一种连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法技术

本发明专利技术公开了一种连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法。本发明专利技术采用多个微通道反应器连续制备聚丙烯酰胺反相乳液，经过水相及油相配制、全程在微通道反应器内乳化、除氧降温、引发聚合、后处理等步骤制备得到聚丙烯酰胺反相乳液。与传统的釜式反应生产技术相比，本发明专利技术的乳化、除氧降温、引发聚合、后处理场所均在微通道反应器内连续进行，同时采用氧化还原引发剂和热引发剂双段引发的工艺，通过控制乳液在管道内的停留时间，能显著解决因聚合反应热过高难以排放的问题，更容易实现对反应温度的精确控制，提高产物的分子量，降低残余单体的含量，同时也实现了连续化生产，且工艺环保安全，极大提高了生产效率。极大提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法


[0001]本专利技术涉及水溶性高分子聚合物乳液制备
，具体为一种连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法。

技术介绍

[0002]反相乳液聚合，指的是以水溶性单体制备的单体水溶液，在油溶性表面活性剂作用下，与有机相形成油包水型乳状液，再经油溶性引发剂引发聚合反应形成油包水（水/油）型聚合物胶乳的工艺方法。
[0003]在工业中，乳液聚合间歇工艺产生的热量是大型反应釜难以控制的，烯类单体在聚合时热效应较大，反应速度又较快，对于工业规模的装置来说，采用间歇式聚合会给温度控制带来较大困难，而且间歇聚合所得的乳液粒度分布要宽，生产效率也低，产品质量也不够稳定；而连续聚合工艺中，反应体系可以以一定速率在合适的反应釜内连续进出，这样发生反应体系的总体积在任何时刻都是恒定的。连续法乳液聚合通常用管式反应器（多管串联）或微通道反应器内，聚合工艺稳定，自动化程度高，产量大，产品质量也比较稳定，对大吨位产品经济效益好。
[0004]当前技术中，聚丙烯酰胺反相乳液聚合通常是在釜式反应器中进行，但是传统的釜式反应器的传热及传质效率较差，再加上丙烯酰胺类单体聚合活性高，反应速度快，放热量大，导致聚合热量难以及时移除，聚合反应温度和反应时间难以控制。要控制聚合反应在较短的时间内进行，则聚合物反应的温度会急剧上升，对分子量的增长不利；而要提高分子量，则需要控制聚合反应在较低的温度下进行，需要设备较好的传热及传质效率，或者控制聚合反应的速率，延长聚合反应的时间。

