一种非离子型固体聚丙烯酰胺及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非离子型固体聚丙烯酰胺及其制备方法，属于高分子聚合物及其制备领域。包括：将功能性单体、第一络合剂溶解于去离子水中，搅拌均匀，配制成第一聚合液；将丙烯酰胺单体、第二络合剂、助溶剂、链转移剂、光引发剂溶解于去离子水中配制成第二聚合液；采用氧化还原预引发第一聚合液，然后采用光引发功能单体预聚液和丙烯酰胺单体，聚合形成胶体；最后制成非离子型固体聚丙烯酰胺。本发明专利技术采用氧化还原法预引发功能单体，再混入丙烯酰胺在不同光强下光引发带式聚合，提高功能性单体在丙烯酰胺共聚物中的含量，控制聚合过程中的最高温升，从而使该非离子型固体聚丙烯酰胺具有超低的水解度，超低的单体残留量。超低的单体残留量。

【技术实现步骤摘要】
一种非离子型固体聚丙烯酰胺及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子聚合物及其制备领域，尤其是一种非离子型固体聚丙烯酰胺及其制备方法。

技术介绍

[0002]非离子型聚丙烯酰胺是水溶性的高分子聚合物或聚电解质，由于其分子链中含有一定数量的羟基、氨基、酰胺基等极性基团，这些非离子型官能团基团与颗粒表面形成氢键来使颗粒粘附到絮凝剂分子链上，再通过分子链的架桥作用形成絮团，使粒子凝聚形成大的絮凝物。所以，非离子型聚丙烯酰胺可加速悬浮液中粒子的沉降，可明显的加快溶液澄清，促进过滤等作用，主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理，如造纸与纸浆废水，污水处理、纺织工业助剂、矿业浮选、钢铁厂和石材加工厂的废水处理等领域。
[0003]目前市面上所售的非离子聚丙烯酰胺的阴离子度一般在5％左右甚至更高，原因是非离子聚丙烯酰胺的制备方法一般为氧化还原引发体系引发釜式聚合工艺，该工艺聚合过程中虽然控制反应pH为弱酸性，但在聚合反应后期随着整个聚合体系温度的升高水解反应开始发生导致整个体系pH持续升高，从而加剧了后期酰胺基水解反应的发生，且釜式聚合胶体不易散热，聚合温度越高，丙烯酰胺中酰胺基越容易水解。非离子型聚丙烯酰胺中含有的水解度会严重影响聚合物使用效果，因而开发一种新型合成工艺合成出一种几乎不含水解度（水解度0.2％以下）的非离子型聚丙烯酰胺意义重大。

