專利名稱：一種聚丙烯酸水乳液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯酸水乳液的制備方法，屬石油化工設計技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
丙烯酸聚合物是一類很重要的水溶性高分子化合物，因其具有內(nèi)聚能高、吸附力 強、反應活性高等特點，廣泛應用于涂料、造紙、紡織、采油、采礦、冶金、食品、醫(yī)藥、化妝品、 土建及水處理等工業(yè)中。丙烯酸的合成方法通常有本體聚合法、水溶液聚合法和乳液聚合 法。本體聚合法由于傳熱效果不好，易引起爆聚；水溶液聚合法所得產(chǎn)物粘度較大；而乳液 聚合法由于有機溶劑的使用給后處理或使用帶來不便。90年代后期出現(xiàn)了一種水包水的 分散聚合物，即水溶性高分子在分散劑的作用下在水溶液中可以以不溶于水的微粒存在， 既避免了有機溶劑的使用，又克服的水溶液的高粘度。美國專利US3658772、US5837776、 US6265477 ；日本專利平 6-25540、昭 62-20502 ；中國專利 CN1281472A, CN101280038A 就介 紹了一種類似的陰離子水乳液聚合物即分散聚合物。這些專利中所述的聚合物陰離子含量 在其pH范圍一般不超過30 %，專利CN101280038A為了擴大其產(chǎn)物的應用范圍，提出了必要 時在溶解過程中加入堿進行中和。但在許多應用領(lǐng)域不僅需要產(chǎn)品具有更高的離子度，而 且要求產(chǎn)物以聚合物鹽的形式存在。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種聚丙烯酸水乳液的制備方法。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的的。本發(fā)明所提供的一種聚丙烯酸水乳液，其組成為丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物、無 機鹽、異丙醇、穩(wěn)定劑、助劑、引發(fā)劑、去離子水，其中各組分的重量百分比為丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物 10. 0—20. 0%無機鹽10. 0—20.0%異丙醇3. 0—8.0%穩(wěn)定劑1.0—2.0%引發(fā)劑0. 05—0. 15%助劑0. 0—0. 2%水余量所述的丙烯酸_甲基丙烯酸共聚物由丙烯酸、甲基丙烯酸在反應中聚合形成，丙 烯酸與甲基丙烯酸的比例可根據(jù)需要進行調(diào)整，其重量比控制在2—1 1-2之間。由于 甲基丙烯酸疏水性強于丙烯酸，甲基丙烯酸的加入可以減少反應中使用的無機鹽沉淀劑， 使產(chǎn)物更易形成穩(wěn)定的乳膠粒子，且能降低產(chǎn)物表觀粘度，所以在本發(fā)明中加入甲基丙烯 酸與丙烯酸形成共聚物以便提高產(chǎn)物的穩(wěn)定性。本發(fā)明中丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物的含 量為所述水乳液重量百分比的10. 0-20. 0%，優(yōu)選為15%。
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所述的無機鹽選自純度高于工業(yè)級的硫酸鈉、氯化鈉其中的一種或兩種的混合 物；本發(fā)明中無機鹽作為一種沉淀劑使用，鹽的濃度影響聚合粒子顆粒及產(chǎn)物的穩(wěn)定性，其 最低濃度以聚合物不溶為限，濃度太高不經(jīng)濟。本發(fā)明中無機鹽的含量為所述水乳液重量 百分比的 10. 0—20. 0%，優(yōu)選為 10. 5—15. 5%。所述的異丙醇在本發(fā)明中具有分散和調(diào)節(jié)的作用，可以使產(chǎn)物更均勻，同時可以 調(diào)節(jié)聚合物的分子量；使用純度高于99. 5%的異丙醇，若用量太低分散效果差，用量太高 會導致產(chǎn)物分子量太低，本發(fā)明中異丙醇的含量為所述水乳液重量百分比的3. 0-8.0%, 優(yōu)選為5.0%。