專(zhuān)利名稱(chēng)：酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚丙烯酰胺水包水乳液的合成技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種酸變性淀粉 接枝聚丙烯酰胺水包水乳液及其合成方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯酰胺(PAM)在美國(guó)和西歐的主要應(yīng)用領(lǐng)域是水處理，日本的最大 應(yīng)用領(lǐng)域則是造紙工業(yè)。PAM在我國(guó)石油、水處理和造紙三大行業(yè)中的應(yīng)用尤 顯重要。
傳統(tǒng)使用的PAM—般是水溶液、粉末狀或油包水乳液，它們?cè)诤铣煞椒ê?使用時(shí)均存在明顯的缺陷水溶液PAM固含量比較低，且相對(duì)分子質(zhì)量不易控 制，成本高；粉末狀PAM生產(chǎn)時(shí)需要專(zhuān)門(mén)的干燥設(shè)備，使用時(shí)需要高速攪拌和 加熱，耗時(shí)費(fèi)力；油包水乳液PAM分散在油中，使用后造成了水系統(tǒng)和環(huán)境的 污染。由此傳統(tǒng)的PAM自身存在的缺陷使其在石油、水處理、造紙等行業(yè)中的 應(yīng)用受到一定的限制。例如淀粉接枝聚丙烯酰胺油包水乳液的制備方法，存在 對(duì)環(huán)境造成二次污染的缺點(diǎn)。例如聚丙烯酰胺水包水乳液及其制備方法，其僅 采用丙烯酰胺作為單體，價(jià)格比淀粉昂貴。因此尋找更加環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的PAM合 成方法成為各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述技術(shù)缺陷，目的是提供一種無(wú)環(huán)境二次污染、成本低、 接枝效率及產(chǎn)率高的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液及其合成方法。 為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
第一步按質(zhì)量比將無(wú)機(jī)酸玉米淀粉去離子水為l: (1.5~4) : (1.5~4) 混合均勻，在40 7(TC條件下于反應(yīng)釜中攪拌2 6小時(shí)，冷卻；再邊攪拌邊加入 堿溶液于反應(yīng)釜中至PI^7，干燥后即得酸變性淀粉；
第二步按質(zhì)量比將輔助穩(wěn)定劑無(wú)機(jī)鹽穩(wěn)定劑酸變性淀粉去離子 水為l : (4~6) : (7~10) : (2~5) : (35~50)混合均勻置于另一個(gè)反應(yīng)釜
中，在室溫條件下通入氮?dú)?0 40分鐘，在70 90。C條件下于該反應(yīng)釜中攪拌保 溫0.5 1.5小時(shí)，并自然冷卻至35 70。C，得到酸變性淀粉乳液；第三步按引發(fā)劑:輔助穩(wěn)定劑的質(zhì)量比為(0.01 0.03) : 1，將引發(fā)劑加入 第二步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉乳液中，在35 70。C條件下攪拌5 20 分鐘，得到酸變性淀粉自由基乳液；
第四步按單體丙烯酰胺輔助穩(wěn)定劑的質(zhì)量比為(3 9) : 1，將單體丙
烯酰胺加入第三步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉自由基乳液中，在35 70。C 條件下攪拌3 6小時(shí)，冷卻后得到酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液。 所述的無(wú)機(jī)酸為硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸中的一種。
所述的穩(wěn)定劑為聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、聚丙烯酰胺基丙基二甲基
芐基氯化銨、聚乙二醇、聚甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨中的一種。
所述的輔助穩(wěn)定劑為十二垸基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基
苯磺酸鈉、二異丙基萘磺酸鈉中的一種。
所述的無(wú)機(jī)鹽為硫酸銨、硫酸鉀、磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種。 所述的引發(fā)劑為硝酸鈰銨、高錳酸鉀、過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨中的一種。 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的輔助穩(wěn)定劑為一種表面活性劑，它能使
