一种高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液及其制备方法，该制备方法为：S1：将单体和次亚磷酸钠混合，并用液碱调节pH得到水相；在油相基质中加入失水山梨糖醇脂肪酸酯和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺形成油相；将水相与油相混合，在过硫酸铵作用下以及45～50℃、惰性氛围下进行聚合反应得到聚丙烯酰胺乳液；S2：在硫酸羟胺水溶液中加入硫代硫酸钠以及液碱，制成水相；将工业乙氧基化脂肪胺与工业溶剂油混合形成油相；将聚丙烯酰胺乳液分散在油相中，再加入水相，在25～45℃下反应1.5h以上即得。本发明专利技术通过合理选择原料和工艺，可在较低温度下得到高稳定性的高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液，减少氧肟酸化前后分子量的损失。

High molecular weight hydroxamic acid acidified polyacrylamide emulsion and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液及其制备方法
本专利技术属于高分子合成
，尤其涉及一种高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液及其制备方法。
技术介绍
氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液是拜耳法生产氧化铝过程中分离赤泥的常用絮凝剂，与常规的絮凝剂相比，氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液具有添加量少、沉降速度高、溢流浮游物含量低、底流固含量高等优点，使用过程中形成的小絮片更坚实。氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液对赤泥的絮凝过程中，利用其中的氧肟酸官能团对赤泥中的金属元素发生螯合，从而吸附在赤泥粒子表面使其发生沉降。氧肟酸化聚丙烯酰胺的分子量大小对赤泥的絮凝能力影响巨大，一般而言，分子量越大，吸附能力越大，则絮凝效果越好。现有技术方案中，主要有两种工艺制备氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液。一种是羟胺盐作为功能单体直接参与乳液聚合反应。如CN101591415A将未中和的盐酸羟胺作为改性单体参与乳液聚合反应，反应在限制反应速率的酸性条件下进行，不过其所使用的极端温度(例如90℃)会导致乳液不稳定。CN109180862A的氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液制备方法中，首先制得丙烯羟肟酸单体水溶液，然后与丙烯酰胺、丙烯酸搅拌溶解后，用氨水调节pH值至7～9，制成水相；再制得W/O预乳液，加入引发剂引发聚合反应，最后加入反相剂。与CN101591415A类似，该方案的反应温度偏高(最高达80℃)，严重影响产品的稳定性。另一种是先合成聚丙烯酰胺微乳液或乳液，后进行氧肟酸化改性。如CN104528905A以丙烯酸铵和丙烯酰胺的水溶液为共聚单体，以环己烷为连续相，进行反相微乳液聚合后再与盐酸羟胺进行氧肟酸化改性。该方案乳液聚合温度高，氧肟酸化反应不仅温度高，时间较长，而且容易造成聚合物分子量的降解(没有稳定剂)。CN103524757A以丙烯酰胺和丙烯酸为聚合单体，采用乳液聚合法得到粘均分子量约1500万的油包水乳液，然后进行氧肟酸化改性、再转相得到水包油型氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂，但是依然存在后期的氧肟酸化改性反应温度过高(80℃)、时间较长的问题。总而言之，现有工艺普遍在高温下进行聚丙烯酰胺乳液聚合反应和氧肟酸化改性，由于反应温度过高导致乳液胶粒布朗运动加剧，使乳液胶粒之间进行撞合而发生聚结的速率增大，从而导致乳液稳定性降低；而且，温度升高时，会使乳胶粒表面上的水化层减薄，这也会导致乳液稳定性下降。同时，在较高温度下进行氧肟酸化反应，虽然可以促进聚合物与羟胺的反应，但是也会造成羟胺分解(羟胺的用量过量很多)，而且体系粘度增大造成反应困难，需要延长反应时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液生产工艺中反应温度过高的问题，提供一种高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液及其制备方法，在较低温度下进行乳液聚合反应和氧肟酸化反应即可得到高分子量的氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液。本专利技术提供的高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液分子量≥1700万，固含量≥20％。进一步，所述高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液在27℃的粘度为4200～4900cP。本专利技术提供的高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液的制备方法包括以下步骤：S1：乳液聚合过程(1)水相的制备：在2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸水溶液中加入丙烯酸，在不高于20℃的温度下用液碱调节pH＝7.5～8，再加入丙烯酰胺和次亚磷酸钠进行预聚合反应，得到共聚单体水相；(2)油相的制备：在油相基质中加入失水山梨糖醇脂肪酸酯和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺形成油相，其中失水山梨糖醇脂肪酸酯和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺总量占油相的11％～12％(wt)；(3)乳液聚合反应：按照(3～4):1的质量比将共聚单体水相与油相混合形成油包水型乳液，然后在过硫酸铵作用下以及45～50℃、惰性氛围下进行聚合反应得到聚丙烯酰胺乳液；S2：氧肟酸化过程(1)水相的制备：在硫酸羟胺水溶液中加入硫代硫酸钠以及液碱，制成水相；(2)油相的制备：将工业乙氧基化脂肪胺与工业溶剂油混合形成油相；(3)氧肟酸化反应：将聚丙烯酰胺乳液分散在油相中，再加入水相，在25～45℃下反应1.5h以上，得到油包水型高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液。进一步，步骤S1中的聚丙烯酰胺乳液中聚合物分子量≥1800万。进一步，步骤(1)中所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺和次亚磷酸钠的摩尔比为(55～60):(25～30):(15～20):(0.11～0.2)。进一步，步骤S1所述油相中油相基质为液体石蜡。进一步，步骤S1所述油相中失水山梨糖醇脂肪酸酯和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的质量比为(8～9):1。进一步，步骤S2所述油相中工业溶剂油与工业乙氧基化脂肪胺的质量比为(12～15):1。进一步，所述工业乙氧基化脂肪胺EO＝2～8，含有C10～C20的脂肪烷基。进一步，步骤S2中所述水相、油相和聚丙烯酰胺乳液的质量比为18:(6～15):(30～36)。相对于现有技术，本专利技术通过在在乳液聚合过程中采用11％～12％(wt)的失水山梨糖醇脂肪酸酯和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺复合乳化剂对油相进行调节，并在氧肟酸化过程中采用工业溶剂油作为油相基体，可有效避免聚合物水解后粘度过大造成反应困难，提高氧肟酸化过程中羟胺转化率，缩短反应时间。同时采用25～45℃低温进行氧肟酸化反应，有利于维系体系合适的粘度和稳定性，还可防止工业溶剂油挥发。另外，在氧肟酸化过程中使用液碱(氢氧化钠或氢氧化钾)与硫酸羟胺在水溶液中生成羟胺，在高浓度碱的催化条件下，羟胺与聚合物进行亲核取代反应，同时利用羟胺稳定剂硫代硫酸钠可有效防止羟胺降解并减少聚合物分子量的损失。附图说明图1为实施例1中聚丙烯酰胺乳液的光学显微镜照片；图2为实施例1中氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液的光学显微镜照片。具体实施方式以下通过具体实施例来说明本专利技术的技术方案。实施例1本实施例提供的高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液的制备方法为：S1：乳液聚合过程(1)水相的制备：搅拌下将单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)溶于去离子水中配制成50％(wt)水溶液，然后加入单体丙烯酸(AA)，用42％(wt)液碱调节pH≈8(控制温度不超过20℃)；再加入单体丙烯酰胺(AM)和去离子水，配制成单体浓度为50％(wt)的水溶液。在水溶液中添加引发剂次亚磷酸钠(SHP)引发预聚合反应，形成共聚单体水相。其中AM、AA、AMPS、SHP摩尔比为60:25:15:0.11。(2)油相的制备：搅拌下将Span-80(失水山梨糖醇脂肪酸酯)和6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)复合乳化剂加入液体石蜡中配制成油相，其中Span-80和6501的质量比为9:1；乳化剂总量为油相用量的11.5％(wt)。(3)乳液聚合反应：将水相和油相(水相和油相的质量比为3.75:1)加入内壁为搪瓷的折叶桨式搅拌器中混合，高速剪切搅拌约15mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液，其特征在于：所述高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液中聚合物的相对分子质量≥1700万，聚合物固含量≥20％。/n

