一种丙烯酸铵/丙烯酰胺共聚型乳液絮凝剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子合成、矿物提取和环保技术领域，设及一种能有效实现氧化侣 工业中赤泥沉降的阴离子型乳液絮凝剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 赤泥是氧化侣生产过程中生成的废料，它质感松软，流动性差，粒径小，易结瘤，液 固颗粒之间密度差亦小。随着国内氧化侣工业的发展，赤泥的分离作业逐渐成为氧化侣生 产工艺中的"瓶颈"，大大限制了我国氧化侣生产工业的发展。絮凝沉降法是当前国内外在 氧化侣工业赤泥分离中广泛采用的方法。合成高分子絮凝剂较之早期的天然高分子絮凝 剂，W其良好的凝聚效果、用料少、操作简单、经济性好等优点，在氧化侣生产工业中起到了 不可替代的作用。
[0003] 近几年，国内外关于絮凝剂的研究逐渐增多，但大多采用水溶液聚合法合成产物， 如中国发明专利CN101942052A、CN101831030A，通过水溶液聚合法得到的絮凝剂大多为粉 状或粒状，其吸湿性强，导致有效成分下降，而且溶解速度极慢，大大提高了使用成本。虽然 目前各国学者对乳液絮凝剂的研究热情也在提高，但所研究的大多为丙締酷胺絮凝剂，如 中国发明专利CN101845105A，或是单一的簇酸盐絮凝剂，如发明专利CN101544454A，由于 所含官能团单一，与赤泥作用力较弱，絮凝沉降效果较差，而且丙締酷胺存在单体残留毒性 问题，不利于人的健康，对环境也会造成污染。随着环保要求的加强，更多适用性强、环境污 染小的絮凝剂的研制，也将有助于氧化侣工业的发展。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了一种阴离子型丙締酸锭/丙締酷胺共聚型乳液 絮凝剂及其制备方法，从而解决传统水溶液聚合法得到的粉状或粒状絮凝剂溶解速度慢、 用量大等问题，W及改善含单一官能团絮凝剂沉降性能差、环境污染严重等缺点。
[0005] 本发明公开了一种丙締酸锭/丙締酷胺共聚型乳液絮凝剂，所述共聚物的分子式 为：（C&C肥00畑4)。畑2(：肥0畑2)。。
[0006] 本发明还公开了一种丙締酸锭/丙締酷胺共聚型乳液絮凝剂及其制备方法，制备 步骤如下：
[0007] (1)将一定量的丙締酸与氨水混合，在冰浴条件下进行中和反应，制得丙締酸锭溶 液；
[0008] (2)将一定量的丙締酷胺溶解于水，配成丙締酷胺溶液；
[0009] (3)将丙締酸锭溶液与丙締酷胺溶液混合揽拌，在其中加入质量为体系总质量的 0. 005%~0. 4%的反应助剂，揽拌至完全溶解，制得水相；
[0010] (4)在连续相中加入质量为体系总质量的2%~12%的乳化剂，揽拌均匀，制得油 相；
[0011] (5)将油相转移到反应瓶中，控制4(K)r/min左右的转速揽拌，通入氮气排尽体系 内的空气，在30°C水浴条件下，调整揽拌转速为800~1200r/min滴入步骤（3)中制得的水 相，待水相滴完后，继续揽拌，使其充分乳化； 阳01引 （6)控制100~30化/min转速揽拌与水浴溫度40°C~90°C，反应6~12h后，得 到丙締酸锭/丙締酷胺共聚型乳液絮凝剂；
[0013] 在上述步骤中，其中，在（3)、（4)、（5)任意步骤中加入引发剂，所述引发剂质量为 体系总质量的0. 005%~0. 4%。
[0014] 所述引发剂的加入方式为：将水溶性引发剂加入所述水相中；或者将油溶性引发 剂加入所述油相中；或者将任意比例的水溶性引发剂和油溶性引发剂分别加入所述水相和 所述油相中。
[0015] 所述的引发剂为油溶性引发剂过氧化二苯甲酯、过氧化二月桂酷、叔下基过氧化 物、过氧化二碳酸二异丙醋、偶氮二异下腊、偶氮二异庚腊、氮，氮-二甲基苯胺中的一种或 几种；或者为水溶性引发剂过氧化氨、过硫酸钟、过硫酸锭、2,2' -偶氮双（2-脉挫嘟丙烷） 盐酸盐、2, 2' -偶氮双（2-脉基丙烷）二盐酸盐、4, 4' -偶氮二（4-氯基戊酸）、亚硫酸钢、 亚硫酸氨钢中的一种或几种；或者为油溶性引发剂、水溶性引发剂复合使用。
[0016] 步骤（1)和似中丙締酸锭与丙締酷胺的摩尔质量比为1:1~4:1。
[0017] 步骤（3)中所述的反应助剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钢、尿素中的一种 或几种。
