具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子聚丙烯酰胺干粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種速溶聚丙烯酰胺干粉，特別涉及一種具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子 聚丙烯酰胺干粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有"百業(yè)助劑"之稱的聚丙烯酰胺產(chǎn)品目前已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，其中非離子聚 丙烯酰胺干粉（NPAM)是聚丙烯酰胺的一個(gè)重要離子型產(chǎn)品，該干粉產(chǎn)品（NPAM)是由丙烯 酰胺單體經(jīng)水溶液聚合得到膠體，再將膠體經(jīng)造粒、烘干、粉碎和過篩等工序制得。在上述 干粉產(chǎn)品的制造工藝中，為使含水75%的聚合物膠體干燥至含水10%左右的干粉，烘干過 程需要耗費(fèi)大量的熱能及較長(zhǎng)的烘干時(shí)間，不僅產(chǎn)品的能耗高，且較長(zhǎng)的烘干時(shí)間會(huì)對(duì)聚 合物的溶解性能造成不良影響。
[0003] 針對(duì)此現(xiàn)狀，目前各聚丙烯酰胺生產(chǎn)企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量的技術(shù)改進(jìn)及新 技術(shù)研發(fā)，也有類似的專利報(bào)道，但收效不大。專利CN1542027提到了加入發(fā)泡劑，并介紹 了發(fā)泡對(duì)產(chǎn)品的烘干有益，能促進(jìn)溶解，但沒有對(duì)聚合物顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)作細(xì)致的分析，且 由于發(fā)泡劑的加量過大，反應(yīng)溫度高，無發(fā)泡助劑，造成聚合速度、發(fā)泡速度過快，大量泡沫 隨即消散，而且由發(fā)泡劑過多而形成的NTP過多，適量的NTP能助溶解，但過量的NTP會(huì)導(dǎo) 致聚合物分子量降低。專利CN101921365A的速溶機(jī)理基本上是僅靠助溶劑的作用，而未對(duì) 聚合物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如顆粒的孔隙）作改進(jìn)。專利103304714A是利用NTP和K2S208做主 引發(fā)劑，偶氮引發(fā)劑為輔助引發(fā)劑，利用氨水和尿素作助溶劑，引發(fā)劑分批加入，并控制助 溶劑濃度和介質(zhì)的PH值來達(dá)到速溶和高分子量的目的，和本發(fā)明以偶氮引發(fā)劑作主引發(fā) 劑、以發(fā)泡劑致孔來達(dá)到速溶和節(jié)能的目的具有本質(zhì)的不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子聚丙烯酰胺干粉及其制備 方法，反應(yīng)平穩(wěn)，工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)；聚合過程均勻發(fā)泡，聚合所得膠體產(chǎn)生的微孔 大小、強(qiáng)度合適，能對(duì)后序的膠體造粒、烘干及粉碎及至最終干粉產(chǎn)品的快速溶解提供有益 的支持，達(dá)到節(jié)能及速溶。
[0005] 本發(fā)明所述的具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子聚丙烯酰胺干粉，由下述重量份的原料 組成：
[0006] 丙烯酰胺200 ;
[0007] 去離子水600 ;
[0008] 發(fā)泡劑2~10 ;
[0009] 發(fā)泡助劑0· 2~6 ;
[0010] 偶氮引發(fā)劑〇· 01~〇· 1 ;
[0011] 氧化劑 0· 0002 ~0· 002 ;
[0012] 還原劑 0· 0002 ~0· 002 ;
[0013] 助溶劑2~6;
[0014] 鏈轉(zhuǎn)移劑0· 02~0· 16。
[0015] 其中：
[0016] 發(fā)泡劑為碳酸氫銨或碳酸氫鈉的一種或多種，優(yōu)選為碳酸氫銨。
