一種提高高分子量聚環(huán)氧乙烷溶解速度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及提高聚環(huán)氧乙烷溶解速度的方法，尤其是涉及提高高分子量聚環(huán)氧乙烷溶解速度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚環(huán)氧乙烷是一種水溶性高分子化合物，用途十分廣泛。目前，聚環(huán)氧乙烷在國內(nèi)造紙行業(yè)中的用量已達(dá)5000噸/年，且主要是分子量在300萬?600萬的高分子量產(chǎn)品。聚環(huán)氧乙烷分子內(nèi)存在大量的具有孤對(duì)電子的醚氧鍵，易于水形成氫鍵，這一方面可以增加聚環(huán)氧乙烷的溶解度，但在另一方面卻導(dǎo)致聚環(huán)氧乙烷在水溶液中難以擴(kuò)散，溶解速度變慢。隨著聚環(huán)氧乙烷分子量的增加，這種趨勢更加明顯，越來越難以滿足高速造紙機(jī)等設(shè)備對(duì)聚環(huán)氧乙烷溶解速度的要求。
[0003]目前，有關(guān)提高聚環(huán)氧乙烷溶解速度的文獻(xiàn)報(bào)道較少。美國陶氏公司曾設(shè)計(jì)了一種適用于聚環(huán)氧乙烷溶解過程的專用攪拌裝置，用以提高聚環(huán)氧乙烷在水中的分散情況，但聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間仍超過2小時(shí)。美國專利US4029622和US435861報(bào)道了一種采用礦物油等水溶性浸潤劑或鉀鹽等化合物促進(jìn)聚環(huán)氧乙烷溶解的方法，該方法先將聚環(huán)氧乙烷與上述促溶劑淤漿化然后再用于溶解過程，上述方法不僅需要大量溶劑以實(shí)現(xiàn)淤漿化，同時(shí)也導(dǎo)致因淤漿化聚環(huán)氧乙烷穩(wěn)定性降低，因此淤漿化聚環(huán)氧乙烷不宜長期保存，需要由下游廠家完成淤漿化過程，變相地增加了聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間和應(yīng)用難度。國內(nèi)，周偉平等人在發(fā)明專利ZL001365537.1中曾提出了一種通過噴霧法將表面活性劑，如烷基酚聚氧乙烯醚、順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉等化合物，與聚環(huán)氧乙烷混合以提高聚環(huán)氧乙烷的溶解速度的方法，但促溶劑多為具有刺激性氣味的粘稠狀液體，不耐酸、堿和重金屬鹽，這在一定程度上影響了聚環(huán)氧乙烷的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提高高分子量聚環(huán)氧乙烷溶解速度的方法。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種提高高分子量聚環(huán)氧乙烷溶解速度的方法，采用以下步驟:
[0007](I)按比例將促溶劑與聚環(huán)氧乙烷加入到振蕩器中混合；
[0008](2)通過加料器將混合后的聚環(huán)氧乙烷加入到水中并進(jìn)行高速攪拌；
[0009](3)聚環(huán)氧乙烷加入完畢后，將攪拌速度調(diào)低；
[0010](4)待目測溶液中無明顯聚環(huán)氧乙烷顆粒時(shí)停止攪拌，使用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測試溶液的實(shí)時(shí)粘度；
[0011](5)以5min內(nèi)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)讀數(shù)波動(dòng)小于5%時(shí)作為溶解終點(diǎn)，其中粘度最先達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)的時(shí)間為溶解時(shí)間。
[0012]所述的促溶劑為無機(jī)鹽類促溶劑、堿類促溶劑、親水性陰離子型聚合物表面活性劑或親水性非離子型聚合物分散劑中的一種或幾種。
[0013]優(yōu)選地，所述的無機(jī)鹽類促溶劑為CaCl2、Ca (NO3)2^NaCl或NaNO3,所述的堿類促溶劑為NaOH，所述的親水性陰離子型聚合物表面活性劑為分子量1000萬?1800萬的聚丙烯酰胺，所述的親水性非離子型聚合物分散劑為分子量6000?20000的聚乙二醇。
[0014]所述的促溶劑的粒徑100?200目，加入量為聚環(huán)氧乙烷用量的Iwt%?1wt%。
[0015]所述的聚環(huán)氧乙烷的粘均分子量為300萬?600萬，粒徑為20?40目，溶解溫度為 20 ?50°C。
[0016]步驟(I)中振蕩器的振蕩頻率為2?5Hz，合時(shí)間為30?120min。
[0017]步驟(2)中高速攪拌的速度為400?600rpm。
[0018]步驟(3)中聚環(huán)氧乙烷的質(zhì)量濃度在0.1% -1%。，攪拌速度為100?200rpm。
[0019]添加促溶劑后，高分子量聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間可縮短20%?50% ;與未加促溶劑的溶液粘度相比，添加促溶劑的粘度變化范圍在15%以內(nèi)。