[001引步骤（4)中连续相与步骤做中水相的质量比为0.6:1~1.4:1，所述的连续相是 环己烧、异辛烧、十二烧、十四烧、异构烧控、白油、航空煤油、液体石蜡中的任一种。
[0019] 步骤（4)中所述乳化剂包括山梨醇酢油酸醋、山梨醇酢单硬脂酸醋、山梨醇酢月 桂酸醋、聚氧乙締山梨醇酢单油酸醋、聚氧乙締山梨醇酢单硬脂酸醋、聚氧乙締山梨醇酢月 桂酸醋、烷基酪聚氧乙締酸-10的一种或几种，所述的乳化剂的HLB值为5~9。
[0020] 步骤（5)中通入氮气的总时间为30min左右，乳化总时间为0. 5~化。步骤化） 中所述聚合反应在40°C~90°C间反应6~12h，过程中为一步升溫或者分步升溫。
[0021] 本发明的原理是：W丙締酸锭和丙締酷胺为反应单体，通过反相乳液法共聚而成， 共聚物的分子式为（CH2CHCOONH4)m- (CH2CHCONH2)。，含簇酸根、锭根和酷胺基团，侣±矿拜耳 法溶出过程中，常常添加生石灰促进溶出，使赤泥矿浆中含较多的Ca2+，共聚物中的簇酸根 可通过"巧桥"离子键与赤泥作用，在矿物颗粒表面形成聚丙締酸巧沉淀，运种吸附不但选 择性强，而且化学键能较大，作用力较强，簇基还能通〇???H-0氨键与赤泥表面径基结合，从 而强化了沉降作用；酷胺基团是高活性亲水基团，不带电，能通过N…H-0氨键作用吸附在 悬浮固体颗粒表面，使所吸附的颗粒间架桥连接，把小颗粒集成大絮团，从而加速了赤泥沉 降。
[0022] 本发明W丙締酸、氨水、丙締酷胺为单体原料，借助乳化剂将单体溶液分散在油相 中，形成油包水（W/0)型乳液而进行聚合，制备出阴离子型乳液絮凝剂。与目前广泛采用的 水溶液聚合法相比，本发明采用反相乳液聚合法，聚合速度快，制备效率高，所制备的乳液 絮凝剂固含量和分子量都较高，稳定性好，而且很容易反转溶于水，溶解速率快，使用方便； 另外，与含单一官能团的絮凝剂相比，本发明所制备的共聚型絮凝剂含簇酸根、酷胺基等多 种官能团，与赤泥之间作用力多样，大大提高了絮凝沉降性能，减少了絮凝剂用量。
[0023] 本发明的丙締酸锭/丙締酷胺共聚型乳液絮凝剂的制备方法，可W成功制备出固 含量高、分子量较高、稳定性好、溶解速率快、毒性较低的乳液絮凝剂，制备过程较简单，效 率较高，大大降低了成本，提高了效益。
【附图说明】
[0024] 图1为反相乳液法制备的丙締酸锭/丙締酷胺共聚物的FT-IR图谱；
[00巧]图2为丙締酸锭/丙締酷胺共聚型乳液絮凝剂的沈M图； 阳0%] 图3为丙締酸锭/丙締酷胺共聚型乳液絮凝剂的TEM图；
[0027] 图4为丙締酸锭与丙締酷胺摩尔质量比不同对反相乳液共聚物分子量的影响（其 中1为丙締酸锭，2为丙締酷胺）；
[0028] 图5为丙締酸锭与丙締酷胺摩尔质量比不同时共聚型乳液絮凝剂对赤泥沉降速 度的影响（其中1为丙締酸锭，2为丙締酷胺）；
[0029] 图6为丙締酸锭与丙締酷胺摩尔质量比不同时共聚型乳液絮凝剂对赤泥沉降后 上清液透光率的影响
[0030] 图7为不同类型反相乳液絮凝剂对应的上清液透光率
【具体实施方式】
[0031] W下通过具体实施例进一步介绍本发明丙締酸锭/丙締酷胺共聚型乳液絮凝剂 的制备方法及其性质。
[0032] 实施例1巧締酸锭/丙締酷胺共聚型乳液絮凝剂的制备实施例1 阳〇3引 1.配制水相：
[0034] (1)中和反应：分别称取丙締酸7. 2g和氨水6. 8g，在冰水浴中不断揽拌情况下将 氨水逐滴滴加到丙締酸中（保持体系溫度不超过40°C)，待氨水滴加完毕之后，在冰水浴中 继续揽拌lOmin，制备成丙締酸锭溶液，待用；
[0035] (2)称取7.Ig丙締酷胺，用9. 8g水溶解完全，配成丙締酷胺溶液；
[0036] (3)将丙締酸锭溶液和丙締酷胺溶液混合均匀，称取乙二胺四乙酸0. 04g，加入混 合溶液中，在磁力揽拌器上揽拌30min;
[0037] (4)称过硫酸钟0. 035g，用3g水溶解后加到做中溶液，揽拌均匀，得到水相。 阳03引 2.配制油相：称26g白油，在其中加入山梨醇酢油酸醋2. 5g，聚氧乙締山梨醇酢硬 脂酸醋1. 3g，置于磁力揽拌器上揽拌使其充分混合均匀。
[0039] 3.混合乳化：
[0040] (1)将混合均匀的油相转移至四口烧瓶中，连接好反应装置，设置转速为40化/ min,边揽拌边通氮气lOmin左右；
[0041] (2)将揽拌器转速调至8(K)r/min，水浴溫度设为30°C，将配好的水相转移至滴液 漏斗中