具有微孔结构的速溶非离子聚丙烯酰胺干粉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种速溶聚丙烯酰胺干粉，特别涉及一种具有微孔结构的速溶非离子 聚丙烯酰胺干粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 有"百业助剂"之称的聚丙烯酰胺产品目前已广泛应用于各个行业，其中非离子聚 丙烯酰胺干粉（NPAM)是聚丙烯酰胺的一个重要离子型产品，该干粉产品（NPAM)是由丙烯 酰胺单体经水溶液聚合得到胶体，再将胶体经造粒、烘干、粉碎和过筛等工序制得。在上述 干粉产品的制造工艺中，为使含水75%的聚合物胶体干燥至含水10%左右的干粉，烘干过 程需要耗费大量的热能及较长的烘干时间，不仅产品的能耗高，且较长的烘干时间会对聚 合物的溶解性能造成不良影响。
[0003] 针对此现状，目前各聚丙烯酰胺生产企业及科研机构进行了大量的技术改进及新 技术研发，也有类似的专利报道，但收效不大。专利CN1542027提到了加入发泡剂，并介绍 了发泡对产品的烘干有益，能促进溶解，但没有对聚合物颗粒的内部结构作细致的分析，且 由于发泡剂的加量过大，反应温度高，无发泡助剂，造成聚合速度、发泡速度过快，大量泡沫 随即消散，而且由发泡剂过多而形成的NTP过多，适量的NTP能助溶解，但过量的NTP会导 致聚合物分子量降低。专利CN101921365A的速溶机理基本上是仅靠助溶剂的作用，而未对 聚合物的内部结构（如颗粒的孔隙）作改进。专利103304714A是利用NTP和K2S208做主 引发剂，偶氮引发剂为辅助引发剂，利用氨水和尿素作助溶剂，引发剂分批加入，并控制助 溶剂浓度和介质的PH值来达到速溶和高分子量的目的，和本发明以偶氮引发剂作主引发 剂、以发泡剂致孔来达到速溶和节能的目的具有本质的不同。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种具有微孔结构的速溶非离子聚丙烯酰胺干粉及其制备 方法，反应平稳，工艺简单，易于工业化生产；聚合过程均匀发泡，聚合所得胶体产生的微孔 大小、强度合适，能对后序的胶体造粒、烘干及粉碎及至最终干粉产品的快速溶解提供有益 的支持，达到节能及速溶。
[0005] 本发明所述的具有微孔结构的速溶非离子聚丙烯酰胺干粉，由下述重量份的原料 组成：
[0006] 丙烯酰胺200 ;
[0007] 去离子水600 ;
[0008] 发泡剂2~10 ;
[0009] 发泡助剂0· 2~6 ;
[0010] 偶氮引发剂〇· 01~〇· 1 ;
[0011] 氧化剂 0· 0002 ~0· 002 ;
[0012] 还原剂 0· 0002 ~0· 002 ;
[0013] 助溶剂2~6;
[0014] 链转移剂0· 02~0· 16。
[0015] 其中：
[0016] 发泡剂为碳酸氢铵或碳酸氢钠的一种或多种，优选为碳酸氢铵。
[0017] 发泡助剂为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种 或多种，优选为N，N-二甲基十二烷基氧化胺。
[0018] 偶氮引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐。
[0019] 氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠的任意一种或多种；还原剂为亚硫酸氢 钠或亚硫酸钠的任一种或多种。
[0020] 助溶剂为尿素或硫脲的任意一种或多种。
[0021] 链转移剂为甲酸钠或异丙醇的任意一种或多种。
[0022] 所述的具有微孔结构的速溶非离子聚丙烯酰胺干粉的制备方法，包括下述步骤：
[0023] a.将丙烯酰胺单体、去离子水、助溶剂、链转移剂、发泡助剂、偶氮引发剂按配比加 入反应器内，溶解完全；
[0024] b.向体系内吹氮气除氧后将发泡剂加入体系内，0.2~0.8分钟后加入氧化剂和 还原剂，1~2分钟后体系发粘，聚合开始，停止吹氮气，1. 5~2小时聚合完成，制得胶体；
[0025] c.将所得胶体造粒、烘干、粉碎、筛分，得到具有微孔结构的速溶非离子聚丙烯酰 胺干粉产品。
[0026] 步骤a中，混合温度为2~8°C,用盐酸或氢氧化钠调整PH值为5~9。
[0027] 步骤b中体系的氧含量除至0. 02ppm及以下。
[0028] 本发明广泛适用于污水处理、油田钻井、造纸及三次采油、纺织、印染等工业中，或 用于阴离子型、阳离子型产品改性的基础产品。
