CN112592425A - 一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法，包括如下步骤：（1）将水和有机溶剂按一定比例混合，加入到反应釜中；（2）依次将丙烯酸类单体、交联剂、中和剂加入到混合溶剂中，搅拌通氮气鼓泡20‑30min；（3）升温70‑80℃，加入引发剂，反应4‑8h；（4）得到粘稠的悬浮液形式的聚合产物后，直接真空蒸馏干燥，得到蓬松的白色固体粉末。能够快速分散，在整个使用过程中pH恒定，无需加碱预分散中和，配方体系就会达到增稠效果(消除中和阶段)，反应条件温和，溶剂绿色、无毒，可回收循环利用，操作简单、工艺稳定、产品品质高、性能好，具有巨大的应用前景和市场经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物制备技术领域，特别涉及一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法。
背景技术
聚丙烯酸类增稠剂（卡波姆树脂）是具有一定交联度和网络结构高分子聚合物，其均聚物和共聚物在碱中和后形成的水凝胶，具有良好的增稠悬浮作用、高度稳定性、良好的透明度以及可调控的流变性质，能够满足消费者的各种需求，现在已被广泛应用于日化、医药、食品、印花、涂料等领域。
目前国内外流通的卡波姆树脂大多是通过沉淀聚合的方法，即在二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、环己烷、正己烷、叔丁醇、甲醇、水等溶剂中，加入丙烯酸单体、交联剂、引发剂、稳定剂等组分进行聚合反应来制备聚丙烯酸树脂。但是此方法制备的卡波姆树脂粉末的水和分散体均为酸性，在使用过程中，是要求与无机碱或有机碱基进行后中和形成中和凝胶体才能达到增稠效果，由于碱类中和剂在聚合物内部的扩散并不是立即形成凝胶，且配方组合物中存在与丙烯酸聚合物的酸性形式不相容的组分，所以卡波姆在使用过程中存在典型的分散及后中和问题。
因此，发明一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将水和有机溶剂按一定比例混合，加入到反应釜中；
（2）依次将丙烯酸类单体、交联剂、中和剂加入到混合溶剂中，搅拌通氮气鼓泡20-30min；
（3）升温70-80℃，加入引发剂，反应4-8h；
（4）得到粘稠的悬浮液形式的聚合产物后，直接真空蒸馏干燥，得到蓬松的白色固体粉末。
优选的，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙酸乙酯、环己烷、正己烷、叔丁醇、甲醇、乙醇、异丙醇、水的一种或几种。
优选的，所述交联剂包括：N，N' - 亚甲基双丙烯酰胺、酯类（丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯）、醚类（聚乙二醇二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、对苯二酚二烯丙基醚、三羟甲基丙烷二烯丙基醚等多元醇的烯丙基或乙烯基醚）等一种或几种。
优选的，所述丙烯酸单体为丙烯酸、丙烯酰基二甲基牛磺酸、乙烯基磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、C6-30烷基丙烯酸酯类的一种或几种。
优选的，所述中和剂为碳酸钠（钾、锂、钙、铵）、碳酸氢钠（钾、锂、钙、铵）、氢氧化钠（钾、锂、钙、铵）等无机碱；甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾、氨丁三醇，乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等有机碱的一种或几种。
优选的，所述引发剂为油溶性和水溶性偶氮类（偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二氰基戊酸等）、过氧化物类（叔丁基过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰等）氧化还原类（过硫酸钾、过硫酸铵和亚硫酸氢钠）的一种或几种。
本发明的技术效果和优点：
本发明能够快速分散，在整个使用过程中pH恒定，无需加碱预分散中和，配方体系就会达到增稠效果(消除中和阶段)，聚丙烯酸盐增稠剂最后是以醇/水、丙酮/水、四氢呋喃/水、或者其他混合溶剂为体系的聚合工艺，反应条件温和，溶剂绿色、无毒，可回收循环利用，操作简单、工艺稳定、产品品质高、性能好，具有巨大的应用前景和市场经济效益，聚丙烯酸盐为白色蓬松粉末，在使用过程中，不需额外再加碱预分散中和，可以直接快速分散溶胀在配方体系中，达到增稠效果，在0.2%聚丙烯酸盐的水凝胶粘度达到40000cps，0.5%聚丙烯酸盐的水凝胶粘度最大达到100000cps，远远高于市售聚丙烯酸类增稠剂的粘度，体现了聚丙烯酸盐良好的增稠性能，同时其具有极佳的透明度，可调控的流变性能，可以广泛应用于日化、医药、食品、印花、涂料等领域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
向250ml四口烧瓶中加入70g叔丁醇和10g去离子水搅拌混合；然后依次加入15g丙烯酸单体、0.1gN，N' - 亚甲基双丙烯酰胺、17.5g碳酸氢钠，保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.2g过氧化二苯甲酰，约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率＞99%，配置成0.5%水溶液，其粘度在60000cps，透光率为93%，PH值在6-7，溶胀时间＜30min。
实施例二
向250ml四口烧瓶中加入65g甲醇、7.5g四氢呋喃和2.5g去离子水搅拌混合，（聚合方法2的其他步骤按照聚合方法1来进行），然后依次加入15g丙烯酸单体、0.2gN，N' - 亚甲基双丙烯酰胺、17.5g碳酸氢钠，保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.2g过氧化十二酰，约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率为75%，配置成0.5%水溶液，其粘度在20000cps，透光率为90%，PH值在6-7，溶胀时间＜10min。
实施例三
向250ml四口烧瓶中加入65g甲醇、7.5g丙酮和2.5g去离子水搅拌混合，（聚合方法3的其他步骤按照聚合方法1来进行），然后依次加入15g丙烯酸单体、0.2gN，N' - 亚甲基双丙烯酰胺、17.5g碳酸氢钠，保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.2g过氧化二苯甲酰，约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率为95%，配置成0.5%水溶液，其粘度在4000cps，透光率为54%，PH值在6-7，溶胀时间＜30min。
实施例四
50ml四口烧瓶中加入60g叔丁醇、10g甲醇和5g去离子水搅拌混合；然后依次加入15g丙烯酸单体、0.29g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（聚合方法4的其他步骤按照聚合方法1来进行）、17.5g碳酸氢钠，保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.2g过氧化十二酰，约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率＞99%，配置成0.5%水溶液，其粘度在80000cps，透光率为88%，PH值在6-7，溶胀时间＞30min。