連續(xù)相稠化，避免顆粒凝聚。
水包水乳液能將水溶性聚合物分散在水相中，使用時(shí)不會(huì)造成環(huán)境污染。 采用的酸變性淀粉是對(duì)玉米淀粉進(jìn)行了無(wú)機(jī)酸酸化處理，降低玉米淀粉的
分子量，使玉米淀粉分子更好溶解在水中，增加玉米淀粉分子與丙烯酰胺單體
接觸的機(jī)率，從而提高了產(chǎn)品的接枝效率及產(chǎn)率。
玉米淀粉資源豐富，價(jià)格低廉，經(jīng)酸化處理的酸變性淀粉基天然高分子絮
凝劑具有電荷密度高、絮凝效果好、無(wú)毒、可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，故作為淀粉接
枝聚丙烯酰胺水包水乳液的原料成本低。 因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
(1) 無(wú)機(jī)酸酸化處理淀粉，提高了淀粉接枝聚丙烯酰胺的接枝效率及產(chǎn)率；
(2) 水包水反應(yīng)體系，制得的淀粉接枝產(chǎn)物溶解性好；
(3) 連續(xù)相為水相，不會(huì)形成二次污染；
(4) 玉米淀粉成本低，產(chǎn)品性?xún)r(jià)比高。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)保護(hù)范圍的限制實(shí)施例l
一種酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液及其合成方法。合成步驟如下 第一步按質(zhì)量比將硝酸玉米淀粉去離子水為l: (1.5~2) : (3 4)混合 均勻，在60 7(TC條件下于反應(yīng)釜中攪拌5 6小時(shí)，冷卻；再邊攪拌邊加入堿溶 液于反應(yīng)釜中至PH-7，干燥后即得酸變性淀粉；
第二步按質(zhì)量比將十二院基硫酸鈉硫酸銨聚丙烯酰氧乙基三甲基氯 化銨酸變性淀粉去離子水為l : (5.5~6) : (9~10) : (4~5) : (43 50) 混合均勻置于另一個(gè)反應(yīng)釜中，在室溫條件下通入氮?dú)?0 40分鐘，在80 9(TC 條件下于該反應(yīng)釜中攪拌保溫1.2 1.5小時(shí)，并自然冷卻至60 7(TC，得到酸變性 淀粉乳液；
第三步按硝酸鈰銨十二垸基硫酸鈉的質(zhì)量比為(0.025 0.03) : 1，將硝 酸鈰銨加入第二步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉乳液中，在60 70。C條件 下攪拌15 20分鐘，得到酸變性淀粉自由基乳液；
第四步按單體丙烯酰胺十二垸基硫酸鈉質(zhì)量比為(7~9) : 1，將單體 丙烯酰胺加入第三步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉自由基乳液中，在60 7(TC條件下攪拌5 6小時(shí)，冷卻后得到酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液。
本實(shí)施例合成的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液，經(jīng)檢測(cè)接枝效 率為95.05 97.23%;產(chǎn)率91.52-93.45%。 實(shí)施例2
一種酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液及其合成方法。合成步驟如下
第一步按質(zhì)量比將硫酸玉米淀粉去離子水為l: (2~3) : (2~3)混合 均勻，在50 6(TC條件下于反應(yīng)釜中攪拌3 5小時(shí)，冷卻；再邊攪拌邊加入堿溶 液于反應(yīng)釜中至PH-7，干燥后即得酸變性淀粉；
第二步按質(zhì)量比將十六垸基三甲基溴化銨硫酸鉀聚丙烯酰胺基丙基 二甲基芐基氯化銨酸變性淀粉去離子水為l : (5~5.5) : (8~9) : (3~4) :(37 43)混合均勻置于另一個(gè)反應(yīng)釜中，在室溫條件下通入氮?dú)?0 30分鐘， 在70 80。C條件下于該反應(yīng)釜中攪拌保溫0.8 1.2小時(shí)，并自然冷卻至50 6(TC，
得到酸變性淀粉乳液；
第三步:按高錳酸鉀十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比為(0.02 0.025) : 1，將高錳酸鉀加入第二步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉乳液中，在50 6(TC 條件下攪拌10 15分鐘，得到酸變性淀粉自由基乳液；
第四步按單體丙烯酰胺十六烷基三甲基溴化銨質(zhì)量比為(5~7) : 1， 將單體丙烯酰胺加入第三步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉自由基乳液中， 在50 6(TC條件下攪拌4 5小時(shí)，冷卻后得到酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水 乳液。
