缓慢将35wt%的氢氧化钠溶液滴入丙烯酸(AA)水溶液(丙烯酸和蒸馏水质量配比为1:1)中，控制温度不高于10°c，调节pH至7~9，得到丙烯酸钠(SA)溶液；再将占丙烯酸钠10wt%的活性炭加入溶液中，40°C下恒温搅拌I h，吸附丙烯酸中残余的阻聚剂，过滤得纯净的丙烯酸钠(SA)溶液；精制的丙烯酰胺(AM)与丙烯酸钠(SA)的摩尔比为2:3，溶解于纯净的丙烯酸钠溶液(SA)中，得到水相AM/SA单体溶液。2)反相乳液的配制:将疏水连续相、甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯与丙二醇单硬脂酸酯复配乳化剂混合均匀配制成油相，置于高剪切力的搅拌机中，将步骤I)中的水相加入，乳化得均一稳定的乳液。3)反相乳液聚合:将乳化后的乳液倒入四口烧瓶，通氮除氧，分别缓慢滴加配制好的第三单体甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸钠(4-MASANa)和过硫酸铵-亚硫酸氢钠的氧化还原引发剂，控制流速调节温度，进行聚合反应。4)乳液提浓:将聚合后的乳液过80目筛子，于圆底烧瓶中旋蒸提浓，设置旋蒸温度在48-65°C之间，转速为20-50r/min，压力为_0.1MPa,旋蒸2_5h后，停止旋蒸得到提浓后的乳液。其中，疏水连续相采用的是脂肪族类溶剂油，例如白油、120#溶剂油、80#溶剂油、200#溶剂油、航空煤油、液体石蜡等等。其中，反相乳液的配制中，油水配比范围为0.5~0.7:1，其中复配乳化剂占溶剂总重量的6%~10%，复配乳化剂中，甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯与丙二醇单硬脂酸酯的重量配比范围为3~5:6，使获得的反相乳液聚合物具有强的稳定性，不易分层。其中，反相乳液聚合中，通氮贯穿全程，分别缓慢滴加配置好的质量浓度为5%的甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸钠(4-MASANa)和质量浓度为5%的过硫酸铵-亚硫酸氢钠的氧化还原引发剂(配比为1:1)时，第三单体匀速流加，控制在3h内滴完；而引发剂流速控制在0.8~2.5mL/h之间，根据温度调节流速大小，聚合温度控制每5min升高l°C，3h滴完。反应初始水浴温度控制在15-23°C之间，聚合温度控制在38-65°C，待引发剂和第三单体流加完后，继续通氮反应4h，停止通氮结束反应；其中流加的甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸钠(4-MASANa)的加量与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸钠(SA)的摩尔比为0.004:2:3，氧化还原引发剂的用量占溶剂总重量的0.1%~0.25%。其中，反相乳液聚合中，第三单体(4-MASANa)的配制如下:将加入量为丙烯酰胺摩尔数的0.002倍的棕灰色4-MASA粉末加入适量的去离子水中搅拌均本文档来自技高网...
【技术保护点】
高固含高分子量阴离子改性聚丙烯酰胺反相乳液聚合法，其特征在于，包括以下步骤：1）单体水溶液的配制：将丙烯酰胺(AM)、丙烯酸钠(SA)配制成水溶液，并调节溶液的pH，获得水相；2）反相乳液的配制：将疏水连续相、甲基葡萄糖苷倍半硬脂酸酯与丙二醇单硬脂酸酯复配乳化剂混合均匀配制成油相，置于高剪切力的搅拌机中，将步骤1）中的水相加入，乳化得均一稳定的乳液；3）反相乳液聚合：将乳化后的乳液倒入四口烧瓶，通氮除氧，分别缓慢滴加配制好的第三单体甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸钠(4‑MASANa)和过硫酸铵‑亚硫酸氢钠的氧化还原引发剂，控制流速调节温度，进行聚合反应；4）乳液提浓：将聚合后的乳液过80目筛子，于圆底烧瓶中旋蒸提浓，设置温度、转速、压力，进行提浓，得到高固含的乳液。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘皓，徐坤，赵守敬，李岳军，王曰鹏，
申请(专利权)人：山东宝莫生物化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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