种子聚合物及其稳定剂以及应用二者制备水包水型阳离子聚丙烯酰胺共聚物分散液的方法

摘要

本发明涉及种子聚合物及其稳定剂以及应用二者制备水包水型阳离子聚丙烯酰胺共聚物分散液的方法。其中，种子聚合物为在盐溶液中能够分相形成微小粒子，即为“种子”。在分散液的制备过程中，由于聚合过程从一开始就以种子内聚合为主，因而可以有效降低整个聚合过程中体系的粘度，所形成的水包水分散液也不易受温度影响其储存稳定性。本方法适用于水包水分散液的工业生产，尤其适于制备低离子度和高离子度阳离子聚丙烯酰胺共聚物水包水分散液。

主权项

一种水包水型阳离子聚丙烯酰胺共聚物分散液的制备方法，其特征在于：用种子聚合物及其稳定剂，所述种子聚合物为下述通式(1)所示聚合物的一种或多于一种的任意组合，其重均分子量范围为4×10⁵‑2×10⁶；其中基团X表示O或者NH，Y表示CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂或CH₂CH(OH)CH₂，R₁和R₄表示H或者CH₃，R₂和R₃分别独立地表示H或者含1‑3个C原子的烷基，R₅和R₆各自独立地表示CH₃或CH₂CH₃，R₇表示H、CH₃、CH₂CH₃或CH₂C₆H₅；通式中a和b满足关系0≤b/a≤1/9；所述稳定剂为结构符合通式(2)的要求的聚合物的一种或多于一种的任意组合，其重均分子量范围为1×10⁵‑1×10⁶；其中基团A表示O或者NH，B表示CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂或CH₂CH(OH)CH₂，R₈表示H或CH₃，R₉和R₁₀各自独立地表示CH₃或CH₂CH₃，R₁₁表示H、CH₃、CH₂CH₃或CH₂C₆H₅；所述水包水型阳离子聚丙烯酰胺共聚物分散液的制备方法，包括如下步骤：(1)制备稳定剂：反应容器中加入全部稳定剂用单体和所需量的水，使得稳定剂用单体占总质量分数在10‑30％之间；通N₂除O₂0.5小时后，升温至50‑80℃，N₂保护下向其中均匀滴加占稳定剂制备总质量5％质量份含有全部稳定剂用引发剂的水溶液，其中所用稳定剂用引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐V50、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐VA044、过硫酸铵APS和过硫酸钾KPS中的任意一种，其用量为相对于总稳定剂用单体摩尔量的0.02％‑0.05％，控制滴加时间为30min，滴加完反应24小时，之后，若温度低于80℃则升温至80℃，否则保持温度，继续反应6小时；停止加热，撤除N₂保护，冷却至室温，即得稳定剂溶液，将此溶液真空干燥得所述稳定剂；(2)制备种子聚合物分散液：将聚合单体、分相试剂、稳定剂和种子聚合物水溶液加入到反应器中，加入水，20‑50℃下充分搅拌使达到溶解/分配平衡，得到白色浑浊状含单体的种子分散液，即为反应液；反应液中单体、分相试剂和种子聚合物用量分别为反应体系总质量的1‑20％、15‑37％和1‑10％，稳定剂为种子聚合物和单体总质量的5‑20％，余量为水；所述聚合单体由非离子单体和阳离子单体组成，其中非离子单体占单体总摩尔量的65‑100％，不含100％；阳离子单体占单体总摩尔量的0‑35％，不含0％；所述非离子单体为下述通式(3)所示单体的一种或多于一种的任意混合：R₁₂表示H或者CH₃，R₁₃和R₁₄分别独立地表示H或者含1‑3个C原子的烷基；所述阳离子单体为下述通式(4)所示单体的一种或多于一种的任意混合：其中基团D表示O或者NH，E表示CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂或CH₂CH(OH)CH₂，R₁₅表示H或CH₃，R₁₆和R₁₇各自独立地表示CH₃或CH₂CH₃，R₁₈表示H、CH₃、CH₂CH₃或CH₂C₆H₅；所述分相试剂由主要分相试剂和助分相试剂组成，所述主分相试剂为硫酸铵和硫酸钠，助分相试剂为氯化钠和硫酸锂以任意比例混合；其中主分相试剂占阳离子聚丙烯酰胺聚合反应体系的总质量浓度为14.5‑35％，且硫酸钠质量浓度范围为0‑3％；助分相试剂占阳离子聚丙烯酰胺聚合反应体系总质量浓度为0.5‑2％；(3)制备聚丙烯酰胺共聚物水包水分散液：20‑50℃下向已制备的反应液通入惰性气体除去O₂，保持惰性气氛；向反应液中加入引发剂引发聚合，自引发剂开始加入时计时，于聚合条件下反应10‑30小时，然后撤除惰性气氛保护，降温停止反应，得到聚丙烯酰胺共聚物水包水分散液；所述引发剂为VA044、V50、偶氮二异丁腈AIBN或有机过氧化物类二异丁基过氧化物中的一种或者多种任意比例的混合；或氧化还原引发体系H₂O₂/维生素C、过硫酸盐/低价硫酸盐、过硫酸铵/焦亚硫酸钠中的任意一种；所述过硫酸盐选自过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的任意一种，所述低价硫酸盐类选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、甲醛次硫酸氢钠中的一种，且还原剂为亚硫酸盐时以硫酸亚铁为辅还原剂；氧化剂与还原剂的用量满足氧化剂/还原剂的摩尔比在0.5‑2.0之间。