一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液及其制備方法和應用技術

本發明專利技術涉及一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液及其制備方法和應用。所述方法為：用水將丙烯酰胺、陽離子低聚物、鹽類化合物和醇類有機物混合均勻，得到混合液；將混合液通氮除氧，然后于2～9℃下往混合液中依次加入還原劑、偶氮類引發劑和氧化劑引發聚合反應，得到反應產物溶液；往反應產物溶液中加入鹽析劑，制得所述聚丙烯酰胺乳液；醇類有機物選自一元醇和二元醇中的一種或多種。所述聚丙烯酰胺乳液有效含量優選為40％～43％，3％水溶液表觀粘度優選為800～1000mpa·s。本發明專利技術能制得高有效含量和更高水溶液表觀粘度的陽離子聚丙烯酰胺乳液，其作為造紙助留劑使用，能使紙漿留著率更高，濾水效果更好，造紙助留劑用量更少。

Water in water type cationic polyacrylamide emulsion and preparation method and application thereof

The invention relates to a water in water type cationic polyacrylamide emulsion and a preparation method and application thereof. The method comprises the following steps: mixing acrylamide, cationic oligomers, salt compounds and alcohols with water to obtain a mixed solution; nitrogen and oxygen removal of the mixed solution; and then adding reductants, azo initiators and oxidants to the mixed solution in turn to initiate the polymerization reaction at 2-9 degrees Celsius to obtain the reaction product solution; The polyacrylamide emulsion is prepared by adding salting out agent into the product solution, and the alcohol organic matter is selected from one or more kinds of monoalcohols and diols. The effective content of the polyacrylamide emulsion is preferably 40% to 43%, and the apparent viscosity of the 3% aqueous solution is 800 to 1000MPa s. The invention can produce cationic polyacrylamide emulsion with high effective content and higher apparent viscosity of water solution. It can be used as papermaking retention aid, which can make pulp retention rate higher, water filtration effect better and papermaking retention agent less consumption.

