一种复合型阴离子改性聚丙烯酸盐絮凝剂乳液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及水溶性高分子乳液聚合物技术领域，具体涉及一种复合型阴离子改性聚丙烯酸盐絮凝剂乳液及其制备方法和应用。制备方法包括（1）水相制备、（2）油相制备、（3）混合乳化、（4）反相乳液聚合、（5）乳液单体改性、（6）乳液后处理；复合型阴离子改性聚丙烯酸盐絮凝剂乳液可用于赤泥沉降洗涤过程。本发明专利技术增加絮凝增强聚合助剂、结构功能单体和乳液单体改性工艺，最大限度增加了活性组分含量、丰富了单体官能团，使得絮凝剂长链分子的分子量更大、架桥能力和电性中和性能增强，提高了低铝硅比的一水硬铝石矿适用性和氧化铝生产的经济性。硬铝石矿适用性和氧化铝生产的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型阴离子改性聚丙烯酸盐絮凝剂乳液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水溶性高分子乳液聚合物
，具体涉及一种复合型阴离子改性聚丙烯酸盐絮凝剂乳液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前氧化铝生产工艺均为碱法，其中以拜耳法为主。经过破碎后的铝土矿原矿浆通过溶出器溶出后形成溶出矿浆，由于溶出矿浆浓度较大，需要稀释后再进行沉降分离，形成固、液两相，其中固体物料即为赤泥，赤泥经过多次洗涤后被运往赤泥堆场；液体物料为粗液，进入叶滤机进一步除去夹带的赤泥，得到铝酸钠精液，精液进入分解车间等后续工段。
[0003]赤泥与铝酸钠精液的快速分离与否是制约氧化铝生产能力、产品质量的关键环节。目前，国内外氧化铝行业均是通过添加一定比例的絮凝剂来实现赤泥的快速沉降分离。在絮凝剂的作用下，悬浮在系统的赤泥微粒被吸附、电性中和、架桥，团聚形成大颗粒而沉降。
[0004]虽然我国铝土矿资源丰富，但矿石组成主要为一水硬铝石，铝硅比（A/S）普遍较低，三氧化二铁等杂质含量高（1.5%左右）。因此，赤泥沉降分离工序需要更为严格的工艺控制，这对现有絮凝剂产品形成了新的挑战。现有氧化铝絮凝剂以阴离子聚丙酰胺、聚丙烯酸钠等为主，这些絮凝剂普遍存在合成技术简单、结构单一、活性含量低、改性官能团在絮凝剂中占比较低的问题，导致絮凝剂添加用量大、沉降效果不佳、稳定性差，使用效果达不到预期，甚至出现多种絮凝剂同时使用的情况。

