一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液及其制备方法。该制备方法包括：(1)将丙烯酰胺、N‑乙烯基吡咯烷酮、表面活性剂、稳定剂、结构调节剂、苯磺酸钠和溶剂混合均匀，配制成混合溶液；其中，所用的结构调节剂由甲酸钠、次磷酸钠、分子量为1000的聚乙二醇和水按照(0.5～1.5):(1～3):(1～3):(5～15)质量比混配而成；(2)将步骤(1)制得的混合溶液的pH值调节至6.8～7.0之间；(3)向经步骤(2)处理后的混合溶液中加入螯合剂，再通入氮气，然后加入引发剂在20～22℃下引发聚合，并控制体系的温度不超过100℃，从而制得分子量不超过10000的聚丙烯酰胺溶液。

A highly effective polyacrylamide solution with ultra-low molecular weight and its preparation method

The invention relates to a highly effective polyacrylamide solution with ultra-low molecular weight and a preparation method thereof. The preparation method includes: (1) a mixture of acrylamide, N vinyl pyrrolidone, surfactant, stabilizer, structural regulator, sodium benzenate and solvent is mixed and mixed into a mixed solution; in which the structure regulator is composed of sodium formate, sodium hypophosphite, polyethylene glycol and water with a molecular weight of 1000, and (0.5 to 1.5): (1~3) (1~3): (1~3): (5~15) the mass is better than mixing; (2) the pH value of the mixed solution obtained by step (1) is adjusted to 6.8 to 7; (3) the chelating agent is added to the mixed solution treated by step (2), then nitrogen is added into the solution, and then the initiator is added to the polymerization at 20~22 C, and the temperature of the control system is not more than 100 degrees Celsius, from the control system. A polyacrylamide solution with a molecular weight of not more than 10000 was prepared.