【技術實現步驟摘要】
一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液及其制備方法和應用
本專利技術屬于聚合物乳液
，尤其涉及一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液及其制備方法和應用。
技術介紹
聚丙烯酰胺(PAM)是一類重要的水溶性高分子聚合物，具有特殊的物理化學性質，其廣泛應用于化工、煤炭、石油、造紙和水處理等各個領域，具有“百業助劑”的稱號。陽離子型聚丙烯酰胺乳液主要用作造紙助留劑，利用其自身所帶電荷增強紙漿中纖維間的吸附力從而增強纖維的留著率。當前市場上使用較廣泛的用作造紙助留劑的陽離子型聚丙烯酰胺存在以下特點：從外觀狀態上看，第一類是丙烯酰胺與陽離子功能單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨共聚而成的干粉狀聚丙烯酰胺，其優點是：1.分子量較高，在800～1000萬之間；2.支鏈極少，溶解性好，吸附能力強，留著率高；其缺點是現場使用時對操作條件要求較高：1.使用前需先溶解成0.3％的母液，溶解時間長達40～60分鐘；2.降解速度快，在地層水中溶解后超過3小時的分子量損失率達50％。第二類是以陽離子功能單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)中的一種或兩種與丙烯酰胺的水溶液為分散相，以芳烴類有機物為連續相，以司盤、吐溫系列表面活性劑中的一種或兩種為乳化劑，經均質乳化后反應得到的油包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液。該油包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的優點是：1.溶解速度快，3～5分鐘即可完全溶解；2.有效含量較高，可達25％～30％，較干粉型聚丙烯酰胺高出5％～10％；缺點是：1.組成乳液的芳烴類有機物在使用過程中會影響紙張品質并在使用后對環境造成二次污染；2.油包水型乳液體系穩定性較差，儲存時間超過15～20天會發生兩相分離，嚴重影響助留效率，使紙機在高速運轉過程中會發生紙張斷裂，造成質量事故。第三類是以丙烯酰胺為聚合單體，以硫酸銨為分散相，以丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)為分散穩定劑，采用常溫引發(30℃)聚合而成的水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液，優點是：1.溶解速度快，3～5分鐘即可完全溶解；2.參與反應的各組分及反應生成物不會對所應用的產品和環境造成二次污染。缺點是：1.采用常溫(30℃)引發，無法生產高有效含量的乳液，導致產品的有效含量低(有效含量≤20％)；2.純水稀釋后的溶液表觀粘度較低，乳液質量分數為3％時的純水溶液的表觀粘度為120～160mpa·s，黏均相對分子質量只有300萬，實際使用時乳液消耗量大，增加了紙張的生產成本。CN200710049390.X公開了一種具有較高有效含量的陽離子聚丙烯酰胺“水包水”乳液的合成方法，但該方法制得的陽離子聚丙烯酰胺“水包水”乳液產品的稀釋穩定性差，將其配制成3wt％的溶液時，溶液變成了透明凝膠。CN200610044560.2公開了一種陽離子丙烯酰胺共聚物水包水乳液的制備方法，該方法以陽離子均聚物為穩定劑、以多元醇為輔助穩定劑，制得了一種陽離子丙烯酰胺共聚物水包水乳液，但該方法制得的陽離子丙烯酰胺共聚物水包水乳液的有效含量(活性物含量)最高僅達25％左右。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種有效含量高和水溶液表觀粘度較高的水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液及其制備方法和應用，以解決現有陽離子型聚丙烯酰胺乳液中存在的至少一個技術問題。本專利技術在第一方面提供了一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的制備方法，所述方法包括如下步驟：(1)用水將丙烯酰胺、陽離子低聚物、鹽類化合物和醇類有機物混合均勻，得到混合液；(2)將步驟(1)得到的混合液通氮除氧，然后于2～9℃下往所述混合液中依次加入還原劑、偶氮類引發劑和氧化劑引發聚合反應，得到反應產物溶液；(3)往步驟(2)得到的反應產物溶液中加入鹽析劑，制得水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液；所述醇類有機物選自一元醇和二元醇中的一種或多種。特別地，所述醇類有機物選自由異丙醇、乙二醇和正丁醇組成的組；優選的是，所述醇類有機物為乙二醇；和/或所述醇類有機物的用量為所述混合液的質量的5％～10％，優選為6％～8％。特別地，所述丙烯酰胺與所述陽離子低聚物的用量之和為所述混合液的質量的40％～43％，優選為40％；和/或所述丙烯酰胺與所述陽離子低聚物的質量比為(1～1.5)：(3～6)，優選為1：(3～5)。特別地，所述陽離子低聚物的黏均相對分子質量為5～10萬；和/或所述陽離子低聚物由陽離子單體聚合而成；所述陽離子單體選自由丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰胺基丙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰胺基丙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨和二甲基二烯丙基氯化銨組成的組；優選的是，所述陽離子單體選自由丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和二甲基二烯丙基氯化銨組成的組；更優選的是，所述陽離子單體為二甲基二烯丙基氯化銨。特別地，所述鹽類化合物的用量為所述混合液的質量的15％～25％，優選為15％～18％；所述鹽類化合物選自由氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鉀和硫酸銨組成的組；和/或所述鹽析劑的用量為所述混合液的質量的4％～8％，優選為4％～6％；所述鹽析劑選自氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鉀和硫酸銨組成的組。特別地，所述還原劑的用量為所述混合液的質量的0.02％～0.05％，優選為0.04％～0.05％；所述還原劑選自由亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉和硫酸亞鐵組成的組；優選的是，所述還原劑為亞硫酸氫鈉；所述偶氮類引發劑的用量為所述混合液的質量的0.005％～0.015％，優選為0.012％～0.015％；所述偶氮類引發劑選自由偶氮二異戊腈、偶氮二異庚腈和偶氮二異丁基脒鹽酸鹽組成的組；優選的是，所述偶氮類引發劑為偶氮二異戊腈；和/或所述氧化劑的用量為所述混合液的質量的0.0005％～0.002％，優選為0.0015％～0.002％；所述氧化劑選自由叔丁基過氧化氫、過硫酸鉀和過硫酸鈉組成的組；優選的是，所述氧化劑為過硫酸鉀。特別地，在進行步驟(2)之前，用pH調節劑將步驟(1)得到的混合液的pH調節為4.0～5.0，優選為4.3～4.6；所述pH調節劑選自由鹽酸、丙烯酸和乙二酸組成的組；優選的是，所述pH調節劑為乙二酸。優選地，在步驟(2)中，于5～7℃下依次加入還原劑、偶氮類引發劑和氧化劑；在步驟(2)中，所述通氮除氧的時間為20～30min；和/或在步驟(2)中，所述聚合反應的時間為3～5h。本專利技術在第二方面提供了本專利技術在第一方面所述的制備方法制得的水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液；優選的是，所述水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的有效含量為40％～43％，黏均相對分子質量為900～1000萬，質量百分含量為3％的所述水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的水溶液的表觀粘度為800～1000mpa·s。本專利技術在第三方面提供了本專利技術在第二方面所述的水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液作為造紙助留劑的應用。本專利技術與現有技術相比至少具有如下有益效果：(1)本專利技術制備過程簡單、反應時間短、成本低、轉化率高、生產效率高，更適合工業化生產；本專利技術方法能制得有效含量高、水溶液表觀粘度較高、留著率高、溶解性好和利用率高的水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液；本專利技術能制得有效含量高達40本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1)用水將丙烯酰胺、陽離子低聚物、鹽類化合物和醇類有機物混合均勻，得到混合液；(2)將步驟(1)得到的混合液通氮除氧，然后于2～9℃下往所述混合液中依次加入還原劑、偶氮類引發劑和氧化劑引發聚合反應，得到反應產物溶液；(3)往步驟(2)得到的反應產物溶液中加入鹽析劑，制得水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液；所述醇類有機物選自一元醇和二元醇中的一種或多種。

