一种氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂的制备方法：采用丙烯酰胺与丙烯酸为聚合单体，以白油为连续相，水为分散相，以脂肪酸异丙醇酰胺为乳化剂，采用分段氧化还原引发体系，得到分子量高的聚合物；将得到的聚合物乳液在强碱性条件下与硫酸羟胺反应，在油性抗降解稳定剂和水性抗降解稳定剂存在下，制得到高分子量的含氧肟酸基团的改性聚合物乳液产品。该产品作为絮凝剂广泛应用于氧化铝生产、污水处理等领域，性能稳定、分子量高、添加量小、沉降速度快、上清液澄清透明。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了：采用丙烯酰胺与丙烯酸为聚合单体，以白油为连续相，水为分散相，以脂肪酸异丙醇酰胺为乳化剂，采用分段氧化还原引发体系，得到分子量高的聚合物；将得到的聚合物乳液在强碱性条件下与硫酸羟胺反应，在油性抗降解稳定剂和水性抗降解稳定剂存在下，制得到高分子量的含氧肟酸基团的改性聚合物乳液产品。该产品作为絮凝剂广泛应用于氧化铝生产、污水处理等领域，性能稳定、分子量高、添加量小、沉降速度快、上清液澄清透明。【专利说明】
本专利技术属于高分子合成
，涉及一种氧化铝生产用水溶性聚丙烯酰胺反相乳液赤泥沉降絮凝剂的制备方法，具体涉及。
技术介绍
氧化铝生产中，大量赤泥与铝酸钠溶液的沉降分离是非常关键的工序，因此选择质优价廉的高效絮凝剂尤为重要。目前国产的常规聚丙烯酰胺絮凝剂普遍存在添加量大、沉降速度慢、上清液透明度差等问题，难以满足要求。赤泥具有强碱性，赤泥中大部分矿物粒子表面普遍存在大量的铁，很难用常规的絮凝剂除去，而氧肟酸官能团对过渡金属元素、特别是铁有很强的螯合作用，因此氧肟酸改性的超高分子量的聚丙烯酰胺可以迅速而牢固地吸附在赤泥粒子表面，形成较大的絮团，使赤泥达到快速沉降，清液层澄清度好。CN101220104A公开了一种含氧肟酸结构聚合物反相乳液的制备方法:首先采用氧化还原引发体系、丙烯酸钠与丙烯酰胺在反相乳液中共聚，煤油为连续相，失水山梨醇油酸酯和辛基酚聚氧乙烯醚为复合乳化剂，水为分散相，过硫酸钾为氧化剂，得到水溶性聚合物；然后在强碱条件下、于反相乳液中，用羟胺对聚合物改性，引入氧肟酸基团，得到含氧肟酸结构的丙烯酰胺聚合物。然而 由于改性在强碱条件下进行，制备的乳液稳定性和流动性不佳，不能形成均相稳定乳液；同时由于聚合物在氧肟化改性过程中牺牲相当一部分分子量、得到的聚合物分子量不够高，从而导致絮凝剂的絮凝效果仍不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂的制备方法，以解决现有制备方法中存在的絮凝剂分子量低、乳液稳定性不佳、絮凝效果差的问题。本专利技术的技术方案如下:，该方法包括:(一)聚合过程:采用丙烯酰胺与丙烯酸为聚合单体，以白油为连续相，水为分散相，脂肪酸异丙醇酰胺为乳化剂，以及有/无HLB=5-8的其他乳化剂配合使用，采用分段氧化还原引发体系，在15°C -50°C下发生聚合反应，反应时间6-8h，得到的聚合产物为粘均分子量约1500万的油包水型稳定胶液；(二)氧肟化改性:将乳化剂、油性抗降解稳定剂加入白油中，分散均匀后加入上述聚合产物中，再在强碱条件下将其与加入了水性抗降解稳定剂的羟胺水溶液在40°C -60°C进行氧肟化改性反应4-5h，再升温至80°C反应l_3h，得到略粘稠稳定乳液；(三)转相过程:将氧肟化改性得到的稳定乳液在乳化剂存在下转相，得到水包油型氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂。本专利技术提供的制备方法，主要针对现有制备方法合成的产品所存在的缺陷，重点在聚合反应中选择适宜乳化剂、分段氧化还原反应引发剂选用及操作条件控制、以及氧肟化改性反应中选用油性和水性两类抗降解稳定剂并确定了适宜的操作条件，从而获得了理想的高分子量含氧肟酸基团的聚丙烯酰胺乳液絮凝剂，实现了本专利技术的目的。本专利技术较优选的技术方案如下:(一)、聚合过程(I)、制备反相乳液油相的制备:搅拌下将乳化剂加入白油中，使其分散均匀、充分溶解，得到透明澄清的油相。乳化剂与白油的加入量是本领域技术人员所熟知的，例如:乳化剂的加入量占乳液总质量1_4%，白油的加入量占乳液总质量18-26%。水相的制备:将丙烯酰胺和丙烯酸混合、搅拌溶解于去离子水中，用氢氧化钠水溶液调节溶液的PH值至6-8.5，加入少量的乙二胺四乙酸二钠、尿素、无水硫酸钠和/或硫酸亚铁铵等助剂，搅拌溶解均匀，得到共聚单体的水相。