含短鏈疏水單體的陽離子型聚丙烯酰胺乳液的制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陽離子型聚丙烯酰胺的制備方法，具體涉及一種含短鏈疏水單體的陽離子型聚丙烯酰胺乳液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯酰胺(PAM)是用途廣泛的水溶性高分子化合物，因為其良好的水溶性、優(yōu)異的絮凝性能被廣泛應用于絮凝、增稠、減阻、粘結(jié)等領域。聚丙烯酰胺是丙烯酰胺均聚物和各種共聚物的統(tǒng)稱，包括非離子型、陰離子型、陽離子型和兩性離子型，并均可以以液態(tài)、膠態(tài)、干粉等物理形態(tài)出現(xiàn)。陽離子型聚丙烯酰胺因陽離子基團的電荷吸附作用使其更加適用于污水處理、石油化工、造紙等領域。
[0003]根據(jù)應用的需要，研究者們在聚合物鏈段中引入各種功能性單體，從而制備出具有不同功能的聚丙烯酰胺，例如引入疏水單體，得到疏水改性陽離子型聚丙烯酰胺。
[0004]目前，陽離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)品主要是采用水溶液聚合法得到的干粉。但是干粉形態(tài)的陽離子型聚丙烯酰胺在生產(chǎn)過程中，由于高溫烘干和高速剪切會使高分子鏈降解和交聯(lián)，影響粉劑產(chǎn)品的溶解性和絮凝性。
[0005]關于液態(tài)形態(tài)的陽離子聚丙烯酰胺，中國專利文獻CN 104628938 A(申請?zhí)?01310540986.7)公開了一種疏水改性陽離子聚丙烯酰胺的制備，該方法以甲基丙烯酰氯和二甲氨基乙醇為原料首先制備甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，然后再與長鏈溴代烷反應得到具有表面活性的新型水溶性陽離子單體，最后采用疏水締合微多相水溶液共聚合方法制備疏水改性陽離子聚丙烯酰胺。該方法不需要加入其他表面活性劑，引入以無規(guī)微嵌段結(jié)構(gòu)分布的疏水基，展現(xiàn)出溶液性質(zhì)。該方法自己合成原料，用合成的原料再用于聚丙烯酰胺的合成，反應時間較長，工藝復雜；另外，該方法制得的是水溶液型聚丙烯酰胺而不是乳液型聚丙烯酰胺。
[0006]中國專利文獻CN 102286128 A(申請?zhí)?00910266643.X)公開了一種陽離子疏水締合聚丙烯酰胺“水包水”乳液，此陽離子疏水締合“水包水”乳液的組分包括單體(非離子單體、陽離子單體及帶有長碳鏈的疏水單體）、無機鹽、去離子水、穩(wěn)定劑及引發(fā)劑。非離子單體、陽離子單體和帶有長碳鏈的疏水單體在硫酸銨和硫酸鈉等無機鹽水溶液中利用超低分子量的陽離子共聚物作為穩(wěn)定劑的條件下共聚合，得到穩(wěn)定的“水包水”乳液，其粒徑較小，可以在水中迅速溶解，解決了目前疏水締合聚丙烯酰胺干粉難以溶解的問題。但該方法合成的乳液穩(wěn)定性較差，不容易長期保存。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種溶解性和流動性較好的含短鏈疏水單體的陽離子型聚丙烯酰胺乳液的制備方法。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種含短鏈疏水單體的陽離子型聚丙烯酰胺乳液的制備方法，包括以下步驟：①準備溶液A，稱取水溶性單體混合物、作為反應助劑的尿素和二亞乙基三胺五乙酸，將其加入去離子水中，攪拌均勻后，用pH調(diào)節(jié)劑將體系的pH值為3?4,得到溶液A備用;所述水溶性單體混合物由丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨組成，丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質(zhì)量比為60?64:16?18:1?3。
[0009]②準備溶液B，將短鏈疏水單體、陽離子乳化劑和白油混合均勻，得到溶液B備用。
[0010]③溶液A與溶液B混合，將步驟②準備的溶液B轉(zhuǎn)移至配有40°C?60°C恒溫油浴和攪拌裝置的反應容器中，在攪拌狀態(tài)下加入步驟①準備的溶液A，溶液A加入完畢后繼續(xù)攪摔40min?60min 〇
[0011]攪拌結(jié)束后，向反應容器中高純氮氣，高純氮氣通至反應容器中的液面以下，進行鼓泡吹氮20min?40min。
[0012]④向步驟③鼓泡吹氮結(jié)束后的反應容器中加入作為引發(fā)劑的2,2’_偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，控制油浴溫度恒定在40°C?60°C，開始聚合反應，反應3h?5h，反應結(jié)束后熟化，熟化后得到白色乳液，即為含短鏈疏水單體的陽離子型聚丙烯酰胺乳液。