技术实现思路

>[0005]为了克服上述技术缺陷，本专利技术提供一种连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法，以解决现有工艺制备排除反应热困难、难以精准控制产物的分子量与分子量分布的技术问题，同时，还可以降低残余单体的含量，操作简便，提高生产效率，安全环保。
[0006]本专利技术的目的是提供一种连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法，能连续化生产聚丙烯酰胺反相乳液，且能显著解决因聚合反应热过高难以排放的问题，提高产物的分子量，降低残余单体的含量，操作简便，提高生产效率，同时安全环保。
[0007]本专利技术采用多个微通道反应器连续制备聚丙烯酰胺反相乳液，经过水相及油相配制、全程在微通道反应器内乳化、除氧降温、引发聚合、后处理等步骤制备得到聚丙烯酰胺反相乳液，产物分子量高，残余单体含量低。
[0008]本专利技术提供了一种连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法，包括：步骤1：按比例称取定量的丙烯酰胺、水溶性离子单体和去离子水，搅拌均匀后将pH调至3.0
‑
8.0后，依次加入络合剂和水溶性氧化剂以及热引发剂，搅拌溶解，制得水相；步骤2：按比例称取复合乳化剂和高分子稳定剂溶于溶剂油中，搅拌至溶解，制得
油相；步骤3：分别将步骤1所得水相和步骤2所得的油相按照同时泵送至第一管式静态混合器内进行混合乳化得到乳化液，同时持续通入氮气进行除氧，然后将乳化液和氮气同时泵送至第一微通道反应器内进行降温操作；步骤4：分别将乳化液和还原剂同时泵送至第二微通道反应器内，控制混合后的反应液在微通道反应器内停留进行聚合反应；步骤5：预聚合反应结束后，分别将第二微通道反应器内的乳液和高浓度的还原剂同时泵送至第三微通道反应器内进行后处理，控制停留时间为15
‑
30min；然后将反应器内物料和反相剂按照一定的质量流量比同时泵送至第二管式静态混合器内，混合均匀后出料。
[0009]优选或可选的，步骤1所述水溶性离子单体为（甲基）丙烯酸、衣康酸、2丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、（甲基）丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵等中的一种或多种。
[0010]优选或可选的，步骤3所述水相和油相同时泵送至第一管式静态混合器内的质量流量比为2:1~3:1。
[0011]优选或可选的，步骤3所述的降温操作具体为：控制反应液在微通道反应器内停留时间为15
‑
30分钟，保持乳化液温度为20
‑
25℃。
[0012]优选或可选的，步骤4所述预聚合反应中，反应液在微通道反应器内停留时间为30
‑
60分钟，聚合反应温度为40
‑
50℃。
[0013]优选或可选的，步骤5所述后处理具体为：控制反应液在微通道反应器内的停留时间为15
‑
30分钟。
[0014]优选或可选的，连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法的反应器是以多个微通道反应器和多个静态混合器串联而组成的。
[0015]优选或可选的，所述微通道反应器均为多入口单出口型微通道反应器。
[0016]优选或可选的，所述微通道反应器的通道内径尺寸均为1
‑
3.5毫米。
[0017]经过水相及油相配制、全程在管道内或微通道反应器内乳化、除氧降温、引发聚合、后处理等步骤制备得到聚丙烯酰胺反相乳液。
[0018]由于以上技术方案的实施，相较于现有技术而言，本专利技术具有如下有益效果：本方案主要是采用多个微通道反应器连续制备聚丙烯酰胺反相乳液，乳化、除氧降温、引发聚合、后处理场所均在管道内或微通道反应器内连续进行，同时采用氧化还原引发剂和热引发剂双段引发的工艺，通过控制乳液在管道内的停留时间，由于微通道反应器有优于传统釜式反应器1
‑
3个数量级的传热及传质特性，配合有效的降温措施，能显著解决因双段引发聚合反应热过高难以排放的问题，更容易实现对反应温度的精确控制，提高产物的分子量，降低残余单体的含量，同时也实现了连续化生产，且工艺环保安全，极大提高了生产效率。
具体实施方式
[0019]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进
行描述。
[0020]专利技术概述基于现有连续聚合工艺制备聚合物胶乳时，出现排除反应热困难、难以精准控制产物的分子量与分子量分布、以及单体转化率有待提高的技术问题，本申请提出了一种连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法，通过多个微通道反应器串联进行连续制备聚丙烯酰胺反相乳液，经过水相及油相配制、全程在管道内或微通道反应器内乳化、除氧降温、引发聚合、后处理等步骤制备得到聚丙烯酰胺反相乳液。
[0021]实施例1依次称取108kg丙烯酸和150kg去离子水至水相釜内，搅拌均匀后再缓慢滴加188kg 32%氢氧化钠溶液，将pH调至7.8左右，整个滴加过程全程控温至35℃以下；然后依次加入210kg固体丙烯酰胺、0.2kg EDTA
‑
2Na和0.01kg叔丁基过氧化氢、0.01kgVA044和44kg去离子水，搅拌溶解，得水相；依次称取10kg乳化剂Span80和7.7kg乳化剂Tween81、7.5kg高分子稳定剂Hypermer B
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：依次称取0
‑
35份丙烯酰胺、0
‑
35份水溶性离子单体和20
‑
40份去离子水，搅拌均匀后将pH调至3.0
‑
8.0后，依次加入0.2
‑
2份络合剂和0.001
‑
0.01份水溶性氧化剂以及0.001
‑
0.01份热引发剂，搅拌溶解，制得水相；步骤2：依次称取2
‑
3份复合乳化剂和0.5
‑
1份高分子稳定剂以及20
‑
30份溶剂油，搅拌至溶解，制得油相；步骤3：分别将步骤1所得水相和步骤2所得的油相按照同时泵送至第一管式静态混合器内进行混合乳化得到乳化液，同时持续通入氮气进行除氧，然后将乳化液和氮气同时泵送至第一微通道反应器内进行降温操作；步骤4：分别将乳化液和还原剂同时泵送至第二微通道反应器内，控制混合后的反应液在微通道反应器内停留进行聚合反应；步骤5：聚合反应结束后，分别将第二微通道反应器内的乳液和高浓度的还原剂同时泵送至第三微通道反应器内进行后处理；然后将反应器内物料和反相剂按照一定的质量流量比同时泵送至第二管式静态混合器内，混合均匀后出料；所述微通道反应器为多入口单出口型微通道反应器。2.根据权利要求1所述的连续化制备聚丙烯酰胺反相乳液的方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴明明，周涛，侯鲲，王勤，何国锋，
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：