(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109180862 A(43)申请公布日 2019.01.11
(21)申请号 201811100141.5(22)申请日 2018.09.20
(71)申请人 江苏富淼科技股份有限公司
地址 215613 江苏省苏州市张家港市凤凰
镇杨家桥村(飞翔化工集中区富淼科技)(72)发明人 何国锋 戴明明 刘竹青 王勤
张莉 魏星光 (74)专利代理机构 苏州创元专利商标事务所有
限公司 32103
代理人 孙仿卫 刘鑫(51)Int.Cl.
C08F 220/56(2006.01)C08F 220/06(2006.01)C08F 220/58(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
C08F 2/32(2006.01)
CN 109180862 A(54)发明名称
一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，将丙烯酸和羟胺水溶液在催化剂作用下反应制得丙烯羟肟酸单体水溶液；将丙烯羟肟酸单体水溶液、丙烯酰胺、丙烯酸以及功能单体、溶解促进剂、水溶性氧化剂、络合剂加入去离子水中，搅拌至完全溶解，并加入氨水调
制得水相；将复合乳化剂加入溶剂油节pH至7-9，
中，搅拌均匀，制得油相；将水相滴入油相中，高速搅拌乳化分散，制得油包水预乳液；对油包水预乳液进行通氮除氧，接着降温至15-20℃，然后加入还原剂引发聚合反应2-4小时制得反应物；降温后向反应物中加入反相剂，制得氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液。本发明工艺简单易操作，各官能团的含量易于控制，生产效率高，产品分子量高，溶解速度快。
CN 109180862 A
权 利 要 求 书
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1.一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）采用羟胺法，将丙烯酸和羟胺水溶液在催化剂作用下反应制得丙烯羟肟酸单体水溶液；（2）将所述丙烯羟肟酸单体水溶液、丙烯酰胺、丙烯酸以及功能单体、溶解促进剂、水溶性氧化剂、络合剂加入去离子水中，搅拌至完全溶解，并加入氨水调节pH至7-9，制得水相；（3）将复合乳化剂加入溶剂油中，搅拌均匀，制得油相；（4）将所述水相滴入所述油相中，高速搅拌乳化分散，制得油包水预乳液；（5）对所述油包水预乳液进行通氮除氧，接着对所述油包水预乳液降温至15-20℃，然后向所述油包水预乳液中加入还原剂引发聚合反应2-4小时制得反应物；（6）将所述反应物降温至40℃以下，加入反相剂，搅拌均匀，制得氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液。
2.根据权利要求1所述的一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述羟胺水溶液由盐酸羟胺或硫酸羟胺与氢氧化钠水溶液中和反应制得。
3.根据权利要求1所述的一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述丙烯酸和所述羟胺水溶液中羟胺的摩尔比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：所述功能单体由4-甲基丙烯酰胺基水杨酸、乙烯基磺酸钠、乙烯基苯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠、乙烯基膦酸中的一种或一种以上组成，所述功能单体的质量占单体总质量的1%-10%，单体总质量为所述丙烯羟肟酸单体、所述丙烯酰胺、所述丙烯酸以及所述功能单体的质量和。
5.根据权利要求1所述的一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：所述溶解促进剂由尿素、乙酰胺、硫脲、无水硫酸盐、无水磷酸盐中的一种或一种以上组成，所述溶解促进剂的质量占所述氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液质量的0.5%-2%。
6.根据权利要求1所述的一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：所述复合乳化剂为高分子乳化剂和非离子型乳化剂的复配乳化剂，所述复配乳化剂的HLB值≥8.5，所述复合乳化剂的质量占所述氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液总质量的2%-5%。