本實(shí)施例合成的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液，經(jīng)檢測(cè)接枝效 率為94.26~96.37%;產(chǎn)率90.02~92.56%。 實(shí)施例3
一種酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液及其合成方法。合成步驟如下
第一步按質(zhì)量比將鹽酸玉米淀粉去離子水為l: (3~4) : (1.5~2)混合 均勻，在40 50'C條件下于反應(yīng)釜中攪拌2 3小時(shí)，冷卻；再邊攪拌邊加入堿溶 液于反應(yīng)釜中至PH^7，干燥后即得酸變性淀粉；
第二步按質(zhì)量比將十二垸基苯磺酸鈉磷酸氫二鈉聚乙二醇酸變性 淀粉去離子水為l: (4~5.5) : (7 8) : (2~3) : (35~37)混合均勻置于 另一個(gè)反應(yīng)釜中，在室溫條件下通入氮?dú)?0 40分鐘，在70 80'C條件下于該反 應(yīng)釜中攪拌保溫0.5 0.8小時(shí)，并自然冷卻至35 5(TC，得到酸變性淀粉乳液；
第三步按過(guò)氧化氫十二垸基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為(0.01-0.02) : 1，將過(guò) 氧化氫加入第二歩所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉乳液中，在35 5(TC條件 下攪拌5 10分鐘，得到酸變性淀粉自由基乳液；
第四步按單體丙烯酰胺十二垸基苯磺酸鈉質(zhì)量比為(3~5) :l，將單
體丙烯酰胺加入第三步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉自由基乳液中，在
35 5(TC條件下攪拌3 4小時(shí)，冷卻后得到酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳 液。
本實(shí)施例合成的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液，經(jīng)檢測(cè)接枝效 率為95.61~97.28%;產(chǎn)率90.78 93.43%。 實(shí)施例4
一種酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液及其合成方法。合成步驟如下-第一步按質(zhì)量比將磷酸玉米淀粉去離子水為l: (2.5 3.5) : (2~3.5)混合均勻，在55 65'C條件下于反應(yīng)釜中攪拌4 5小時(shí)，冷卻；再邊攪拌邊加入 堿溶液于反應(yīng)釜中至PH^7，干燥后即得酸變性淀粉；
第二步按質(zhì)量比將二異丙基萘磺酸鈉硫酸鈉聚甲基丙烯酰氧丙基三
甲基氯化銨酸變性淀粉去離子水為l : (4.5 5.5) : (8 9.5) : (3~4.5) :G8 46)混合均勻置于另一個(gè)反應(yīng)釜中，在室溫條件下通入氮?dú)?0 30分鐘， 在80 9(TC條件下于該反應(yīng)釜中攪拌保溫0.6 1.3小時(shí)，并自然冷卻至39 62'C， 得到酸變性淀粉乳液；
第三步按過(guò)硫酸銨二異丙基萘磺酸鈉的質(zhì)量比為(0.015~0.025) : 1，將 過(guò)硫酸銨加入第二步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉乳液中，在39 62"C條 件下攪拌8 12分鐘，得到酸變性淀粉自由基乳液；
第四步按單體丙烯酰胺二異丙基萘磺酸鈉質(zhì)量比為(4~8) :1，將單 體丙烯酰胺加入第三步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉自由基乳液中，在 39 62i:條件下攪拌3 5小時(shí)，冷卻后得到酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳 液。
本實(shí)施例合成的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液，經(jīng)檢測(cè)接枝效 率為96.31~98.39%;產(chǎn)率91.67-94.81%。
本具體實(shí)施方式
的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)機(jī)酸酸化處理淀粉后，提高了淀粉接枝聚 丙烯酰胺的接枝效率及產(chǎn)率；水包水反應(yīng)體系，制得的淀粉接枝產(chǎn)物溶解性好； 連續(xù)相為水相，不會(huì)形成二次污染；玉米淀粉成本低，產(chǎn)品性?xún)r(jià)比高。
權(quán)利要求