[0020]聚環(huán)氧乙烷的溶解可分為水分子向聚環(huán)氧乙烷內(nèi)部擴(kuò)散形成水溶性膠團(tuán)(溶脹)、膠團(tuán)向水相擴(kuò)散形成均勻溶液兩個(gè)過程。聚環(huán)氧乙烷分子中存在大量的具有孤對(duì)電子的醚氧鍵，在溶解過程中醚氧鍵易于水分子形成氫鍵，這在一方面增加了聚環(huán)氧乙烷的溶解度，但在另一方面卻降低了其往水相中的擴(kuò)散速度。尤其是高分子量的聚環(huán)氧乙烷，其氫鍵作用強(qiáng)，擴(kuò)散速度慢，因此溶解速度變慢。本發(fā)明采用固體粉末類物質(zhì)提高聚環(huán)氧乙烷溶解速度的方法，固體促溶劑均勻地分散到聚環(huán)氧乙烷粉末中，在溶解過程中促溶劑可以起到降低水的表面張力、削弱聚環(huán)氧乙烷與水之間氫鍵的作用，促進(jìn)水向聚環(huán)氧乙烷粒子內(nèi)的滲透以及溶脹后膠團(tuán)向水相的擴(kuò)散，從而達(dá)到提高聚環(huán)氧乙烷溶解速度的效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021](I)采用的促溶劑化學(xué)毒性低、無刺激性氣味，對(duì)聚環(huán)氧乙烷產(chǎn)品的后期質(zhì)量沒有明顯影響；
[0022](2)采用的促溶劑為常見的造紙?zhí)砑觿?，用量少，?duì)造紙產(chǎn)品的品質(zhì)沒有明顯影響；
[0023](3)采用混合方法為機(jī)械混合方式，工藝簡單，也可在聚環(huán)氧乙烷出廠前的干燥、篩分過程中一步完成，不需要大規(guī)模調(diào)整現(xiàn)有聚環(huán)氧乙烷生產(chǎn)工藝。
[0024](4)采用的方法可以直接為下游廠商提供高溶解速度的聚環(huán)氧乙烷，適用于下游廠商現(xiàn)有的溶解工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]對(duì)比例I
[0027]通過加料器將粘均分子量為600萬的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為1%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為600rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至10rpmo采用上述方法測試聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間為150min，溶液粘度為42.0cP。
[0028]對(duì)比例2
[0029]通過加料器將粘均分子量為600萬的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為0.4%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為600rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至300rpm。采用上述方法測試聚環(huán)氧乙燒的溶解時(shí)間為88min，溶液粘度為12.6cP。
[0030]對(duì)比例3
[0031]通過加料器將粘均分子量為600萬的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為
0.4%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為400rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至300rpm。采用上述方法測試聚環(huán)氧乙燒的溶解時(shí)間為97min，溶液粘度為17.3cP。
[0032]對(duì)比例4
[0033]通過加料器將粘均分子量為600萬的聚環(huán)氧乙烷加入到40°C水中，配置濃度為
0.4%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為600rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至lOOrpm。采用上述方法測試聚環(huán)氧乙燒的溶解時(shí)間為56min，溶液粘度為7.3cP。
[0034]對(duì)比例5
[0035]通過加料器將粘均分子量為300萬的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為1%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為600rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至10rpmo采用上述方法測試聚環(huán)氧乙燒的溶解時(shí)間為74min，溶液粘度為8.3cP。
[0036]實(shí)施例1:
[0037]按NaNO3與分子量為600萬的聚環(huán)氧乙烷質(zhì)量比5%將兩者置于振蕩器中混合，振蕩頻率為4Hz，振蕩時(shí)間為60min。將其通過加料器將混料后的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為1%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為600rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至lOOrpm。采用上述方法測試聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間為121min，粘度為39.4cPo與對(duì)比例I相比，聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間下降20%，溶液粘度降低6.2%。
