一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于高分子化合物的制備技術領域，尤其涉及一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物及其制備方法。本發明的技術方案為：一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，包括以下步驟：按質量份，將分散劑1?5份加入反應釜中，同時加入有機烴類溶劑航空煤油200?500份，然后放到室溫下的水浴鍋中攪拌，同時在液面下充入氮氣保護反應體系；具有溶解速度快，粘度高，陽離子度可調等優點，將在水處理、造紙、石油開采、紡織印染及日用化工等方面得到廣泛應用。
【專利說明】
一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于高分子化合物的制備技術領域，尤其涉及一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物及其制備方法。【背景技術】
[0002]聚二甲基二烯丙基氯化銨及其陽離子共聚物現有工業化產品主要是水溶液聚合物和少量的粉末聚合物產品為主。水溶液聚合物主要是單體聚合到一定分子量然后加水稀釋到一定濃度的產品，該產品由于含有大量的水，不但增加了包裝成本，而且增加了運輸成本;粉末聚合物主要是通過溶液本體聚合后將產品放入粉碎式干燥機中加工而成，其生產難度大，成本高，不能形成規模生產，產品為粉狀，不易流動，并且粉末狀的產品吸潮性特別高，不利于保存。
[0003]現有市場上的珠狀聚合物，該產品為珠子狀，流動性好，易吸潮。但由于其生產工藝及配方的問題，其溶解后有大量的不溶物，影響產品質量。
[0004]現有的珠狀聚合物屬于聚二甲基二烯丙基氯化銨的均聚物，由于使用的分散劑及生產工藝的操作問題，做出來的產品有大量的不溶物，粘度不夠，該產品在印染、日用化工等方面會嚴重影響。
[0005]現有的珠狀聚合物屬于二甲基二烯丙基氯化銨的均聚物，陽離子度不可調節，特性粘數較低，應用范圍比較窄。
【發明內容】

[0006]本發明的目的在于，克服現有技術的不足，提供了一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物，該聚合物外觀為規則形珠狀，粒徑〇.150mm-0.850mm之間，具有溶解速度快，粘度高，陽離子度可調等優點，將在水處理、造紙、石油開采、紡織印染及日用化工等方面得到廣泛應用。
[0007]為解決上述技術問題，本發明的技術方案為:一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，包括以下步驟:(1)按質量份，將分散劑1-5份加入反應釜中，同時加入有機烴類溶劑航空煤油200-500 份，然后放到室溫下的水浴鍋中攪拌，同時在液面下充入氮氣保護反應體系；(2 )在水相罐分別加入單體溶液150-300份，充分溶解;螯合劑0.05-0.25份；引發劑2-5 份;鏈轉移劑〇.05-0.25份，攪拌均勻，得單體相；(3)控制反應釜的溫度在25-30°C左右，加入步驟(2)制備的單體相，攪拌10-20min，將氮氣調節到液面上充氮氣保護；(4)緩慢將溫度升至60-70 °C反應4-6h，反應結束后，停止充氮氣，升溫至70-90 °C后開始蒸餾，蒸餾時間為3_5h;(5)蒸餾完成后，將產品送入干燥箱中干燥，包裝儲存。
[0008]本發明所述單體溶液為二甲基二烯丙基氯化銨。
[0009]本發明所述單體溶液為二甲基二烯丙基氯化銨和丙烯酰胺，所述二甲基二烯丙基氯化銨的摩爾數占單體溶液的1〇%-1〇〇%。
[0010]本發明所述的分散劑為丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸與甲基丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯與甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯與甲基丙烯酸丁酯共聚物、油溶性氟碳表面活性劑、司班80的任意一種。
[0011]所述的分散劑為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯:甲基丙烯酸丁酯按質量比1:5-5:5混合的共聚物。由于甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的陽離子型親水基團具有良好的親水性，甲基丙烯酸丁酯的良好的親油性，采用共聚方式聚合。所配制的分散劑具有良好的分散作用，珠子粒徑分布均勻；由于采用陽離子型的親水基團，用此分散劑做出來的產品溶解后透明度好，沒有不溶物。
[0012]本發明所述的螯合劑為氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸鈉或乙二胺四乙酸中的任一種或兩種以上任意比混合。優選乙二胺四乙酸，此種螯合劑用途廣泛，價格實惠。
[0013]本發明所述的引發劑為過硫酸銨和亞硫酸氫鈉，其質量比為0.2-5。此引發劑的使用范圍可以得到不同粘度的產品，能夠很好的控制產品的質量。
