一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液及其制备方法，制备油包水预乳液：将包含丙烯酰胺或丙烯酰胺与功能单体的水相溶液滴入油相溶液，得到油包水预乳液；油相溶液的制备为：在油相釜中加入非离子型乳化剂和溶剂油，搅拌均匀。对所述油包水预乳液进行通氮除氧后，加入氧化剂，再加入还原剂溶液；待反应结束，加入光引发剂，并将反应液置于紫外光下照射，得到高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液。本发明专利技术提出的方法适用于多种类型聚丙烯酰胺反相乳液产品的制备，如非离子型聚丙烯酰胺乳液、阴离子型聚丙烯酰胺乳液、阳离子型聚丙烯酰胺乳液、两性聚丙烯酰胺乳液。所制备的产品广泛应用于水处理、油气开采、矿物浮选、制浆造纸等领域。

High molecular weight low residual polyacrylamide inverse emulsion and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液及其制备方法
本专利技术涉及丙烯酰胺反相乳液聚合
，具体涉及一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯酰胺类乳液产品由于具有溶解速度快、不易吸潮结块、存放和使用方便等优点，被广泛应用于水处理、油田、选矿、造纸等领域。近几年，随着工业技术的发展，对高分子量(分子量≥1000万)的聚丙烯酰胺乳液产品的需求日益增强，特别是污水和污泥的絮凝、油气开采、造纸助留剂等方面。而丙烯酰胺却是一种在高剂量下接触时，可能引起神经中毒的化学物质。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，丙烯酰胺属于2类致癌物。因此，制备高分子量且残余丙烯酰胺含量低的产品对促进社会发展、环境保护以及确保人类生命健康具有重大意义。研究人员对高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液产品的关注度日益提高。但是相关的研究大都集中在利用氧化还原或偶氮类热引发方式在较低温度下制备高分子量产品，而降低残单的方式是升温保温和补加大量还原剂两种，整个工艺时间长，流程繁琐，生产效率低，存在由于工艺时间长带来的乳液稳定性差的问题，另外还存在原料使用上的安全风险和环保风险。如专利CN106589233A公开的《一种抗温抗盐反相乳液减阻剂的制备方法》，通过氧化还原引发方式制备阴离子改性聚丙烯酰胺乳液产品，虽然采用了滴加单体和引发剂的双滴加方式，有效控制升温速率进而控制分子量，产品分子量达到1500万，残单含量0.01％，但工艺中仅滴加和反应过程已用7小时，工艺繁琐耗时，不适用于实际生产。专利CN104418973A公开的《一种聚丙烯酰胺乳液的制备方法》，采用氧化还原引发体系与偶氮引发剂进行分段聚合。第一阶段主要通过氧化还原体系实现聚合反应，为了得到高分子量产品，需要控制温度进而延长反应时间，耗时4～8h；第二阶段升高温度，通过偶氮引发剂降低残余单体含量，保温时长1～4h，因此仅反应阶段总时长已达5～12h，且存在由于工艺时间长带来的破乳风险及乳液稳定性差问题。紫外光引发聚合由于具有温度低、产品分子量高、副反应少等优点，被应用于聚丙烯酰胺反相乳液聚合领域，但已有技术都是直接采用紫外光引发乳液聚合，存在转液过程中乳液自聚和空气混入风险，且有设备复杂、成本高、不利于工业化生产等缺点。专利CN103396501B公开了《一种紫外光引发乳液聚合的装置与方法》，装置是除氧与光照一体化，避免了传送预乳液过程带来的问题，但专利中提到转化率达97.5％，至少需要光照2h，延长或缩短光照时间，转化率未有提高反而下降，且均在98％以下。可见该专利提到的方法工艺时间长，产品转化率低，无法得到低残单产品，无论从经济效益角度还是产品质量角度考虑，都存在不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中工艺时间长、生产效率低、乳液稳定性差的技术问题，提供一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液及其制备方法，达到了高效节能、工业时间短、易实现工业化、连续化的效果。实现本专利技术目的的技术方案是一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，包括以下步骤：制备油包水预乳液：将包含丙烯酰胺或丙烯酰胺与功能单体的水相溶液滴入油相溶液，得到油包水预乳液；油相溶液的制备为：在油相釜中加入非离子型乳化剂和溶剂油，搅拌均匀。对所述油包水预乳液进行通氮除氧后，加入氧化剂，再加入还原剂溶液；待反应结束，加入光引发剂，并将反应液置于紫外光下照射，得到高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液。具体的，所述功能单体选自丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、苯乙烯磺酸钠中的一种或多种；所述丙烯酰胺加入量占反应体系总质量的5％～40％，所述功能单体加入量占反应体系总质量的0～35％。当只采用丙烯酰胺时，水相溶液是非离子型溶液；采用了功能单体后，则根据功能单体分为阳离子型和阴离子型。所述氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、溴酸钾、过硫酸铵、溴酸钠、溴酸钾、过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的一种或多种；所述氧化剂用量占反应体系总质量的0.001％～0.1％，优选0.005％～0.05％。所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、偏重亚硫酸钠、硫代硫酸钠、甲醛次硫酸钠、氯化亚铁、酒石酸、草酸中的一种或多种；所述还原剂用量占反应体系总质量的0～0.3％，优选0.01％～0.1％。所述还原剂溶液的质量浓度为0.05％～1％，优选0.1％～0.6％。所述光引发剂选自a,a-二甲基苯偶酰缩酮、a,a-二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-羟基-2-甲基-1-对羟基乙基醚己苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮中的一种或多种；所述光引发剂用量占反应体系总质量的0.001％～0.1％，。加入还原剂溶液后，控制升温速率与反应体系的最高温；所述控制升温速率与反应体系的最高温的方式包括调控还原剂溶液滴加流量、通入冷却水并控制流量、通入低温气体、将空气与氮气交替鼓入方式中的一种或多种配合使用。所述的升温速率与反应体系最高温具体为：当反应体系温度在40℃以下时，控制每分钟升高1～2℃；当反应体系温度在40～55℃时，控制每三分钟升高0.5～1℃；同时控制反应体系最高温≤55℃，总反应时间≤2.5h。所述紫外光波长为205～395nm，优选254nm，280nm，331nm，365nm，395nm中的一种或多种。进一步，紫外灯的照射方式包括从乳液上方往下照射、从乳液下方往上照射、从乳液中心往四周照射、从乳液四周往中心照射方式中的一种或多种。紫外灯与液层表面的距离为0～50cm，乳液产品的厚度为5～30cm，照射时间5～20min。同时，本专利技术还提供一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液，由上述的一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法制备而得。采用了上述技术方案，本专利技术具有以下的积极的效果：(1)本专利技术在聚丙烯酰胺反相乳液产品中将氧化还原引发工艺与紫外光技术相结合，既可以解决现有技术中仅采用氧化还原引发或常规热引发结束后残余单体量偏高问题，也可以有效缓解现有技术中采用保温或补加大量还原剂方式带来的工艺时间长、生产效率低、乳液稳定性差以及安全环保风险问题，同时也避免直接采用紫外光引发带来的除氧不充分、转化率低、设备繁琐、成本高等问题，成功制备出分子量≥1200万，残余单体≤50ppm，放置12个月无明显分层和变色问题的产品。(2)本专利技术的方法高效节能、工艺时间短、易实现工业化、连续化。(3)本专利技术提出的方法适用于多种类型聚丙烯酰胺反相乳液产品的制备，如非离子型聚丙烯酰胺乳液、阴离子型聚丙烯酰胺乳液、阳离子型聚丙烯酰胺乳液、两性聚丙烯酰胺乳液。所制备的产品广泛应用于水处理、油气开采、矿物浮选、制浆造纸等领域。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n制备油包水预乳液：将包含丙烯酰胺或丙烯酰胺与功能单体的水相溶液滴入油相溶液，得到油包水预乳液；/n对所述油包水预乳液进行通氮除氧后，加入氧化剂，再加入还原剂溶液；/n待反应结束，加入光引发剂，并将反应液置于紫外光下照射，得到高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液。/n