[0038]實(shí)施例2:
[0039]按無機(jī)鹽(NaOH和NaNO3，質(zhì)量比1:1)與分子量為600萬的聚環(huán)氧乙烷質(zhì)量比10%將兩者置于振蕩器中混合，振蕩頻率為4Hz，振蕩時(shí)間為120min。將其通過加料器將混料后的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為1%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為600rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至lOOrpm。采用上述方法測試聚環(huán)氧乙燒的溶解時(shí)間為114min，粘度為31.8cP。與對(duì)比例I相比，聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間下降24%，溶液粘度降低24.3%。
[0040]實(shí)施例3:
[0041]按無機(jī)鹽(NaCl和NaNO3，質(zhì)量比1:1)與分子量為600萬的聚環(huán)氧乙烷質(zhì)量比10%將兩者置于振蕩器中混合，振蕩頻率為2Hz，振蕩時(shí)間為120min。將其通過加料器將混料后的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為0.4%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為600rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至300rpm。采用上述方法測試聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間為76min，粘度為10.2cP。與對(duì)比例2相比，聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間下降13.6%，溶液粘度降低19.0%。
[0042]實(shí)施例4:
[0043]按無機(jī)鹽(CaCljP Ca(N0 3)2，質(zhì)量比1:1)與分子量為600萬的聚環(huán)氧乙燒質(zhì)量比10%將兩者置于振蕩器中混合，振蕩頻率為2Hz，振蕩時(shí)間為120min。將其通過加料器將混料后的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為0.4%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為400rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至300rpm。采用上述方法測試聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間為89min，粘度為14.2cP。與對(duì)比例3相比，聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間下降8.2%，溶液粘度降低17.9%。
[0044]實(shí)施例5:
[0045]按無機(jī)鹽(CaClJP Ca(NO3)2，質(zhì)量比1:1)與分子量為300萬的聚環(huán)氧乙烷質(zhì)量比10%將兩者置于振蕩器中混合，振蕩頻率為4Hz，振蕩時(shí)間為60min。將其通過加料器將混料后的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為1%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為600rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至lOOrpm。采用上述方法測試聚環(huán)氧乙燒的溶解時(shí)間為69min，粘度為6.4cP。與對(duì)比例4相比，聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間下降6.8%,溶液粘度降低22.9%。
[0046]實(shí)施例6:
[0047]按聚丙稀酰胺(粘均分子量1000萬)與聚環(huán)氧乙燒(粘均分子量600萬)質(zhì)量比5%將兩者置于振蕩器中混合，振蕩頻率為5Hz，振蕩時(shí)間為30min。將其通過加料器將混料后的聚環(huán)氧乙烷加入到20°C水中，配置濃度為0.4%。的聚環(huán)氧乙烷溶液，投料過程中攪拌速度為400rpm。當(dāng)投料結(jié)束后，將攪拌速度調(diào)節(jié)至300rpm。采用上述方法測試聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間為74min，粘度為18.1cPo與對(duì)比例I相比，聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間下降23.7%，溶液粘度增加2.8%。
[0048]實(shí)施例7:
[0049]按聚丙稀酰胺(粘均分子量1200萬)與聚環(huán)氧乙燒