技术实现思路

[0005]针对现有氧化铝絮凝剂产品溶解性差、产品用量大和沉降稳定性差，特别是对一水硬铝石矿赤泥沉降洗涤过程使用效果不佳的技术问题，本专利技术提供一种复合型阴离子改性聚丙烯酸盐絮凝剂乳液及其制备方法和应用，增加絮凝增强聚合助剂、结构功能单体和乳液单体改性工艺，最大限度增加了活性组分含量、丰富了单体官能团，使得絮凝剂长链分子的分子量更大、架桥能力和电性中和性能增强，提高了低铝硅比的一水硬铝石矿适用性和氧化铝生产的经济性。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种复合型阴离子改性聚丙烯酸盐絮凝剂乳液的制备方法，包括如下步骤：（1）水相制备：首先将丙烯酸与碱性物质中和，控制pH值在6.5
‑
8.0范围，得到丙烯酸盐，然后加入絮凝增强聚合助剂、结构功能单体、单体改性剂、防交联助剂、分子量调节剂、金属离子螯合剂，在水中搅拌溶解，得到水相；其中絮凝增强聚合助剂的制备方法为：将丙烯酸、长链含氢键单体、甲苯磺酸、对苯二酚按照摩尔比1
‑
5：1
‑
2：3.5
‑
5：1
‑
10
投料，控制反应温度为60
‑
90℃，反应时间为2
‑
6小时，反应后物料经过阴离子交换树脂、减压蒸馏精制，最终得到絮凝增强聚合助剂；（2）油相制备：将油相溶剂、复合乳化剂、聚合稳定剂、引发剂搅拌溶解，得到油相；（3）混合乳化：将水相滴加到油相中，混合后剪切搅拌，然后排出物料中的氧气；（4）反相乳液聚合：向除氧后的物料中加入氧化剂，搅拌混合后滴加还原引发剂，升温进行聚合反应；（5）乳液单体改性：向反应后物料中加入羟肟酸改性剂，得到改性后半成品乳液；（6）乳液后处理：改性后半成品乳液降温后加入破乳剂，即得。
[0007]进一步的，步骤（1）的中和温度不超过50℃，优选为25
‑
50℃。
[0008]进一步的，以重量份数计，步骤（1）中各原料用量如下：去离子水30
‑
90重量份、丙烯酸80
‑
150重量份、碱性物质85
‑
135重量份、絮凝增强聚合助剂4
‑
7.5重量份、结构功能单体15
‑
58重量份、单体改性剂5
‑
12重量份、防交联助剂0.05
‑
0.5重量份、分子量调节剂0.005
‑
0.05重量份、金属离子螯合剂0.1
‑
2.5重量份。
[0009]进一步的，步骤（1）中，碱性物质包括氨水和第二组分，第二组分为NaOH（液体或固体）、KOH、碳酸钠、碳酸氢钠中的任一种；氨水中氨与第二组份中碱性化合物的质量比为（2：3）
‑
（9：1）。
[0010]结构功能单体为丙烯酰胺、衣康酸单甲酯、对甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、磺酸类阴离子单体中的一种或几种；单体改性剂为苯基丙烯基羟肟酸；防交联助剂为脂肪酸钠或尿素；分子量调节剂为次亚磷酸钠、四氯甲烷、脂肪硫醇、十二烷基硫醇中的任一种；金属离子螯合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、二乙烯三胺五乙酸五钠中的任一种。
[0011]进一步的，絮凝增强聚合助剂制备所使用的丙烯酸为含量60%
‑
99.5%规格的丙烯酸。
[0012]进一步的，絮凝增强聚合助剂制备所使用的长链含氢键单体为甲基丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、十八烷基乙烯基醚、C12
‑
C18脂肪醇聚氧基乙烯醚类中的一种或几种。
[0013]进一步的，步骤（2）的混合温度为15
‑
35℃。
[0014]进一步的，以重量份数计，步骤（2）中各原料用量如下：油相溶剂80
‑
150重量份、复合乳化剂10.5
‑
25重量份、聚合稳定剂0.5
‑
2.5重量份、引发剂0.085
‑
0.135重量份。
[0015]进一步的，步骤（2）中，油相溶剂为液体石蜡、白油、溶剂油、环己烷中的一种或几种；复合乳化剂包括质量比为0.2
‑
2：1的司盘类乳化剂和吐温类乳化剂，司盘类乳化剂可以为司盘20、司盘60、司盘80、司盘85中的一种或几种，吐温类乳化剂可以为吐温20、吐温60、吐温80中的一种或几种，复合乳化剂满足HLB值为5
‑
9；聚合稳定剂为Hypermer B246SF、Hypermer 1599、Hypermer 2234、Hypermer 2296、Hypermer 2524中的一种或几种；引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮
二异丙基咪唑啉、偶氮二氰基戊酸中的一种或几种。
[0016]进一步的，步骤（3）混合乳化的具体方法为：控制水相以50mL
‑
300L/min的滴加速度加入油相中，混合完成后将物料剪切搅拌20
‑
60分钟，使剪切后物料乳化粘度达到500cPs以上（优选500
‑
2500cPs），使用惰性气体（优选氮气）吹扫30
‑
90分钟以排出物料中的氧气。
[0017]进一步的，步骤（4）反相乳液聚合的具体方法为：向除氧后的物料中加入0.001
‑
0.002重量份的氧化剂，搅拌混合5
‑
30分钟后滴加0.0001
‑
0.0008重量份的还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合型阴离子改性聚丙烯酸盐絮凝剂乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）水相制备：首先将丙烯酸与碱性物质中和，控制pH值在6.5
‑
8.0范围，得到丙烯酸盐，然后加入絮凝增强聚合助剂、结构功能单体、单体改性剂、防交联助剂、分子量调节剂、金属离子螯合剂，在水中搅拌溶解，得到水相；其中絮凝增强聚合助剂的制备方法为：将丙烯酸、长链含氢键单体、甲苯磺酸、对苯二酚按照摩尔比1
‑
5：1
‑
2：3.5
‑
5：1
‑
10投料，控制反应温度为60
‑
90℃，反应时间为2
‑
6小时，反应后物料经过阴离子交换树脂、减压蒸馏精制，最终得到絮凝增强聚合助剂；（2）油相制备：将油相溶剂、复合乳化剂、聚合稳定剂、引发剂搅拌溶解，得到油相；（3）混合乳化：将水相滴加到油相中，混合后剪切搅拌，然后排出物料中的氧气；（4）反相乳液聚合：向除氧后的物料中加入氧化剂，搅拌混合后滴加还原引发剂，升温进行聚合反应；（5）乳液单体改性：向反应后物料中加入羟肟酸改性剂，得到改性后半成品乳液；（6）乳液后处理：改性后半成品乳液降温后加入破乳剂，即得。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以重量份数计，步骤（1）中各原料用量如下：去离子水30
‑
90重量份、丙烯酸80
‑
150重量份、碱性物质85
‑
135重量份、絮凝增强聚合助剂4
‑
7.5重量份、结构功能单体15
‑
58重量份、单体改性剂5
‑
12重量份、防交联助剂0.05
‑
0.5重量份、分子量调节剂0.005
‑
0.05重量份、金属离子螯合剂0.1
‑
2.5重量份；碱性物质包括氨水和第二组分，第二组分为NaOH、KOH、碳酸钠、碳酸氢钠中的任一种；结构功能单体为丙烯酰胺、衣康酸单甲酯、对甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、磺酸类阴离子单体中的一种或几种；单体改性剂为苯基丙烯基羟肟酸；防交联助剂为脂肪酸钠或尿素；分子量调节剂为次亚磷酸钠、四氯甲烷、脂肪硫醇、十二烷基硫醇中的任一种；金属离子螯合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、二乙烯三胺五乙酸五钠中的任一种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，絮凝增强聚合助剂制备所使用的长链含氢键单体为甲基丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、十八烷基乙烯基醚、C12
‑
C18脂肪醇聚氧基乙烯醚类中的一种或几种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以重量份数计，步骤（2）中各原料用量如下：油相溶剂80
‑
150重量份、复合乳化剂10.5

【专利技术属性】
技术研发人员：戚鑫鑫，吕绍华，于猛，左臣盛，董岳，王文文，薛连宁，
申请(专利权)人：滨州恒一新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：