上述各物料的加入量是本领域技术人员所熟悉的，例如丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为2-5:1，丙烯酰胺和丙烯酸与水的质量比为1:1-3，其他助剂加入量(以乳液总质量计)分别为乙二胺四乙酸二钠0.01-0.08%,尿素0.04%-0.4%，无水硫酸钠0.1-0.5%，硫酸亚铁铵0-0.0002%。制备反相乳液:将水相缓慢地加入高速搅拌的油相中，加毕、继续搅拌5-10min，形成略粘稠的油包水型淡黄色反相乳液；搅拌下向反相乳液中通入氮气、去除反应体系中的氧并保证聚合反应始终在氮气氛围下进行。(2)、聚合反应室温下，先向反相乳液中加入占乳液总质量0.0005-0.005%的叔丁基过氧化氢和0.0008-0.005%过硫酸钾；当乳液有明显温升时，加入占乳液总质量0.005-0.05%的环偶氮脒类引发剂VA-044，于15-40°C聚合反应4-5h ;再升温至50°C，加入占乳液总质量0.00001-0.00005%双氧水引发剂，保温反应l_3h ;最后加入0.2-3%的焦亚硫酸钠，使聚合单体反应完全，得到略粘稠淡黄色的稳定胶液。该稳定胶液的粘均分子量约为1500万。上述聚合过程采用的乳化剂以脂肪酸异丙醇酰胺类乳化剂为主，所述的脂肪酸异丙醇酰胺类乳化剂主要为C16-C18饱和或不饱和脂肪酸异丙醇酰胺类乳化剂，优选C18不饱和脂肪酸异丙醇酰胺；当加入其他HLB=5-8的乳化剂配合使用时，其他可选用的乳化剂为山梨醇酐单油酸酯(SPAN-80)、山梨醇酐三油酸酯(SPAN-85)、山梨醇酐单棕榈酸酯(SPAN-40 )、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(TWEEN-80 )、脂肪醇聚氧乙醚系列(例如AE0-2、AE0-3、AE0-7等)、壬基酚聚氧乙烯醚系列(例如NP_4、NP_7等)、油醇聚氧乙烯醚系列(例如V0-2、V0-3、V0-5等)、脂肪胺聚氧乙烯醚(例如AC-1203、1205、1805等)等中的一种或几种。聚合反应过程中优选以下复合乳化剂=C18不饱和脂肪酸异丙醇酰胺与选自脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或(任意比例的)几种其他乳化剂所组成的复合乳化剂，其中脂肪酸异丙醇酰胺与其他乳化剂的质量比为10-20:1。聚合反应中，进一步优选在室温条件下引发聚合，分段加入占乳液总质量0.001-0.003%的叔丁基过氧化氢和0.001-0.005%的过硫酸钾，0.01-0.04%的VA-044，以及0.00001-0.00003%的双氧水。各加料量均为折百后计量加入。(二 )、氧肟化改性(I)、高速搅拌下将含有氧肟化改性用乳化剂和油性抗降解稳定剂的白油缓慢加入聚合反应制得的稳定胶液中，得到油包水型乳状液。白油加入量为稳定胶液质量的5-20%,白油中氧肟化改性用乳化剂含量为白油质量的2-7%，油性抗降解稳定剂含量为白油质量的0.5-2%。(2)、将水性抗降解稳定剂加入浓度为30%_50%的硫酸羟胺水溶液中，硫酸羟胺与丙烯酰胺的摩尔比为0.1-1:1，水性抗降解稳定剂的加入量为未改性聚合物胶液质量的1-8% ;再将30%-50%的氢氧化钠溶液缓慢加入上述硫酸羟胺溶液中，搅拌均匀，控制温度在300C以下，调节溶液的pH为11-13，得到稳定的羟胺水溶液。(3)、将羟胺水溶液缓慢加入油包水型乳状液中，滴加过程中快速搅拌使其分散均匀，加毕室温下继续搅拌0.5-lh，使乳液充分乳化；氮气保护下低速搅拌，控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：（一）聚合过程：采用丙烯酰胺与丙烯酸为聚合单体，以白油为连续相，水为分散相，脂肪酸异丙醇酰胺为乳化剂，以及有/无HLB=5?8的其他乳化剂配合使用，采用分段氧化还原引发体系，在15℃?50℃下发生聚合反应，反应时间6?8h；（二）氧肟化改性：将乳化剂、油性抗降解稳定剂加入白油中，分散均匀后滴加入上述聚合产物中，再在强碱条件下将其与加入了水性抗降解稳定剂的羟胺水溶液在40℃?60℃氧肟化改性反应4?5h，再升温至80℃反应1?3h；（三）转相过程：将氧肟化改性得到的产物在乳化剂存在下转相，得到水包油型氧肟酸改性聚丙烯酰胺乳液絮凝剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪庆，黄成田，王远，孙慧，徐亚男，沈丽红，
申请(专利权)人：中国中化股份有限公司，沈阳化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：