技术实现思路

[0004]为了克服上述技术缺陷，本专利技术提供一种非离子型固体聚丙烯酰胺及其制备方法，以解决
技术介绍
所涉及的问题。
[0005]本专利技术提供一种非离子型固体聚丙烯酰胺及其制备方法，包括：步骤一、将功能性单体、第一络合剂溶解于去离子水中，搅拌均匀，配制成第一聚合液；将丙烯酰胺单体、第二络合剂、助溶剂、链转移剂、光引发剂溶解于去离子水中配制成第二聚合液；步骤二、调节第一聚合液的温度及pH值并将第一聚合液通过除氧装置进行除氧，除氧后，加入第一偶氮引发剂、氧化剂、还原剂，待第一聚合液温度达到一定值时，将第一聚合液、第二聚合液、第二偶氮引发剂同时打入配料釜，混合成第三聚合液，再次调整第三聚合液的pH值及温度，并进行除氧；步骤三、将除氧后的第三聚合液输送至有惰性气体保护、带有一定波长不同光强的紫外光引发装置进行引发聚合，聚合达到最高温后，胶体自然熟化一定时间；步骤四、胶体熟化后，再经预磨、造粒、烘干、研磨后制成非离子型固体聚丙烯酰胺。
[0006]优选地或可选地，所述的功能性单体选自以下结构通式（Ⅰ）、（Ⅱ）中所示的化合物的一种或多种的复配：
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(Ⅰ) (Ⅱ)其中：R1表示或者；R2表示或者，R3、R4表示或者或者；另外，R1、R2、R3、R4不能同时都为。
[0007]优选地或可选地，在步骤二中，调节第一聚合液的温度调至
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5～5℃，优选
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2～2℃，pH值调至3.0～5.0，聚合液除氧至液相溶氧量低于0.1ppm；调整第三聚合液的温度调至
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5～5℃，优选0～5℃；pH值调至6.0～7.5，优选6.5～7.0，聚合液除氧至液相溶氧量低于0.1ppm；步骤三中，待第一聚合液温度达到一定值为5～10℃时，将第一聚合液、第二聚合液、第一偶氮引发剂同时打入配料釜，混合成第三聚合液。
[0008]优选地或可选地，调节第一聚合液、第三聚合液的pH值所用的酸为2,3
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二羟基丁二酸、乙二酸、2
‑
羟基丁二酸、己二酸、柠檬酸、醋酸中的一种或两种。
[0009]优选地或可选地，所述步骤三中紫外光区域包括第一紫外光区域、第二紫外光区域和第三紫外光区域；其中第一紫外光区域、第二紫外光区域和第三紫外光区域的紫外光的波长均为200～400nm。
[0010]优选地或可选地，在第一紫外光区域，紫外光的波长为254nm，光强为2000～5000μw/cm2，光照时间30～60min；在第二紫外光区域，紫外光的波长均为365nm，光强为5000～10000μw/cm2，光照时间20～50min；第三紫外光区域，紫外光的波长均为365nm，光强为10000～14000μw/cm2，光照时间0～30min。
[0011]优选地或可选地，所述功能性单体占单体总量的0.5～3%。
[0012]优选地或可选地，在第一聚合液中，光引发剂的浓度为10～500ppm，第一络合剂的浓度为15～500ppm；在第二聚合液中，第二络合剂为15～500ppm，链转移剂为2～500ppm，助溶剂为0～5%；在第三聚合液中，偶氮引发剂10～500ppm，氧化剂0.1～200ppm、还原剂0.1～500ppm。
[0013]本专利技术涉及一种非离子型固体聚丙烯酰胺及其制备方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：（1）本专利技术引入氧化还原法预引发功能单体的手段，在工业生产中，氧化剂与还原剂可独立保存，都具有较高的稳定性，且两者混合后可在较低温度下即可产生自由基，引发所需的活化能较低，对温度的依懒性较小，可以较快引发功能单体，提高功能单体在共聚物中的占比，减少丙烯酰胺生成均聚物的倾向，提高所有单体的转化率。
[0014]（2）本专利技术采用氧化还原预引发功能单体再混入高活性单体丙烯酰胺，后在两个波长、三个由低到高光强的紫外光下聚合熟化引发的方式，可有效的控制聚合的反应速度，控制聚合过程中的最高温升不超过60℃，避免釜式大块胶体聚合高温引起的丙烯酰胺基团水解，所制备的非离子聚丙烯酰胺分子量高、阴离子水解度低、溶解速度快、残留单体少。
[0015]（3）本专利技术通过引入少量功能单体如N
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乙烯基吡咯烷酮或N，N
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二甲基丙烯酰胺与丙烯酰胺共聚，乙烯基吡咯烷酮含有一个五元环，N，N
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二甲基丙烯酰胺含有两个甲基，与丙烯酰胺共聚使得整个链段的刚性增强，使引入该功能单体的丙烯酰胺聚合物具有良好的耐温性，可有效抑制丙烯酰胺共聚物中的丙烯酰胺结构单元在聚合反应因高温及应用过程的引起的水解。
[0016]（4）本专利技术采用氧化还原预引发功能单体加紫外光带式引发的方式，254nm的紫外光可有效控制引发剂的释放速度，避免非离子丙烯酰胺聚合过快，待转化率达到90%以上接力365nm的紫外光继续熟化聚合，365nm的紫外光透光性更好，引发更彻底，可有效降低产品中的残留单体含量，同时带式聚合散热效果好，对聚合最高温的控制起到有益的效果；所需设备操作简单、投资少，有利于工业化生产。
[0017]（5）本专利技术通过初调功能单体的pH值为3.0～5.0，引发pH值偏酸性可以加快功能单体的引发速度，第三聚合液的pH值调至6.0～7.5，引发pH值接近中性可以有效抑制非离子单体丙烯酰胺的聚合反应速度，同时可以控制丙烯酰胺的水解。
[0018]（6）本专利技术创造性的引入在线温度计监测功能单体引发的进展情况，待在线温度计显示第一聚合液温度达到一定值为5～10℃时，说明第一聚合液中的功能单体已被引发，即与第二聚合液、偶氮引发剂
②...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非离子型固体聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括：步骤一、将功能性单体、第一络合剂溶解于去离子水中，搅拌均匀，配制成第一聚合液；将丙烯酰胺单体、第二络合剂、助溶剂、链转移剂、光引发剂溶解于去离子水中配制成第二聚合液；步骤二、调节第一聚合液的温度及pH值并将第一聚合液通过除氧装置进行除氧，除氧后，加入第一偶氮引发剂、氧化剂、还原剂，待第一聚合液温度达到一定值时，将第一聚合液、第二聚合液、第二偶氮引发剂同时打入配料釜，混合成第三聚合液，再次调整第三聚合液的pH值及温度，并进行除氧；步骤三、将除氧后的第三聚合液输送至有惰性气体保护、带有一定波长不同光强的紫外光引发装置进行引发聚合，聚合达到最高温后，胶体自然熟化一定时间；步骤四、胶体熟化后，再经预磨、造粒、烘干、研磨后制成非离子型固体聚丙烯酰胺。2.根据权利要求1所述的非离子型固体聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所述的功能性单体选自以下结构通式（Ⅰ）、（Ⅱ）中所示的化合物的一种或多种的复配： (Ⅰ) (Ⅱ)其中：R1表示或者；R2表示或者，R3、R4表示 或者 或者；另外，R1、R2、R3、R4不能同时都为。3.根据权利要求1所述的非离子型固体聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，在步骤二中，调节第一聚合液的温度调至
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5～5℃，pH值调至3.0～5.0，聚合液除氧至液相溶氧量低于0.1ppm；调整第三聚合液的温度调至
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5～5℃，pH值调至6.0～7.5，聚合液除氧至液相溶氧量低于0.1ppm；步骤三中，待第一聚合液温度达到一定值为5～10℃时，将第一聚合液、第二聚合液、第一偶氮引发剂同时打入配料釜，混合成第三聚合液。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤玉业，王勤，何国锋，方叔迈，龚敏杰，张璐，袁莉莉，
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：