所述的穩(wěn)定劑為聚乙烯基吡咯啉酮和聚2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸復合穩(wěn)定 劑；聚乙烯基吡咯啉酮為K-30的化學純試劑，聚2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸為特性粘數(shù) 3-5dl/g的工業(yè)產(chǎn)品，聚乙烯基吡咯啉酮和聚2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸以1 10的重 量比組成；本發(fā)明中穩(wěn)定劑的含量為所述水乳液重量百分比的1. 0-2. 0%，優(yōu)選為1. 5%0所述的引發(fā)劑為水溶性自由基引發(fā)劑；可選用偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、過硫酸鉀、 過硫酸銨、過硫酸鉀_亞硫酸氫鈉、過硫酸銨_亞硫酸氫鈉等，以偶氮二異丁基脒鹽酸鹽與 過硫酸銨_亞硫酸氫鈉復合使用為最佳；本發(fā)明中引發(fā)劑的含量為所述水乳液重量百分比 的 0. 1—0. 2%，優(yōu)選為 0. 15%。所述的助劑為乙二胺四乙酸二鈉鹽，主要是提高聚合效率和產(chǎn)物的穩(wěn)定性；本發(fā) 明中助劑的含量為所述水乳液重量百分比的0. 1-0. 2%，優(yōu)選為0. 1%。所述的水為去離子水。本發(fā)明所提供的一種聚丙烯酸水乳液的制備方法是按確定的比例提取單體的丙 烯酸、甲基丙烯酸和水，將丙烯酸和甲基丙烯酸溶于水中，用氫氧化鈉中和PH值至5-7，然 后再按確定的比例加入無機鹽、異丙醇、穩(wěn)定劑、引發(fā)劑、助劑混合均勻，通氮除氧，并在氮 氣保護下攪拌反應，反應溫度50°C，反應時間16h，得白色乳狀液體產(chǎn)物，即為本發(fā)明的聚 丙烯酸水乳液。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有如下有益效果1、本發(fā)明的聚丙烯酸水乳液以水為介質(zhì)，將水溶性聚合物制備成穩(wěn)定的乳狀液 體，具有表觀粘度低，環(huán)境友好，溶解速度快，使用方便的優(yōu)點。2、本發(fā)明所述的聚丙烯酸水乳液丙烯酸含量高且pH值為5-7，擴大了其應用領(lǐng) 域，提高了應用效果。3、本發(fā)明所提供的一種聚丙烯酸水乳液的制備方法，其制備過程工藝簡單，安全、可靠。
具體實施例方式按本發(fā)明所提供的一種聚丙烯酸水乳液，其組成為丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物、 無機鹽、異丙醇、穩(wěn)定劑、助劑、去離子水，其中各組分的重量百分比為丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物10. 0—20. 0%，優(yōu)選為15. 0% ；無機鹽10. 0—20. 0%，優(yōu)選為 10. 5 15. 5% ；異丙醇3.0—8.0%，優(yōu)選為 5.0%;穩(wěn)定劑1.0—2.0%，優(yōu)選為 1.5%;
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引發(fā)劑助劑水
0. 1—0. 2% 優(yōu)選為 0.15% 0. 0—0. 2% 優(yōu)選為 0.1%;
余里o實施例1 在帶攪拌裝置、通氮裝置、加熱裝置、控溫裝置的1000ml四口燒瓶中加入去離子 水535g，丙烯酸100g，甲基丙烯酸50g，攪拌均勻，加入40%氫氧化鈉85g中和后，再加入氯 化鈉20g，硫酸鈉95g，穩(wěn)定劑10g，異丙醇50g，0. 01N的乙二胺四乙酸二鈉鹽溶液25g，攪拌 溶解，通隊除氧，升溫至50°C，加入0. 5%過硫酸銨溶液10g，0. 5%亞硫酸氫鈉10g攪拌反 應約2-3h，反應液慢慢變白，3h后再加入0.5%偶氮二異丁基脒鹽酸鹽溶液10g，再繼續(xù) 反應總時間16h后結(jié)束。產(chǎn)物為白色乳狀液。pH值5.8，表觀粘度215!1^必，測特性粘數(shù)為 9.2dl/g。實施例2 在帶攪拌裝置、通氮裝置、加熱裝置、控溫裝置的1000ml四口燒瓶中加入去離子 水455g，丙烯酸100g，甲基丙烯酸50g，攪拌均勻，加入40%氫氧化鈉125g中和后，再加入 氯化鈉20g，硫酸鈉135g，穩(wěn)定劑10g，異丙醇50g，0. 