聚丙烯酸或聚丙烯酸钠的制备方法

摘要

本发明公开了一种聚丙烯酸或聚丙烯酸钠的制备方法，该方法主要是将质量分数为5～35％的丙烯酸、0～14％的氢氧化钠、0.5～6％的过硫酸盐、0.2～3％的亚硫酸氢纳、0.05～3％的L－抗坏血酸、0.5～10％的次磷酸钠和50～90％的水混合，使其进行聚合反应，在25～60℃温度条件下反应1小时以上即得到聚丙烯酸或聚丙烯酸钠，其粘均分子量在800～50000，转化率可达96％以上。本发明的优点在于一次性合成低分子量的聚丙烯酸或聚丙烯酸钠，起始反应温度低，耗能少，反应速度快，设备利用效率高，工艺简单，操作方便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机聚合物的制备方法，尤其涉及一种利用碳-碳不饱和键作为原料制备有机聚合物的方法。

背景技术

目前，国内大量专利文献(如文献号CN1106355C、CN1141262C、CN101172718A、CN1754840A等)报道了应用低分子量聚丙烯酸或共聚物作为组分之一复合生产阻垢剂、除垢剂或缓蚀剂的方法，但在这些专利文献中没有涉及到低分子量聚丙烯酸(钠)的制备方法。

国内也有专利文献(例如CN1654369A、CN101103048A、CN1085568A、CN1986581A等)报道了低分子量聚丙烯酸(钠)的制备方法，但这些方法都要求在较高的起始温度下进行聚合，且实施聚合的时候一般采用多次投料、逐渐加入单体或引发剂的方法，以控制聚合反应速度和均匀性，得到低分子量和分子量分布均匀的聚丙烯酸(钠)。可见，现有的方法及工艺不仅工序复杂繁琐，而且能耗高，设备效率低。

现有用来制备低分子量聚丙烯酸(钠)的方法还包括以下几种：(1)采用硫基化合物作为分子量调节剂进行制备，这一方法由于产品有恶臭，目前基本上已不再采用；(2)采用异内醇作为分子量调节剂(例如美国专利US4301266，1981，BASF A.-G.Muenster，A.andRohmann，M)，该方法在反应过程中需要高温(大于120℃)高压，反应条件苛刻，且在后期工序需要蒸馏出多余的异丙醇，该工艺耗能繁琐；(3)采用金属盐(如Cu²⁺)作为引发体系(例如美国专利US4314044，1982，Rohm and Haas Co，Hughes，K.A，Kine，B.B.and Swift，G.)，该工艺的反应条件同样需满足较高温度(大于90℃)，且需在连续加料的情况下完成，耗能繁琐，而Cu²⁺又容易造成环境污染；(4)采用水溶性偶氮化合物做引发剂(例如日本专利JP6438403，1989，花王株式会社，近藤昭裕，五十岚正，津鸟力雄)，该方法需要先制备特定的偶氮化合物，过程复杂；(5)采用次磷酸钠做分子量调节剂，单体为丙烯酸(钠)，没有采用共聚方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种生产工艺简单、设备利用效率高、反应速度快、能耗少且成本低的聚丙烯酸或聚丙烯酸钠的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种聚丙烯酸或聚丙烯酸钠的制备方法，包括以下步骤：

(1)按以下质量分数准备原料：

丙烯酸           5～35％

氢氧化钠         0～14％

过硫酸盐         0.5～6％

亚硫酸氢纳       0.2～3％

L-抗坏血酸       0.05～3％

次磷酸钠         0.5～10％及

水               50～90％；

(2)将准备好的上述原料混合并使其充分进行聚合反应，反应时间1小时以上(优选1～2小时)，聚合反应后即可得到聚丙烯酸或聚丙烯酸钠。当原料配方中含有氢氧化钠时，反应后所得产物为聚丙烯酸钠，否则为聚丙烯酸。

上述制备方法中，所述的过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。

上述制备方法中，聚合反应的起始温度控制在25～60℃。

上述制备方法中，原料混合的方式为将所有准备的原料一次性混合或者依次按水、亚硫酸氢纳、L-抗坏血酸、次磷酸钠、丙烯酸、氢氧化钠、过硫酸盐的顺序添加。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：本发明的制备方法是以过硫酸盐(钾、钠和/或铵)、亚硫酸氢纳、L-抗坏血酸为三元氧化还原反应体系(不同于现有的引发体系)，以次磷酸钠作为分子调节剂，以丙烯酸(钠)为单体，以水作溶剂，在25～60℃的温度下即可启动聚合反应，聚合反应起始温度很低，耗能很少或基本不耗能；在聚合反应过程中，单体或还原引发体不需要采用滴加或分批加入的方式逐渐投料，可以一次性加入，操作简单方便；同时，由于无需采用滴加方式投料，因此不需安设滴加装置，外援配套设备少，经济节省；整个聚合反应速度快，最快在1小时内(一般不超过两个小时)即可完成反应，设备利用效率高。木发明方法制备得到的聚丙烯酸或聚丙烯酸钠粘均分子量在800～50000，转化率可达96％以上。本发明制备得到的聚丙烯酸或聚丙烯酸钠可用于工业水系统的阻垢，也可以用作金属材料的淬火剂以及造纸及涂料工业中的颜料分散剂等。

具体实施方式

实施例1：

往反应釜中加水68kg，开动搅拌器，然后依次加入亚硫酸氢纳0.25kg、L-抗坏血酸0.05kg、次磷酸钠0.6kg、丙烯酸28kg、过硫酸铵0.5kg；在起始温度达到25℃时开始进行聚合反应，反应1小时后制得聚丙烯酸，其粘均分子量略小于50000，转化率达到96％。

实施例2：

往反应釜中加水70kg，开动搅拌器，然后依次加入亚硫酸氢纳0.25kg、L-抗坏血酸0.055kg、次磷酸钠0.55kg、丙烯酸30kg、氢氧化钠1kg、过硫酸铵0.55kg；在起始温度达到25℃时开始进行聚合反应，反应1.5小时后制得聚丙烯酸钠，其粘均分子量略小于50000，转化率达到96％。

实施例3：

往反应釜中加水70kg，开动搅拌器，然后将亚硫酸氢纳2kg、L-抗坏血酸2kg、次磷酸钠10kg、丙烯酸25kg、氢氧化钠2kg和过硫酸钾5kg同时加入到反应釜中；在起始温度达到45℃时开始进行聚合反应，反应两小时后制得聚丙烯酸钠，其粘均分子量在800左右，转化率达到97％。

实施例4：

往反应釜中加水80kg，开动搅拌器，然后依次加入亚硫酸氢纳1.5kg、L-抗坏血酸0.5kg、次磷酸钠3kg、丙烯酸22kg、氢氧化钠5kg、过硫酸钠2.8kg；在起始温度达到40℃时开始进行聚合反应，反应两个小时后制得聚丙烯酸钠，其粘均分子量在2000左右，转化率达到96％。

实施例5：

往反应釜中加水50kg，开动搅拌器，然后依次加入亚硫酸氢纳2.2kg、L-抗坏血酸1kg、次磷酸钠1kg、丙烯酸21kg、氢氧化钠8kg、过硫酸铵4.2kg；在起始温度达到28℃时开始进行聚合反应，反应1.2个小时后制得聚丙烯酸钠，其粘均分子量在20000左右，转化率达到96％。