[0014]本發明所述的鏈轉移劑為甲酸鈉、乙酸鈉、丙酸鈉亞磷酸氫鈉中的任一種或兩種以上任意比混合。優選亞磷酸氫鈉，此鏈轉移劑用途廣泛，價格實惠；性能方面此鏈轉移劑在此聚合物的效果要比其他的鏈轉移劑的效果更佳好。[0〇15] 本發明所述步驟(3 )的攪拌速度為150-400r/min。
[0016]根據上述制備方法制得的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物。
[0017]本發明的有益效果是:此發明合成出不同陽離子度的高粘度的二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺陽離子共聚物珠子狀產品，具有陽離子度可調節(10%-100%)，特性粘度大(大于2dl/g)，溶解速度快 (小于30min)等優點。本發明的合成工藝在合成的過程中具有熱量傳遞快，反應溫度可控制;溶劑回收可再利用，減少了多環境的影響；體系的粘度小，整個工藝的能耗相對于水溶液聚合小；陽離子度可調節，使該產品在污水處理、石油開采、印染工業及日用化工等方面得到廣泛應用。
[0018]此方案中的分散劑屬于共聚物高分子表面活性劑，優選為聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和聚甲基丙烯酸丁酯的共聚物，較現有的分散劑具有分散效果好，穩定性好等優點，通過這種分散劑生產的產品溶解后無不溶物，產品質量有很大提高，溶解時間小于30min，百分之十的聚合物溶液旋轉粘度大于200cp，陽離子度mol%從10到100。【具體實施方式】
[0019]實施例1(1)將甲基丙烯酸二甲氨基乙酯:甲基丙烯酸丁酯按質量比3:5混合的共聚物3g加入反應釜中，同時加入有機烴類溶劑航空煤油300g，然后放到室溫下(25°C)的水浴鍋中，用變頻式攪拌器攪拌，同時在液面下充入氮氣保護反應體系；(2)在水相罐分別加入65%二甲基二烯丙基氯化銨溶液150g;螯合劑EDTA 0.15g;引發劑過硫酸銨1.5g，亞硫酸氫鈉1.5g;鏈轉移劑亞磷酸氫鈉0.15g;攪拌均勻，得單體相。
[0020](3)控制反應釜的溫度在25°C左右，加入步驟制備的單體相，攪拌lOmin，攪拌速度為250r/min，將氮氣調節到液面上充氮氣保護；(4 )緩慢將溫度升至60°C反應5h，反應結束后，停止充氮氣，升溫至70°C后開始蒸餾，蒸餾時間為3h;(5)蒸餾完成后，將產品送入干燥箱中干燥。
[0021] 實驗結果:平均粒徑0.546，固含量93.0%，10%水溶液旋轉粘度509cp。[〇〇22] 實施例2(1)將分散劑丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯共聚物5g加入反應釜中，同時加入有機烴類溶劑航空煤油500g，然后放到室溫下(25°C)的水浴鍋中，用變頻式攪拌器攪拌，同時在液面下充入氮氣保護反應體系；(2)在水相罐分別加入65%二甲基二烯丙基氯化銨溶液142.5g，丙烯酰胺7.5g;螯合劑 EDTA 0.25g;引發劑過硫酸銨2.5g，亞硫酸氫鈉lg;鏈轉移劑甲酸鈉0.25g;攪拌均勻，得單體相；(3)控制反應釜的溫度在30°C左右，加入步驟制備的單體相，攪拌15min，攪拌速度為 250r/min，將氮氣調節到液面上充氮氣保護；(4 )緩慢將溫度升至60°C反應5h，反應結束后，停止充氮氣，升溫至70°C后開始蒸餾，蒸餾時間為5h;(5)蒸餾完成后，將產品送入干燥箱中干燥。[〇〇23] 實驗結果:平均粒徑0.546，固含量93.5%，10%水溶液旋轉粘度720cp。[〇〇24] 實施例3(1)將分散劑丙烯酸與甲基丙烯酸丁酯共聚物lg加入反應釜中，同時加入有機烴類溶劑航空煤油200g，然后放到室溫下(25°C)的水浴鍋中，用變頻式攪拌器攪拌，同時在液面下充入氮氣保護反應體系；(2)在水相罐分別加入65%二甲基二烯丙基氯化銨溶液135g，丙烯酰胺15g;螯合劑EDTA 〇.〇5g;引發劑過硫酸銨lg，亞硫酸氫鈉lg;鏈轉移劑亞磷酸氫鈉0.05g;攪拌均勻，得單體相；(3)控制反應釜的溫度在25°C左右，加入步驟制備的單體相，攪拌20min，攪拌速度為 250r/min，將氮氣調節到液面上充氮氣保護；(4 )緩慢將溫度升至65 °C反應5h，反應結束后，停止充氮氣，升溫至70°C后開始蒸餾，蒸餾時間為4h;(5)蒸餾完成后，將產品送入干燥箱中干燥。[〇〇25] 實驗結果:平均粒徑0.546，固含量90%，10%水溶液旋轉粘度1200cp。
[0026] 實施例4(1)將分散劑甲基丙烯酸二甲氨基乙酯與甲基丙烯酸丁酯共聚物2g加入反應釜中，同時加入有機烴類溶劑航空煤油400g，然后放到室溫下(25°C)的水浴鍋中，用變頻式攪拌器攪拌，同時在液面下充入氮氣保護反應體系；(2)在水相罐分別加入65%二甲基二烯丙基氯化銨溶液75g，丙烯酰胺75g，去離子水 40g;螯合劑EDTA 0.2g;引發劑過硫酸銨0.5g，亞硫酸氫鈉2g;鏈轉移劑丙酸鈉亞磷酸氫鈉 0.2g;攪拌均勻，得單體相；(3)控制反應釜的溫度在25°C左右，加入步驟制備的單體相，攪拌lOmin，攪拌速度為250r/min，將氮氣調節到液面上充氮氣保護；(4 )緩慢將溫度升至60°C反應5h，反應結束后，停止充氮氣，升溫至70°C后開始蒸餾，蒸餾時間為4h;(5)蒸餾完成后，將產品送入干燥箱中干燥。[〇〇27] 實驗結果:平均粒徑0.546，固含量89%，5%水溶液旋轉粘度1500cp。