01N的乙二胺四乙酸二鈉鹽溶液30g， 攪拌溶解，通N2除氧，升溫至50°C，加入0. 5%過硫酸銨溶液10g，0. 5%亞硫酸氫鈉10g，攪 拌反應約2-3h，反應液慢慢變白，4h后加入0. 5 %偶氮二異丁基脒鹽酸鹽溶液5g，再6h后 再加入0.5%偶氮二異丁基脒鹽酸鹽溶液5g，再繼續(xù)反應總時間16h后結(jié)束。產(chǎn)物為白色 乳狀液。PH值7. 0，表觀粘度288mPaS，測特性粘數(shù)為8. 6dl/g。實施例3 在帶攪拌裝置、通氮裝置、加熱裝置、控溫裝置的1000ml四口燒瓶中加入去離子 水522g，丙烯酸50g，甲基丙烯酸100g，攪拌均勻，加入40%氫氧化鈉98g中和后，再加入氯 化鈉20g，硫酸鈉85g，穩(wěn)定劑10g，異丙醇50g，0. 01N的乙二胺四乙酸二鈉鹽溶液35g，攪拌 溶解，通隊除氧，升溫至50°C，加入0. 5%過硫酸銨溶液10g，0. 5%亞硫酸氫鈉10g，攪拌反 應約2-3h，反應液慢慢變白，4h后加入0. 5%偶氮二異丁基脒鹽酸鹽溶液5g，再6h后再加 入0.5%偶氮二異丁基脒鹽酸鹽溶液5g，再繼續(xù)反應總時間16h后結(jié)束。產(chǎn)物為白色乳狀 液。PH值6. 4，表觀粘度223mPaS,測特性粘數(shù)為7. 3dl/g。
權(quán)利要求
一種聚丙烯酸水乳液的制備方法，其特征在于以其總重量為基準，各組分的重量百分比為丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物 10.0--20.0％；無機鹽10.0--20.0％；異丙醇3.0--8.0％；穩(wěn)定劑1.0--2.0％；引發(fā)劑0.05--0.15％；助劑 0.0--0.2％；水余量；按確定的比例提取單體的丙烯酸、甲基丙烯酸和水，將丙烯酸和甲基丙烯酸溶于水中，用氫氧化鈉中和pH值至5--7，然后再按確定的比例加入無機鹽、異丙醇、穩(wěn)定劑、引發(fā)劑、助劑混合均勻，通氮除氧，并在氮氣保護下攪拌反應，反應溫度50℃，反應時間16h，得白色乳狀液體產(chǎn)物，即為本發(fā)明的聚丙烯酸水乳液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚丙烯酸水乳液的制備方法，其特征在于以其總重量為 基準，各組分的重量百分比為丙烯酸_甲基丙烯酸共聚物 15. 0% ； 無機鹽10. 5 15. 5%;異丙醇5.0%;穩(wěn)定劑1.5%;引發(fā)劑0.15%助劑0.1%;水余量。丙烯酸_甲基丙烯酸共聚物，10. 0—20. 0% ；無機鹽異丙醇穩(wěn)定劑引發(fā)劑助劑水，10. 0—20. 0% ； 3. 0—8. 0% ； 1. 0—2. 0% ； 0. 05—0. 15% ； 0. 0—0. 2% ； 余量；
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚丙烯酸水乳液的制備方法，其特征在于以其總重量為基準，各組分的重量百分比為丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物10.0--20.0％；無機鹽10.0--20.0％；異丙醇3.0--8.0％；穩(wěn)定劑1.0--2.0％；引發(fā)劑0.05--0.15％；助劑0.0--0.2％；余量是水；按確定的比例將丙烯酸和甲基丙烯酸溶于水中，用氫氧化鈉中和pH值至5--7，然后再按確定的比例加入無機鹽、異丙醇、穩(wěn)定劑、引發(fā)劑、助劑混合均勻，通氮除氧，并在氮氣保護下攪拌反應，50℃反應時間16h，即得本發(fā)明的聚丙烯酸水乳液。本發(fā)明的聚丙烯酸水乳液以水為介質(zhì)，將水溶性聚合物制備成穩(wěn)定的乳狀液體，具有表觀粘度低，環(huán)境友好，使用方便的優(yōu)點。
文檔編號C08F220/06GK101875706SQ20091008313
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者夏崢嶸, 李國麟, 李松杰, 王穎, 陳昌青, 馬斐 申請人:中國海洋石油總公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司石化分公司