7.根据权利要求1所述的一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述油相和所述水相的质量比为1:3-1:1。
8.根据权利要求1所述的一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：所述水溶性氧化剂由过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、溴酸钠、溴酸钾中的一种或一种以上组成，所述水溶性氧化剂的质量占所述氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液总质量的0.001%-0.1%。
9.根据权利要求1所述的一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：所述络合剂为EDTA-2Na和/或DTPA-5Na；所述还原剂由质量浓度为0.5%的焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、六水合硫酸亚铁铵水溶液中的一种或一种以上组成。
10.根据权利要求1所述的一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，其特征在于：所述水相中，所述丙烯羟肟酸单体水溶液的质量占单体总质量的15%-50%，所述丙烯酸的质量占单体总质量的15%-30%，所述丙烯酰胺的质量占单体总质量的15%-60%，单体总质量为所述丙烯羟肟酸单体、所述丙烯酰胺、所述丙烯酸以及所述功能单体的质量和。
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说 明 书
一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法
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[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及乳液制备技术领域，特别涉及一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法。
背景技术
[0003]氧肟酸型聚合物出现于20世纪80年代，美国氰胺公司和纳尔科相继推出含氧肟酸基团的絮凝剂，其氧肟酸官能团易与铁离子形成牢固的螯合作用而广泛应用在氧化铝生产的赤泥分离和油田钻进领域。另外，氧肟酸基团易与Fe3+、Cu2+、Co2+、Pb2+、Cr6+、Ni2+、Zn2+及V3+
等离子配位生成稳定的四元环或五元环配合物，对重金属离子具有较强的吸附能力，形成的絮团牢固结实，耐剪切能力强，与传统的金属离子捕捉剂相比，在低浓度金属污染物的去除方面具有独特的优势。絮凝剂聚合物中含有磺酸基团、磷酸基团、水杨酸基团等功能基团，能强化絮凝沉降分离的效果，而且能明显降低上清液浮游物的含量，而且添加量也比较小，能降低成本。另外，在絮凝剂产品的形态方面，国外大多部分产品都是乳液状，溶解快，操作便利，这也是目前絮凝剂发展的趋势。
[0004]国内外关于氧肟酸型聚丙烯酰胺絮凝剂的合成方法中，主要是用聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐或丙烯酰胺和丙烯酸盐共聚物与羟胺反应进行改性，相关专利和文献报道的条件不一，而且酰胺和羟胺亲核取代反应的活性不高，导致酰胺与羟胺反应转化率大多比较低，而且制作工序复杂，效率低，生产成本高。中国专利CN104528905B提供了一种微乳液型氧化铝赤泥絮凝剂及其制备方法，该方法主要还是先采用反相微乳液聚合，合成聚丙烯酰胺微乳液，然后再加入盐酸羟胺进行改性，在高分子主链上引入了多种官能团（酰胺基、羧基和氧肟酸基），但是反应后期聚丙烯酰胺羟胺化改性反应温度高，时间较长，降低了生产效率。中国专利CN100509867C提供了一种含氧肟酸结构聚合物反相乳液的制备方法，也是先通过反相乳液聚合制备聚丙烯酰胺乳液聚合物，然后得到的聚合物乳胶在碱性条件下进行羟胺化改性，其制作工序相对复杂，生产成本高。发明内容
[0005]本发明的目的是提供一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，采用反相乳液制备技术，在高分子链上引入多种官能团，包括氧肟酸基、酰胺基、羧基和其他功能基团（包括磺酸基、水杨酸基团或磷酸基团等），工艺简单易操作，各官能团的含量易于控制，提高了生产效率，适用于工业化生产。产品分子量高，溶解速度快，适用作赤泥沉降用絮凝剂和金属离子捕捉剂。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，包括以下步骤：（1）采用羟胺法，将丙烯酸和羟胺水溶液在催化剂作用下反应制得丙烯羟肟酸单体水