[0029] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0030] 本发明具有微孔结构的非离子聚丙烯酰胺及其制备方法，反应平稳，工艺简单，操 作方便。制造过程中节能15%以上，干粉的溶解时间缩短10%以上，达到节能及速溶。聚 合过程均匀发泡，聚合所得胶体产生的微孔大小、强度合适，能对后序的胶体造粒、烘干及 粉碎及至最终干粉产品的快速溶解提供有益的支持，易于大规模工业化生产，具有很好的 发展推广前景。
【附图说明】
[0031] 图1为实施例1制备的聚丙烯酰胺干粉粒子的电镜照片；
[0032] 图2为对比例1制备的聚丙烯酰胺干粉粒子的电镜照片。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
[0034] 本发明实施例中产品的各项技术指标的测试方法采用下列国标：
[0035] 按照GB12005. 1 - 89测定特性粘数[η ];按照GB12005. 8-89测定溶解速度，文 中以时间（min)表示；按照GB/T22312-2008测定残余单体含量；按照GB12005. 2-89测定固 含量。
[0036] 实施例1
[0037] 将133. 3g去离子水加入聚合容器中，在搅拌下依次加入666. 7g30 %的丙烯酰胺 单体水溶液，2g尿素，0. 02g甲酸钠，2gN，N-二甲基十二烷基氧化胺，0. 02g偶氮二异丁脒盐 酸盐，待体系中的固体物全部溶解后，用NaOH调整体系的PH值为7，将聚合器放入5 °C恒温 水浴中，向聚合体系中通入氮气，即时测定体系的氧含量，待体系的氧含量<〇.〇2ppm后， 将6g碳酸氢铵加入体系内，0. 5分钟后加入5 %的亚硫酸氢钠和过硫酸铵各0. 02g，1. 5分 钟后聚合开始，停止吹氮气，反应2小时聚合完成，制得胶体，将所得胶体造粒、90°C烘干20 分钟后，粉碎、筛分，得到具有微孔结构的速溶非离子聚丙烯酰胺干粉产品。
[0038] 测试产品的各项技术指标为：特性粘数1500ml/g，溶解速度20min，残余单体 0. 03%，固含量90. 2%。干粉颗粒通过电子显微镜观察发现，颗粒表面凹凸不平，且有微孔 分布于表面及内部。干粉颗粒通过电子显微镜如图1所示。
[0039] 实施例2
[0040] 将133. 3g去离子水加入聚合容器中，在搅拌下依次加入666. 7g30 %的丙烯酰胺 单体水溶液，2g尿素，0. 02g甲酸钠，2gN，N-二甲基十二烷基氧化胺，0. 02g偶氮二异丁脒盐 酸盐，待体系中的固体物全部溶解后，用NaOH调整体系的PH值为7，将聚合器放入5 °C恒温 水浴中，向聚合体系中通入氮气，即时测定体系的氧含量，待体系的氧含量<〇.〇2ppm后， 将8g碳酸氢钠加入体系内，0. 5分钟后加入5 %的亚硫酸氢钠和过硫酸铵各0. 02g，1. 5分 钟后聚合开始，停止吹氮气，反应2小时聚合完成，制得胶体。将所得胶体造粒、90°C烘干23 分钟后，粉碎、筛分，得到具有微孔结构的速溶非离子聚丙烯酰胺干粉产品。
[0041] 测试产品的各项技术指标为：特性粘数1460ml/g，溶解速度22min，残余单体 0.04%，固含量 90. 1%。
[0042] 实施例3
[0043] 将133. 3g去离子水加入聚合容器中，在搅拌下依次加入666. 7g30 %的丙烯酰胺 单体水溶液，4g尿素，0. 08g甲酸钠，2gN，N-二甲基十二烷基氧化胺，0. 02g偶氮二异丁脒盐 酸盐，待体系中的固体物全部溶解后，用NaOH调整体系的PH值为7，将聚合器放入5 °C恒温 水浴中，向聚合体系中通入氮气，即时测定体系的氧含量，待体系的氧含量<〇.〇2ppm后， 将2g碳酸氢铵加入体系内，0. 5分钟后加入5 %的亚硫酸氢钠和过硫酸铵各0. 02g，1. 5分 钟后聚合开始，停止吹氮气，反应2小时聚合完成，制得胶体。将所得胶体造粒、90°C烘干20 分钟后，粉碎、筛分，得到具有微孔结构的速溶非离子聚丙烯酰胺干粉产品。
[0044] 测试产品的各项技术指标为：特性粘数1508ml/g，溶解速度20min，残余单体 0.03%，固含量 89.5%。
[0045] 实施例4
[0046] 将133. 3g去离子水加入聚合容器中，在搅拌下依次加入666. 7g30 %的丙烯酰胺 单体水溶液，6g尿素，0. 16g甲酸钠，6gN，N-二甲基十二烷基氧化胺，0. lg偶氮二异丁脒盐 酸盐，待体系中的固体物全部溶解后，用NaOH调整体系的PH值为8,将聚合器放入5°C恒温 水浴中，向聚合体系中通入氮气，即时测定体系的氧含量，待体系的氧含量<〇.〇2ppm后， 将l〇g碳酸氢铵加入体系内，〇. 5分钟后加入5 %的亚硫酸氢钠和过硫酸铵各0. 02g，1. 5分 钟后聚合开始，停止吹氮气，反应2小时聚合完成，制得胶体。将所得胶体造粒、90°C烘干22 分钟后，粉碎、筛分，得到具有微孔结构的速溶非离子聚丙烯酰胺干粉产品。
[0047] 测试产品的