1、一種酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液的合成方法，其特征在于第一步按質(zhì)量比將無(wú)機(jī)酸∶玉米淀粉∶去離子水為1∶(1.5～4)∶(1.5～4)混合均勻，在40～70℃條件下于反應(yīng)釜中攪拌2～6小時(shí)，冷卻；再邊攪拌邊加入堿溶液于反應(yīng)釜中至PH＝7，干燥后即得酸變性淀粉；第二步按質(zhì)量比將輔助穩(wěn)定劑∶無(wú)機(jī)鹽∶穩(wěn)定劑∶酸變性淀粉∶去離子水為1∶(4～6)∶(7～10)∶(2～5)∶(35～50)混合均勻置于另一個(gè)反應(yīng)釜中，在室溫條件下通入氮?dú)?0～40分鐘，在70～90℃條件下于該反應(yīng)釜中攪拌保溫0.5～1.5小時(shí)，并自然冷卻至35～70℃，得到酸變性淀粉乳液；第三步按引發(fā)劑∶輔助穩(wěn)定劑的質(zhì)量比為(0.01～0.03)∶1，將引發(fā)劑加入第二步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉乳液中，在35～70℃條件下攪拌5～20分鐘，得到酸變性淀粉自由基乳液；第四步按單體丙烯酰胺∶輔助穩(wěn)定劑的質(zhì)量比為(3～9)∶1，將單體丙烯酰胺加入第三步所述的反應(yīng)釜及所得到的酸變性淀粉自由基乳液中，在35～70℃條件下攪拌3～6小時(shí)，冷卻后得到酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液。
2、 按權(quán)利要求l所述的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液的合成方法，其特征在于所述的無(wú)機(jī)酸為硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸巾的一種。
3、 按權(quán)利要求l所述的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液的合成方法，其特征在于所述的穩(wěn)定劑為聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、聚丙烯酰胺基丙基二甲基節(jié)基氯化銨、聚乙二醇、聚甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨中的一種。
4、 按權(quán)利要求l所述的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液的合成方法，其特征在于所述的輔助穩(wěn)定劑為十二烷基硫酸鈉、十六垸基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、二異丙基萘磺酸鈉中的一種。
5、 按權(quán)利要求l所述的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液的合成方法，其特征在于所述的無(wú)機(jī)鹽為硫酸銨、硫酸鉀、磷酸氫二鈉、硫酸鈉中的一種。
6、按權(quán)利要求l所述的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液的合成方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為硝酸鈰鉸、高錳酸鉀、過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨中的一種。
7、按權(quán)利要求1 6項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液的合成方法所合成的酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液及其合成方法。先按質(zhì)量比將無(wú)機(jī)酸∶玉米淀粉∶去離子水為1∶(1.5～4)∶(1.5～4)混合，在40～70℃條件下于反應(yīng)釜中攪拌2～6小時(shí)，冷卻；再加入堿溶液于反應(yīng)釜中至PH＝7，干燥后得酸變性淀粉。再按質(zhì)量比將輔助穩(wěn)定劑∶無(wú)機(jī)鹽∶穩(wěn)定劑∶酸變性淀粉∶去離子水為1∶(4～6)∶(7～10)∶(2～5)∶(35～50)混合置于另一個(gè)反應(yīng)釜中，通入氮?dú)?，?0～90℃條件下攪拌保溫0.5～1.5小時(shí)，并自然冷卻至35～70℃。然后加入引發(fā)劑，在35～70℃條件下攪拌5～20分鐘。最后加入單體丙烯酰胺按，在35～70℃條件下攪拌3～6小時(shí)，冷卻后得到酸變性淀粉接枝聚丙烯酰胺水包水乳液。本發(fā)明具有無(wú)環(huán)境二次污染、成本低、接枝效率及產(chǎn)率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08F251/00GK101643530SQ200910063729
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者劉漢斌, 巍 康, 李文兵, 梁玉河, 王光華, 黃婷婷 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)