СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИАКРИЛАМИДА Российский патент 1995 года по МПК C08F120/56 C08F2/32 

Изобретение относится к способу получения линейного полиакриламида высокой молекулярной массы в обратных эмульсиях.

Известно, что полиакриламид высокой молекулярной массы находит применение в процессах очистки сточных вод, в целлюлозно-бумажной промышленности, а также в качестве загустителя воды в процессах вторичной нефтедобычи.

Одним из методов получения высокомолекулярного полиакриламида является полимеризация в обратных эмульсиях, дисперсной фазой которых являются водные растворы мономеров, а непрерывной средой неполярные органические растворители [1] Стабилизаторами мономерных эмульсий являются сорбитановые эфиры жирных кислот, их полиоксиэтилированные производные и некоторые другие, полимеризация инициируется, как правило, маслорастворимыми соединениями динитрилом азоизомасляной кислоты, перекисью бензоила.

Недостатком описанного способа является низкая стабильность мономерных эмульсий в ходе полимеризации, что приводит к образованию значительных количеств коагулюма на стенках реактора и мешалке. Удаление коагулюма представляет собой трудоемкий процесс, приводящий к значительному удорожанию продукта.

В известных описаниях полимеризации в обратных эмульсиях процесс ведут при относительно низком содержании мономера в системе 12-25% так как повышение концентрации мономера сверх этого предела приводит к резкому возрастанию количества образующегося в ходе полимеризации коагулюма. Увеличение содержания эмульгатора в полимеризационной системе, способствующее повышению ее стабильности, нежелательно, поскольку вынуждает вводить дополнительную стадию очистки латекса от эмульгатора, кроме того, приводит к ухудшению качества полимера.

Известен способ получения водорастворимых полимеров в обратных эмульсиях, при которых снижение количества образующегося коагулюма достигается путем добавления солей щелочных металлов в количестве от 0,6 до 10% в водной фазе эмульсий [2]
Недостатком описанного способа является использование больших количеств солей-электролитов, что ухудшает эксплуатационные качества и ограничивает круг применений получаемого полимера. Количество мономера, вводимого в водную фазу, не превышает 40-50% При этом общее содержание полимера в латексе не превышает 16-28%
Для уменьшения количества образующегося коагулюма предложено использовать сульфаты, хлориды, ацетаты натрия, аммония в количестве 2-5% к водной фазе эмульсий [3]
При этом снижается количество коагулюма, образующегося в ходе полимеризации, с 50% и более до 2-23% Содержание мономера в водной фазе эмульсий составляет 40% общее содержание мономера в системе 28 мас. содержание эмульгатора 2-3 мас.

Недостатком данного способа является высокое содержание солей в готовом продукте (в количестве 4-12% в пересчете на сухой полимер), что нежелательно, поскольку делает невозможным его применение в процессах водоочистки целлюлозно-бумажной промышленности и ряде других отраслей. Кроме того, невысокое содержание полимера в готовом продукте вынуждает в ряде случаев проводить концентрирование латекса для придания ему потребительских качеств.

Цель изобретения создание высокостабильных эмульсий с высоким содержанием мономера в них, дальнейшая полимеризация которых протекает с образованием малых количеств коагулюма.

Это достигается введением в дисперсную фазу мономерных эмульсий солей металлов II и III групп в количестве 0,001-0,05% к водной фазе. При этом содержание мономера в эмульсиях составляет 50-70 мас. к водной фазе (вплоть до его предела растворимости в воде), что позволяет вести процесс с высокой скоростью и получать полимеры сверхвысокой молекулярной массы (более 10 млн. ), характеристическая вязкость полимеров составляет 25-30 дл/г.

Незначительное содержание солей в полимерах позволяет не ограничивать круг их применений. В качестве дисперсионной среды мономерных эмульсий используют алифатические углеводороды, эмульсии стабилизируют сорбитановыми эфирами жирных кислот, полимеризацию инициируют азосоединениями. Количество инициатора в масляной фазе эмульсий 0,001-0,05% общее содержание эмульгатора в эмульсионной системе 0,5-5% соотношение фаз вода:масло варьируется от 1,5: 2 до 3:1. Мономерные эмульсии освобождают от кислорода воздуха и полимеризуют при температурах 45-60^оС. Содержание полимера в результирующей дисперсии 20-40% количество образующегося в воде полимеризации коагулюма 1-10% В качестве добавок используются соли металлов II и III групп Периодической системы и ряда кислот, таких как соляная, серная, азотная, борная и другие. Все эти соли в интервале концентраций 0,001-0,05 к мас. к водной фазе способны значительно увеличивать стабильность обратных мономерных эмульсий.

П р и м е р 1. Готовят мономерные эмульсии, состоящие из 15 г акриламида, 15 г воды, 30 г циклогексана и 0,7 г сорбитанмоностеарата (Спан-60) и 0,001 г динитрила азоизомасляной кислоты и содержание добавки различных количеств сульфата цинка в водной фазе. Эмульсии освобождают от кислорода продуванием аргоном и полимеризуют в течение 3 ч при 55^оС.

Сравнительная устойчивость мономерных эмульсий в ходе полимеризации, характеризуемая количеством образуемого коагулюма, приведена в табл.1.

П р и м е р ы 2-7. Готовят эмульсии, содержащие 10-20 г акриламида, 10-12 г воды, 28-16 г циклогексана, 2 г Спан-60, 0,001 г динитрила азоизомасляной кислоты и 0,02-1 г солей II-III групп.

Примеры иллюстрируются табл. 2. Характеристическая вязкость полученных таким образом полимеров акриламида от 24,5 до 28 дл/г.

П р и м е р 3 (сравнительный). В качестве солевой добавки использован ацетат натрия (см.табл.2).

Использование: получение высокомолекулярного полиакриламида. Сущность изобретения: создание высокостабильных обратных акриламидных эмульсий в присутствии солей металлов II и III групп в количестве 0,001-0,05 от массы водной фазы. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИАКРИЛАМИДА, включающий образование стабильных обратных мономерных эмульсий в присутствии неорганических солей и последующую полимеризацию, отличающийся тем, что в качестве неорганических солей используют соли металлов II и III групп в количестве 0,001 0,05% от массы водной фазы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют сульфаты, хлориды, бораты, нитраты металлов II и III групп.