【技术特征摘要】
1.一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
制备油包水预乳液：将包含丙烯酰胺或丙烯酰胺与功能单体的水相溶液滴入油相溶液，得到油包水预乳液；
对所述油包水预乳液进行通氮除氧后，加入氧化剂，再加入还原剂溶液；
待反应结束，加入光引发剂，并将反应液置于紫外光下照射，得到高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液。


2.根据权利要求1所述一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：
所述功能单体选自丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、苯乙烯磺酸钠中的一种或多种；所述丙烯酰胺加入量占反应体系总质量的5％～40％，所述功能单体加入量占反应体系总质量的0～35％。


3.根据权利要求1所述一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：
所述氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、溴酸钾、过硫酸铵、溴酸钠、溴酸钾、过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的一种或多种；所述氧化剂用量占反应体系总质量的0.001％～0.1％。


4.根据权利要求1所述一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：
所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、偏重亚硫酸钠、硫代硫酸钠、甲醛次硫酸钠、氯化亚铁、酒石酸、草酸中的一种或多种；所述还原剂用量占反应体系总质量的0～0.3％。


5.根据权利要求4所述一种高分子量低残单聚丙烯酰胺反相乳液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘竹青，何国锋，徐志新，戴明明，王勤，魏星光，罗依婷，
申请(专利权)人：江苏富淼科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32