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说 明 书
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溶液；
（2）将所述丙烯羟肟酸单体水溶液、丙烯酰胺、丙烯酸以及功能单体、溶解促进剂、水溶性氧化剂、络合剂加入去离子水中，搅拌至完全溶解，并加入氨水调节pH至7-9，制得水相；
（3）将复合乳化剂加入溶剂油中，搅拌均匀，制得油相；其中水相和油相的制备顺序可以交换，即按照（3）、（1）、（2）的顺序制备；（4）将所述水相滴入所述油相中，高速搅拌乳化分散，制得油包水预乳液；（5）对所述油包水预乳液进行通氮除氧，接着对所述油包水预乳液降温至15-20℃，然后向所述油包水预乳液中加入还原剂引发聚合反应2-4小时制得反应物；
（6）将所述反应物降温至40℃以下，加入反相剂，搅拌均匀，制得氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液。
[0007]优选地，在步骤（1）中，所述羟胺水溶液由盐酸羟胺或硫酸羟胺与氢氧化钠水溶液中和反应制得。[0008]优选地，在步骤（1）中，所述丙烯酸和所述羟胺水溶液中羟胺的摩尔比为1:1。[0009]优选地，所述功能单体由4-甲基丙烯酰胺基水杨酸、乙烯基磺酸钠、乙烯基苯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠、乙烯基膦酸中的一种或一种以上组成，所述功能单体的质量占单体总质量的1%-10%，单体总质量为所述丙烯羟肟酸单体、所述丙烯酰胺、所述丙烯酸以及所述功能单体的质量和。[0010]优选地，所述溶解促进剂由尿素、乙酰胺、硫脲、无水硫酸盐、无水磷酸盐中的一种或一种以上组成，所述溶解促进剂的质量占所述氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液质量的0.5%-2%。
[0011]优选地，所述复合乳化剂为高分子乳化剂和非离子型乳化剂的复配乳化剂，所述复配乳化剂的HLB值≥8.5，所述复合乳化剂的质量占所述氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液总质量的2%-5%。[0012]优选地，在步骤（4）中，所述油相和所述水相的质量比为1:3-1:1。[0013]优选地，所述水溶性氧化剂由过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、溴酸钠、溴酸钾中的一种或一种以上组成，所述水溶性氧化剂的质量占所述氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液总质量的0.001%-0.1%。[0014]优选地，所述络合剂为EDTA-2Na和/或DTPA-5Na；所述还原剂由质量浓度为0.5%的焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、六水合硫酸亚铁铵水溶液中的一种或一种以上组成。[0015]优选地，所述水相中，所述丙烯羟肟酸单体水溶液的质量占单体总质量的15%-50%，所述丙烯酸的质量占单体总质量的15%-30%，所述丙烯酰胺的质量占单体总质量的15%-60%，单体总质量为所述丙烯羟肟酸单体、所述丙烯酰胺、所述丙烯酸以及所述功能单体的质量和。
[0016]由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液的制备方法，首先是将丙烯酸单体与羟胺的水溶液在催化剂作用下进行羟胺化改性，然后作为聚合单体，通过反相乳液聚合与其他单体进行共聚反应。采用反相乳液制备技术，在高分子链上引入多种官能团，包括氧肟酸基、酰胺基、羧基和其他功能基团（包括磺酸基、水杨酸基团或磷酸基团等），工艺简单易操作，各官能团的含量易于控制，提高了生产效率，适用于工业化生产。产品分子量高，溶解速度快，适用作赤泥沉降用
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絮凝剂和金属离子捕捉剂。
附图说明
[0017]附图1为本发明制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。[0019]实施例1：
（a）丙烯酸单体的羟胺化改性向装有搅拌器、冷凝管、温度计的500ml四口烧瓶中一次性加入70g丙烯酸、63.5g盐酸羟胺和50g去离子水和少量催化剂，搅拌溶解，然后用滴液漏斗缓慢滴加108g 40%的氢氧化钠水溶液至四口烧瓶内，同时控制内温在20℃，滴加完后再继续搅拌反应1小时使羟胺化反应完全，得丙烯羟肟酸单体水溶液，待用。[0020]（b）反相乳液聚合反应