【技術特征摘要】
1.一種水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1)用水將丙烯酰胺、陽離子低聚物、鹽類化合物和醇類有機物混合均勻，得到混合液；(2)將步驟(1)得到的混合液通氮除氧，然后于2～9℃下往所述混合液中依次加入還原劑、偶氮類引發劑和氧化劑引發聚合反應，得到反應產物溶液；(3)往步驟(2)得到的反應產物溶液中加入鹽析劑，制得水包水型陽離子聚丙烯酰胺乳液；所述醇類有機物選自一元醇和二元醇中的一種或多種。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述醇類有機物選自由異丙醇、乙二醇和正丁醇組成的組；優選的是，所述醇類有機物為乙二醇；和/或所述醇類有機物的用量為所述混合液的質量的5％～10％，優選為6％～8％。3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述丙烯酰胺與所述陽離子低聚物的用量之和為所述混合液的質量的40％～43％，優選為40％；和/或所述丙烯酰胺與所述陽離子低聚物的質量比為(1～1.5)：(3～6)，優選為1：(3～5)。4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述陽離子低聚物的黏均相對分子質量為5～10萬；和/或所述陽離子低聚物由陽離子單體聚合而成；所述陽離子單體選自由丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰胺基丙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰胺基丙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨和二甲基二烯丙基氯化銨組成的組；優選的是，所述陽離子單體選自由丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和二甲基二烯丙基氯化銨組成的組；更優選的是，所述陽離子單體為二甲基二烯丙基氯化銨。5.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述鹽類化合物的用量為所述混合液的質量的15％～25％，優選為15％～18％；所述鹽類化合物選自由氯化鈉、硫...

【專利技術屬性】
技術研發人員：榮敏杰，趙海港，趙立國，
申請(專利權)人：東營市諾爾化工有限責任公司，
類型：發明
國別省市：山東,37