[0028] 實施例5(1)將分散劑油溶性氟碳表面活性劑4g加入反應釜中，同時加入有機烴類溶劑航空煤油300g，然后放到室溫下(25°C)的水浴鍋中，用變頻式攪拌器攪拌，同時在液面下充入氮氣保護反應體系；(2)在水相罐分別加入65%二甲基二烯丙基氯化銨溶液30g，丙烯酰胺120g，去離子水 64g;螯合劑EDTA 0.10g;引發劑過硫酸銨3g，亞硫酸氫鈉0.6g;鏈轉移劑乙酸鈉0.lg;攪拌均勻，得單體相。[〇〇29] (3)控制反應釜的溫度在25°C左右，加入步驟制備的單體相，攪拌lOmin，攪拌速度為250r/min，將氮氣調節到液面上充氮氣保護；(4 )緩慢將溫度升至60°C反應5h，反應結束后，停止充氮氣，升溫至70°C后開始蒸餾，蒸餾時間為3h;(5)蒸餾完成后，將產品送入干燥箱中干燥。
[0030] 實驗結果:平均粒徑0.546，固含量88%，1%水溶液旋轉粘度870cp。
【主權項】
1.一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:(1)按質量份，將分散劑1-5份加入反應釜中，同時加入有機烴類溶劑航空煤油200-500 份，然后放到室溫下的水浴鍋中攪拌，同時在液面下充入氮氣保護反應體系；(2)在水相罐分別加入單體溶液150份，充分溶解;螯合劑0.05-0.25份；引發劑2-5份； 鏈轉移劑〇.05-0.25份，攪拌均勻，得單體相；(3)控制反應釜的溫度在25-30°C左右，加入步驟(2)制備的單體相，攪拌10-20min，將 氮氣調節到液面上充氮氣保護；(4)緩慢將溫度升至60-70°C反應4-6h，反應結束后，停止充氮氣，升溫至70-90°C后開 始蒸餾，蒸餾時間為3_5h;(5 )蒸餾完成后，將產品送入干燥箱中干燥，包裝儲存。2.根據權利要求1所述的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，其特征 在于:所述單體溶液為二甲基二烯丙基氯化銨。3.根據權利要求1所述的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，其特征 在于:所述單體溶液為二甲基二烯丙基氯化銨和丙烯酰胺，所述二甲基二烯丙基氯化銨的 摩爾數占單體溶液的1〇%_1〇〇%。4.根據權利要求1所述的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，其特征 在于:所述的分散劑為丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸與甲基丙烯酸丁酯共聚物、 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯與甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯與甲基丙烯 酸丁酯共聚物、油溶性氟碳表面活性劑、司班80的任意一種或兩種以上以任意比混合。5.根據權利要求4所述的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，其特征 在于:所述的分散劑為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯:甲基丙烯酸丁酯按質量比1:5-5:5混合的 共聚物。6.根據權利要求1所述的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，其特征 在于:所述的螯合劑為氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸鈉或乙二胺四乙酸中的任一 種或兩種以上任意比混合，優選乙二胺四乙酸。7.根據權利要求1所述的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，其特征 在于:所述的引發劑為過硫酸銨和亞硫酸氫鈉，其質量比為〇.2-5。8.根據權利要求1所述的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，其特征 在于:所述的鏈轉移劑為甲酸鈉、乙酸鈉、丙酸鈉、亞磷酸氫鈉中的任一種或兩種以上任意 比混合，優選亞磷酸氫鈉。9.根據權利要求1所述的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物的制備方法，其特征 在于:所述步驟(3)的攪拌速度為150-400r/min。10.根據權利要求1-9任一項制備方法制得的一種珠狀超高粘度水溶性陽離子聚合物。
【文檔編號】C08F126/02GK105949365SQ201610366571
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】劉洪樓
【申請人】山東魯岳化工有限公司