将10g高分子乳化剂HYPERMER B-246SF和30g乳化剂Atlas G-2116溶解在260g3#白油中，制成油相；
将180g固体丙烯酰胺、48.5g丙烯酸和15g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和155g步骤（a）所制得的丙烯羟肟酸单体水溶液加入到150g去离子水中，搅拌至溶液完全溶解；然后向上述溶液中滴加氨水，调节pH至7.5，然后向上述溶液中依次加入10g质量浓度为5%的EDTA-2Na水溶液、1g质量浓度为1%的叔丁基过氧化氢水溶液和15g尿素，搅拌上述溶液至完全溶解，再补水至700g，制成水相；
将配制好的水相滴加至油相中，边滴加边高速搅拌，滴加耗时60min；控制上述混合物温度处于15-20℃，在混合物处于搅拌状态下，向混合物中通氮气1.5小时；向上述混合物中滴加质量浓度为0.5%的焦亚硫酸钠水溶液，引发聚合反应，控制聚合反应最高温不超过80℃，反应时间2-4h；
反应结束后，控制上述混合物的温度在40℃以下，向其中加入15g反相剂，搅拌15min，得到氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液产品。[0021]实施例2：
（a）丙烯酸单体的羟胺化改性向装有搅拌器、冷凝管、温度计的500ml四口烧瓶中一次性加入70g丙烯酸、82g硫酸羟胺和50g去离子水和少量催化剂，搅拌溶解，然后用滴液漏斗缓慢滴加108g 40%的氢氧化钠水溶液至四口烧瓶内，同时控制内温在20℃，滴加完后再继续搅拌反应1小时使羟胺化反应完全，得丙烯羟肟酸单体水溶液，待用。[0022]（b）反相乳液聚合反应
将14.4g高分子乳化剂HYPERMER-1038SF和25.6g乳化剂Tween 81溶解在260g3#白油中，制成油相；
将150g固体丙烯酰胺、48.5g丙烯酸和15g乙烯基苯磺酸钠和264g步骤（a）所制得的丙烯羟肟酸单体水溶液加入到100g去离子水中，搅拌至溶液完全溶解；然后向上述溶液中滴加氨水，调节pH至7.5，然后向上述溶液中依次加入10g 质量浓度为5%的EDTA-2Na水溶液、
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1g质量浓度为1%的溴酸钾水溶液和15g尿素，搅拌上述溶液至完全溶解，再补水至700g，制成水相；
将配制好的水相滴加至油相中，边滴加边高速搅拌，滴加耗时60min；控制上述混合物温度处于15-20℃，在混合物处于搅拌状态下，向混合物中通氮气1.5小时；向上述混合物中滴加质量浓度为0.5%的亚硫酸氢钠水溶液，引发聚合反应，控制聚合反应最高温不超过80℃，反应时间2-4h；
反应结束后，控制上述混合物的温度在40℃以下，向其中加入15g反相剂，搅拌15min，得到氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液产品。[0023]实施例3：
（a）丙烯酸单体的羟胺化改性向装有搅拌器、冷凝管、温度计的500ml四口烧瓶中一次性加入70g丙烯酸、63.5g盐酸羟胺和50g去离子水和少量催化剂，搅拌溶解，然后用滴液漏斗缓慢滴加108g 40%的氢氧化钠水溶液至四口烧瓶内，同时控制内温在20℃，滴加完后再继续搅拌反应1小时使羟胺化反应完全，所得丙烯羟肟酸单体水溶液，待用。[0024]（b）反相乳液聚合反应
将15g高分子乳化剂HYPERMER-B210和25g乳化剂Atlas G-1096溶解在260g 5#白油中，制成油相；
将120g固体丙烯酰胺、60.7g丙烯酸和15g 4-甲基丙烯酰胺基水杨酸和300g步骤（a）所制得的丙烯羟肟酸单体水溶液加入到80g去离子水中，搅拌至溶液完全溶解；然后向上述溶液中滴加氨水，调节pH至7.5，然后向上述溶液中依次加入10g质量浓度为5%的EDTA-2Na水溶液、1g质量浓度为1%的溴酸钠水溶液和15g尿素，搅拌上述溶液至完全溶解，再补水至700g，制成水相；
将配制好的水相滴加至油相中，边滴加边高速搅拌，滴加耗时60min；控制上述混合物温度处于15-20℃，在混合物处于搅拌状态下，向混合物中通氮气1.5小时；向上述混合物中滴加质量浓度为0.5%的焦亚硫酸钠水溶液，引发聚合反应，控制聚合反应最高温不超过80℃，反应时间2-4h；
反应结束后，控制上述混合物的温度在40℃以下，向其中加入15g反相剂，搅拌15min，得到氧肟酸型聚丙烯酰胺反相乳液产品。
[0025]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
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说 明 书 附 图
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