实施例五
向250ml四口烧瓶中加入70g叔丁醇和5g去离子水搅拌混合；然后依次加入15g丙烯酸单体、0.22g季戊四醇三烯丙基醚（聚合方法5的其他步骤按照聚合方法1来进行）、17.5g碳酸氢钠，保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.15g过氧化十二酰，约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率＞99%，配置成0.5%水溶液，其粘度在10000cps，透光率为66%，PH值在6-7，溶胀时间＜30min。
实施例六
向250ml四口烧瓶中加入70g叔丁醇、10g甲醇和5g去离子水搅拌混合；然后依次加入15g丙烯酸单体、0.32g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、16.5g碳酸氢铵（聚合方法6的其他步骤按照聚合方法1来进行），保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.1g过氧化十二酰，约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率为85%，配置成0.5%水溶液，其粘度在120000cps，透光率为80%，PH值在6-7，溶胀时间＞30min。
实施例七
向250ml四口烧瓶中加入70g叔丁醇和5g去离子水搅拌混合；然后依次加入15g丙烯酸单体、0.32g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、20g叔丁醇钠（聚合方法7的其他步骤按照聚合方法1来进行），保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.1g过氧化十二酰，约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率为95%，配置成0.5%水溶液，其粘度在54000cps，透光率为90%，PH值在6-7，溶胀时间＜30min。
实施例八
向250ml四口烧瓶中加入60g叔丁醇、10g甲醇和5g去离子水搅拌混合；然后依次加入15g丙烯酸单体、0.32g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、25.2g氨丁三醇（聚合方法8的其他步骤按照聚合方法1来进行），保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.1g过氧化十二酰，约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率为92%，配置成0.5%水溶液，其粘度在14000cps，透光率为80%，PH值在8-9，溶胀时间＞30min。
实施例九
向250ml四口烧瓶中加入70g甲醇和5g去离子水搅拌混合；然后依次加入15g丙烯酸单体、0.32g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、16.5g碳酸氢铵，保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.1g偶氮二异丁腈（聚合方法9的其他步骤按照聚合方法1来进行），约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率为99%，配置成0.5%水溶液，其粘度在45000cps，透光率为90%，PH值在6-7，溶胀时间＜30min。
实施例十
向250ml四口烧瓶中加入70g甲醇和5g去离子水搅拌混合；然后依次加入15g丙烯酸单体、0.32g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、17.5g碳酸氢钠，保持温度不超过25℃；搅拌并通氮气鼓泡20-30min；将反应容器升温至70℃，在温和的氮气中加入0.15g偶氮二氰基戊酸（聚合方法10的其他步骤按照聚合方法1来进行），约5-10Min聚合反应开始，固体析出，体系变得粘稠；继续反应4h，聚合产物在混合溶剂中以粘稠的悬浮液形式存在；然后进一步蒸馏干燥处理，得到白色蓬松粉末；将得到的聚丙烯酸盐收率为99%，配置成0.5%水溶液，其粘度在15000cps，透光率为98%，PH值在6-7，溶胀时间＜30min。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将水和有机溶剂按一定比例混合，加入到反应釜中；
（2）依次将丙烯酸类单体、交联剂、中和剂加入到混合溶剂中，搅拌通氮气鼓泡20-30min；
（3）升温70-80℃，加入引发剂，反应4-8h；
（4）得到粘稠的悬浮液形式的聚合产物后，直接真空蒸馏干燥，得到蓬松的白色固体粉末。
2.根据权利要求1所述的一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙酸乙酯、环己烷、正己烷、叔丁醇、甲醇、乙醇、异丙醇、水的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸单体为丙烯酸、丙烯酰基二甲基牛磺酸、乙烯基磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、C6-30烷基丙烯酸酯类的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法，其特征在于：所述交联剂包括：N，N' - 亚甲基双丙烯酰胺、酯类（丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯）、醚类（聚乙二醇二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、对苯二酚二烯丙基醚、三羟甲基丙烷二烯丙基醚等多元醇的烯丙基或乙烯基醚）等一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法，其特征在于：所述中和剂为碳酸钠（钾、锂、钙、铵）、碳酸氢钠（钾、锂、钙、铵）、氢氧化钠（钾、锂、钙、铵）等无机碱；甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾、氨丁三醇，乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等有机碱的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种新的增稠剂聚丙烯酸盐的制备方法，其特征在于：所述引发剂为油溶性和水溶性偶氮类（偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二氰基戊酸等）、过氧化物类（叔丁基过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰等）氧化还原类（过硫酸钾、过硫酸铵和亚硫酸氢钠）的一种或几种。
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