[0017] 發(fā)泡助劑為N，N-二甲基十二烷基氧化胺或N，N-二乙基十二烷基氧化胺的任一種 或多種，優(yōu)選為N，N-二甲基十二烷基氧化胺。
[0018] 偶氮引發(fā)劑為偶氮二異丁脒鹽酸鹽。
[0019] 氧化劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或過硫酸鈉的任意一種或多種；還原劑為亞硫酸氫 鈉或亞硫酸鈉的任一種或多種。
[0020] 助溶劑為尿素或硫脲的任意一種或多種。
[0021] 鏈轉(zhuǎn)移劑為甲酸鈉或異丙醇的任意一種或多種。
[0022] 所述的具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子聚丙烯酰胺干粉的制備方法，包括下述步驟：
[0023] a.將丙烯酰胺單體、去離子水、助溶劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、發(fā)泡助劑、偶氮引發(fā)劑按配比加 入反應(yīng)器內(nèi)，溶解完全；
[0024] b.向體系內(nèi)吹氮?dú)獬鹾髮l(fā)泡劑加入體系內(nèi)，0.2~0.8分鐘后加入氧化劑和 還原劑，1~2分鐘后體系發(fā)粘，聚合開始，停止吹氮?dú)猓?. 5~2小時(shí)聚合完成，制得膠體；
[0025] c.將所得膠體造粒、烘干、粉碎、篩分，得到具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子聚丙烯酰 胺干粉產(chǎn)品。
[0026] 步驟a中，混合溫度為2~8°C,用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)整PH值為5~9。
[0027] 步驟b中體系的氧含量除至0. 02ppm及以下。
[0028] 本發(fā)明廣泛適用于污水處理、油田鉆井、造紙及三次采油、紡織、印染等工業(yè)中，或 用于陰離子型、陽(yáng)離子型產(chǎn)品改性的基礎(chǔ)產(chǎn)品。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0030] 本發(fā)明具有微孔結(jié)構(gòu)的非離子聚丙烯酰胺及其制備方法，反應(yīng)平穩(wěn)，工藝簡(jiǎn)單，操 作方便。制造過程中節(jié)能15%以上，干粉的溶解時(shí)間縮短10%以上，達(dá)到節(jié)能及速溶。聚 合過程均勻發(fā)泡，聚合所得膠體產(chǎn)生的微孔大小、強(qiáng)度合適，能對(duì)后序的膠體造粒、烘干及 粉碎及至最終干粉產(chǎn)品的快速溶解提供有益的支持，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的 發(fā)展推廣前景。
【附圖說明】
[0031] 圖1為實(shí)施例1制備的聚丙烯酰胺干粉粒子的電鏡照片；
[0032] 圖2為對(duì)比例1制備的聚丙烯酰胺干粉粒子的電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例中產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法采用下列國(guó)標(biāo)：
[0035] 按照GB12005. 1 - 89測(cè)定特性粘數(shù)[η ];按照GB12005. 8-89測(cè)定溶解速度，文 中以時(shí)間（min)表示；按照GB/T22312-2008測(cè)定殘余單體含量；按照GB12005. 2-89測(cè)定固 含量。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 將133. 3g去離子水加入聚合容器中，在攪拌下依次加入666. 7g30 %的丙烯酰胺 單體水溶液，2g尿素，0. 02g甲酸鈉，2gN，N-二甲基十二烷基氧化胺，0. 02g偶氮二異丁脒鹽 酸鹽，待體系中的固體物全部溶解后，用NaOH調(diào)整體系的PH值為7，將聚合器放入5 °C恒溫 水浴中，向聚合體系中通入氮?dú)?，即時(shí)測(cè)定體系的氧含量，待體系的氧含量<〇.〇2ppm后， 將6g碳酸氫銨加入體系內(nèi)，0. 5分鐘后加入5 %的亞硫酸氫鈉和過硫酸銨各0. 02g，1. 5分 鐘后聚合開始，停止吹氮?dú)猓磻?yīng)2小時(shí)聚合完成，制得膠體，將所得膠體造粒、90°C烘干20 分鐘后，粉碎、篩分，得到具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子聚丙烯酰胺干粉產(chǎn)品。