[0013]上述步驟①中尿素的質(zhì)量為水溶性單體混合物總質(zhì)量的0.2%?0.4%，二亞乙基三胺五乙酸的質(zhì)量為水溶性單體混合物總質(zhì)量的0.02%?0.05%，去離子水與水溶性單體混合物的質(zhì)量比為70?80:20?30。
[〇〇14]上述步驟②中，所述短鏈疏水單體為丙烯酸甲酯，陽離子乳化劑為span-80,白油為10#白礦物油。
[0015]上述步驟②中，短鏈疏水單體的質(zhì)量為溶液A中水溶性單體混合物總質(zhì)量的1.5%?5%，陽離子乳化劑的質(zhì)量為溶液A中水溶性單體混合物總質(zhì)量的7%?12%;白油的質(zhì)量為溶液A中水溶性單體混合物總質(zhì)量的40%?60%。
[0〇16]上述步驟④中熟化是指將反應結(jié)束后的物料在反應溫度下保溫40min?lOOmin。
[0017]本發(fā)明具有積極的效果：
(1)本發(fā)明方法制備的是含短鏈疏水單體的陽離子型聚丙烯酰胺乳液，制備過程不需要高溫烘干和高速剪切，不會使高分子鏈降解和交聯(lián)，因此制得的乳液形態(tài)的聚丙烯酰胺的溶解性、流動性較好。且本發(fā)明一步合成即得到最終產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝簡單。
[0018](2)本發(fā)明在制備含短鏈疏水單體的陽離子聚丙烯酰胺乳液時，是在普通陽離子聚丙烯酰胺聚合物鏈段中引入短鏈疏水單體，由于疏水基團的憎水作用，使本發(fā)明制備的含短鏈疏水單體的陽離子型聚丙烯酰胺乳液產(chǎn)生了分子內(nèi)締合和分子間締合，這些特性使其在石油開采、污水處理、油墨造紙等行業(yè)展現(xiàn)出良好的應用前景;而由于加入的是短鏈疏水單體，使得本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品在溶解性能上面相比普通疏水改性陽離子型聚丙烯酰胺乳液更有優(yōu)勢，使用更快速、便捷。
【具體實施方式】
[〇〇19](實施例1)
本實施例的含短鏈疏水單體的陽離子型聚丙烯酰胺乳液的制備方法包括以下步驟：①準備溶液A。
[0020]稱取水溶性單體混合物、作為反應助劑的尿素和二亞乙基三胺五乙酸，將其加入去離子水中，攪拌均勻后，用pH調(diào)節(jié)劑將體系的pH值為3?4,得到溶液A備用。
[0021]所述水溶性單體混合物由丙烯酰胺(CAS N0.79-06-1)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（CAS N0.46830-22-2)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（CAS N0.5039-78-1)組成，丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質(zhì)量比為60?64:16?18:1?3〇
[〇〇22]稱取的尿素的質(zhì)量為水溶性單體混合物總質(zhì)量的0.2%?0.4%，稱取的二亞乙基三胺五乙酸的質(zhì)量為水溶性單體混合物總質(zhì)量的0.02%?0.05%。所用的去離子水與水溶性單體混合物的質(zhì)量比為70?80:20?30。
[〇〇23]所述pH調(diào)節(jié)劑為片堿(NaOH)和磷酸，均為工業(yè)級。
[〇〇24]本實施例中分別稱取97g丙烯酰胺、27.5g丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、1.5g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、〇.36g尿素、0.03g二亞乙基三胺五乙酸，加入305g去離子水中，攪拌均勻后，用片堿和磷酸將體系的pH值為3.6，得到溶液A備用。
[0025]②準備溶液B。
[0026]將短鏈疏水單體、陽離子乳化劑和白油混合均勻，得到溶液B備用；短鏈疏水單體的質(zhì)量為溶液A中水溶性單體混合物總質(zhì)量的1.5%?5%，陽離子乳化劑的質(zhì)量為溶液A中水溶性單體混合物總質(zhì)量的7%?12%;白油的質(zhì)量為溶液A中水溶性單體混合物總質(zhì)量的40%?60%〇
[0027]所述短鏈疏水單體為丙烯酸甲酯，陽離子乳化劑為Span-80,白油為10#白礦物油。
[〇〇28]本實施例中將2.5g丙烯酸甲酯、10g span-80與70gl0#白礦物油混合均勻后得到溶液B備用。
[〇〇29]③溶液A與溶液B混合。
[〇〇3〇]將步驟②準備的溶液B轉(zhuǎn)移至配有45°C恒溫油浴和攪拌