【技术特征摘要】
1.一种高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液，其特征在于：所述高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液中聚合物的相对分子质量≥1700万，聚合物固含量≥20％。


2.根据权利要求1所述高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液，其特征在于：所述高分子氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液在27℃的粘度为4200～4900cP。


3.一种高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：乳液聚合过程
(1)水相的制备：在2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸水溶液中加入丙烯酸，在不高于20℃的温度下用液碱调节pH＝7.5～8，再加入丙烯酰胺和次亚磷酸钠进行预聚合反应，得到共聚单体水相；
(2)油相的制备：在油相基质中加入失水山梨糖醇脂肪酸酯和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺形成油相，其中失水山梨糖醇脂肪酸酯和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺总量占油相的11％～12％(wt)；
(3)乳液聚合反应：按照(3～4):1的质量比将共聚单体水相与油相混合形成油包水型乳液，然后在过硫酸铵作用下以及45～50℃、惰性氛围下进行聚合反应得到聚丙烯酰胺乳液；
S2：氧肟酸化过程
(1)水相的制备：在硫酸羟胺水溶液中加入硫代硫酸钠以及液碱，制成水相；
(2)油相的制备：将工业乙氧基化脂肪胺与工业溶剂油混合形成油相；
(3)氧肟酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪飞，栾安博，邱美坚，冯璐，汤小燕，
申请(专利权)人：广东省石油与精细化工研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44