[0038] 測(cè)試產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)為：特性粘數(shù)1500ml/g，溶解速度20min，殘余單體 0. 03%，固含量90. 2%。干粉顆粒通過電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒表面凹凸不平，且有微孔 分布于表面及內(nèi)部。干粉顆粒通過電子顯微鏡如圖1所示。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 將133. 3g去離子水加入聚合容器中，在攪拌下依次加入666. 7g30 %的丙烯酰胺 單體水溶液，2g尿素，0. 02g甲酸鈉，2gN，N-二甲基十二烷基氧化胺，0. 02g偶氮二異丁脒鹽 酸鹽，待體系中的固體物全部溶解后，用NaOH調(diào)整體系的PH值為7，將聚合器放入5 °C恒溫 水浴中，向聚合體系中通入氮?dú)?，即時(shí)測(cè)定體系的氧含量，待體系的氧含量<〇.〇2ppm后， 將8g碳酸氫鈉加入體系內(nèi)，0. 5分鐘后加入5 %的亞硫酸氫鈉和過硫酸銨各0. 02g，1. 5分 鐘后聚合開始，停止吹氮?dú)?，反?yīng)2小時(shí)聚合完成，制得膠體。將所得膠體造粒、90°C烘干23 分鐘后，粉碎、篩分，得到具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子聚丙烯酰胺干粉產(chǎn)品。
[0041] 測(cè)試產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)為：特性粘數(shù)1460ml/g，溶解速度22min，殘余單體 0.04%，固含量 90. 1%。
[0042] 實(shí)施例3
[0043] 將133. 3g去離子水加入聚合容器中，在攪拌下依次加入666. 7g30 %的丙烯酰胺 單體水溶液，4g尿素，0. 08g甲酸鈉，2gN，N-二甲基十二烷基氧化胺，0. 02g偶氮二異丁脒鹽 酸鹽，待體系中的固體物全部溶解后，用NaOH調(diào)整體系的PH值為7，將聚合器放入5 °C恒溫 水浴中，向聚合體系中通入氮?dú)?，即時(shí)測(cè)定體系的氧含量，待體系的氧含量<〇.〇2ppm后， 將2g碳酸氫銨加入體系內(nèi)，0. 5分鐘后加入5 %的亞硫酸氫鈉和過硫酸銨各0. 02g，1. 5分 鐘后聚合開始，停止吹氮?dú)?，反?yīng)2小時(shí)聚合完成，制得膠體。將所得膠體造粒、90°C烘干20 分鐘后，粉碎、篩分，得到具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子聚丙烯酰胺干粉產(chǎn)品。
[0044] 測(cè)試產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)為：特性粘數(shù)1508ml/g，溶解速度20min，殘余單體 0.03%，固含量 89.5%。
[0045] 實(shí)施例4
[0046] 將133. 3g去離子水加入聚合容器中，在攪拌下依次加入666. 7g30 %的丙烯酰胺 單體水溶液，6g尿素，0. 16g甲酸鈉，6gN，N-二甲基十二烷基氧化胺，0. lg偶氮二異丁脒鹽 酸鹽，待體系中的固體物全部溶解后，用NaOH調(diào)整體系的PH值為8,將聚合器放入5°C恒溫 水浴中，向聚合體系中通入氮?dú)?，即時(shí)測(cè)定體系的氧含量，待體系的氧含量<〇.〇2ppm后， 將l〇g碳酸氫銨加入體系內(nèi)，〇. 5分鐘后加入5 %的亞硫酸氫鈉和過硫酸銨各0. 02g，1. 5分 鐘后聚合開始，停止吹氮?dú)猓磻?yīng)2小時(shí)聚合完成，制得膠體。將所得膠體造粒、90°C烘干22 分鐘后，粉碎、篩分，得到具有微孔結(jié)構(gòu)的速溶非離子聚丙烯酰胺干粉產(chǎn)品。
[0047] 測(cè)試產(chǎn)品的