【技术实现步骤摘要】
一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液及其制备方法
本专利技术涉及聚合物
，尤其涉及一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯酰胺(PAM)是一种线性水溶性高分子，它是应用最广泛的水溶性高分子化学品之一，主要应用于石油开采、造纸、水处理、采矿、纺织、医药等行业。目前国内外的研究主要集中在高分子量以及超高分子量聚丙烯酰胺的制备和改性上，对于低分子量聚丙烯酰胺的制备方法的研究甚少。申请公布号为CN1580086A、CN105111343A、CN103435727A、CN102432721A的申请文件中公开了低分子量聚丙烯酰胺的制备方法。但利用上述申请文件公开的方法所制得的聚丙烯酰胺的分子量仍在数十万的级别，部分方法制得的聚丙烯酰胺的分子量达到了100万。在一些应用中(如高分子乳化剂、黏合剂、纸张增强与施胶、分散稳定剂等)，分子量不超过1万的低分子量聚丙烯酰胺必不可少。合成低分子量聚丙烯酰胺的技术难点在于丙烯酰胺单体反应活性高、反应热效应大，因此常规水溶液聚合反应常常引起大规模的交联，从而导致采用高单体浓度合成分子量低的聚丙烯酰胺溶液更加困难。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对上述技术问题，本专利技术提供了一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液及其制备方法。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、表面活性剂、稳定剂、结构调节剂、苯磺酸钠和溶剂混合均匀，配制成混合溶液；其中，所用的结构调节剂由甲酸钠、次磷酸钠、分子量为1000的聚乙二醇和水按照(0.5～1.5):(1～3):(1～3):(5～15)质量比混配而成；(2)将步骤(1)制得的混合溶液的pH值调节至6.8～7.0之间；(3)向经步骤(2)处理后的混合溶液中加入螯合剂，再通入氮气，然后加入引发剂在20～22℃下引发聚合，并控制体系的温度不超过100℃，从而制得高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液。优选地：在步骤(1)中，所用的结构调节剂由甲酸钠、次磷酸钠、分子量为1000的聚乙二醇和水按照(0.8～1.3):(1.5～2.5):(1.5～2.5):(8～12)的质量比混配而成，更优选为按照(1～1.2):(1.8～2):(1.8～2):(10～11)的质量比混配而成。优选地：在步骤(1)中，所用的表面活性剂是由椰油酰胺丙基甜菜碱和壬基酚聚氧乙烯醚混配而成，优选按照1:2的质量比混配而成。优选地：在步骤(1)中，所用的稳定剂是由六偏磷酸钠和醋酸钠混配而成，优选按照1:5的质量比混配而成。优选地：在步骤(3)中，控制聚合的时间在30～40min。优选地：在步骤(3)中，所用的螯合剂选自乙二胺四乙酸二钠、N-羟乙基乙胺三乙酸三钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠中的任一种或多种。优选地：在步骤(3)中，所用的引发剂包含偶氮类引发剂和氧化还原引发剂；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁脒二盐酸盐、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈、4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)中的一种或多种，优选为偶氮二异丁脒二盐酸盐；所述氧化还原引发剂选自过氧化苯甲酰、过硫酸铵、过硫酸钾、次硫酸氢钠甲醛、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠中的任两种，优选为过硫酸钾和亚硫酸氢钠。优选地：各组分用量为：丙烯酰胺450-500重量份，N-乙烯基吡咯烷酮5-10重量份，表面活性剂1-3重量份，稳定剂3-6重量份，结构调节剂60-120重量份，苯磺酸钠15-25重量份，溶剂350-420重量份，螯合剂0.01-0.05重量份和引发剂0.001-0.5重量份。一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液，采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制成。优选地：所述高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液具有如下特征：有效组分含量在50wt％以上；25℃的表面粘度在5000cp以下；分子量不超过10000；在水中的溶解时间不超过10分钟。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：(1)本专利技术提供了一种制备超高有效的低分子量聚丙烯酰胺溶液的方法，制备的水溶液有效含量可达到50％以上，溶液表观粘度在25℃时达到5000cp以下，解决了单体浓度超过30％后，在水溶液聚合时，反应成胶块的问题，制备的溶液相对粘度较小，在常温下流动性较好。同时，通过本专利技术制备的水溶液有效含量高，是普通水溶液聚合物产品有效含量的2倍以上，可以大大减少运输成本。(2)通过本专利技术提供的制备方法制得的产品在水中溶解速度快，在10分钟之内就能完全溶开，现场使用方便，不需要复杂的溶解设备。(3)通过本专利技术提供的制备方法制得的产品分子量超低，分子量可以控制在10000以内，填补了高有效含量超低分子量聚丙烯酰胺的空白。(4)本专利技术提供的制备方法的使反应最高温度控制在100℃以内，保证了产品的稳定性以及生产的安全性。(5)本专利技术提供的制备方法在反应过程中引入了特定的结构调节剂，保证在高有效含量及高温反应条件下，聚合物分子链的线性结构，极大地避免了分子内和分子间的交联反应，使产品分子链结构更加单一，分子量分布范围更窄，反应产物更加均一。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液的制备方法。所用的制备组分包含：丙烯酰胺450-500重量份，N-乙烯基吡咯烷酮5-10重量份，表面活性剂1-3重量份，稳定剂3-6重量份，结构调节剂60-120重量份，苯磺酸钠15-25重量份，溶剂350-420重量份，螯合剂0.01-0.05重量份和引发剂0.001-0.5重量份。其中，结构调节剂优选为由甲酸钠、次磷酸钠、分子量为1000的聚乙二醇和水按照(0.5～1.5):(1～3):(1～3):(5～15)质量比混配而成的混合物，更优选为按照(0.8～1.3):(1.5～2.5):(1.5～2.5):(8～12)的质量比混配而成的混合物，最优选为按照(1～1.2):(1.8～2):(1.8～2):(10～11)的质量比混配而成的混合物。使用该结构调节剂保证了高有效含量及高温反应条件下，聚合物分子链的线性结构，极大地避免了分子内和分子间的交联反应，使产品分子链结构更加单一，分子量分布范围更窄，反应产物更加均一。在一些实施例中，所用的表面活性剂可以由椰油酰胺丙基甜菜碱和壬基酚聚氧乙烯醚混配而成，优选按照1:2的质量比进行混配。所用的稳定剂可以由六偏磷酸钠和醋酸钠混配而成，优选按照1:5的质量比进行混配。所用的螯合剂可以选自乙二胺四乙酸二钠、N-羟乙基乙胺三乙酸三钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠中的任一种或多种。所用的引发剂包含偶氮类引发剂和氧化还原引发剂；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁脒二盐酸盐、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈、4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)中的一种或多种，优选为偶氮二异丁脒二盐酸盐；所述氧化还原引发剂选自过氧化苯甲酰、过硫酸铵、过硫酸钾、次硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：(1)将丙烯酰胺、N‑乙烯基吡咯烷酮、表面活性剂、稳定剂、结构调节剂、苯磺酸钠和溶剂混合均匀，配制成混合溶液；其中，所用的结构调节剂由甲酸钠、次磷酸钠、分子量为1000的聚乙二醇和水按照(0.5～1.5):(1～3):(1～3):(5～15)质量比混配而成；(2)将步骤(1)制得的混合溶液的pH值调节至6.8～7.0之间；(3)向经步骤(2)处理后的混合溶液中加入螯合剂，再通入氮气，然后加入引发剂在20～22℃下引发聚合，并控制体系的温度不超过100℃，从而制得高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液。

【技术特征摘要】
1.一种高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：(1)将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、表面活性剂、稳定剂、结构调节剂、苯磺酸钠和溶剂混合均匀，配制成混合溶液；其中，所用的结构调节剂由甲酸钠、次磷酸钠、分子量为1000的聚乙二醇和水按照(0.5～1.5):(1～3):(1～3):(5～15)质量比混配而成；(2)将步骤(1)制得的混合溶液的pH值调节至6.8～7.0之间；(3)向经步骤(2)处理后的混合溶液中加入螯合剂，再通入氮气，然后加入引发剂在20～22℃下引发聚合，并控制体系的温度不超过100℃，从而制得高有效的超低分子量聚丙烯酰胺溶液。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所用的结构调节剂由甲酸钠、次磷酸钠、分子量为1000的聚乙二醇和水按照(0.8～1.3):(1.5～2.5):(1.5～2.5):(8～12)的质量比混配而成，更优选为按照(1～1.2):(1.8～2):(1.8～2):(10～11)的质量比混配而成。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所用的表面活性剂是由椰油酰胺丙基甜菜碱和壬基酚聚氧乙烯醚混配而成，优选按照1:2的质量比混配而成。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所用的稳定剂是由六偏磷酸钠和醋酸钠混配而成，优选按照1:5的质量比混配而成。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，孙建波，许永升，于庆华，荣帅帅，
申请(专利权)人：山东诺尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37