專利名稱：：一種丙烯腈共聚物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于制造腈綸的丙烯腈共聚物的制備方法，特別涉及以丙烯腈為第一單體、醋酸乙烯酯為第二單體，以硫氰酸鈉水溶液為溶劑通過溶液聚合制備用于制造腈綸的丙烯腈共聚物的方法。
背景技術(shù)：
：腈綸具有羊毛的特性，蓬松性和保暖性好，手感柔軟、防霉、防蛀，并有優(yōu)越的耐光性和耐輻射性。雖然近年有不少新的化纖品種問世，但腈綸因具有難以替代的性能，目前仍是產(chǎn)量比重很大的合成纖維。腈綸又稱聚丙烯腈纖維，而制造腈綸的原料本質(zhì)上是以丙烯腈為主的共聚物，聚合單體還應(yīng)包括柔性改性的第二單體以及染色改性的第三單體，丙烯腈的含量至少為80wt%，一般為8594wt%，第二單體的含量一般為515wt%。傳統(tǒng)的第二單體是丙烯酸甲酯，除了具有良好的柔性改性作用外，還因為它與丙烯腈有著非常接近的競聚率。近年來，人們逐漸采用醋酸乙烯酯來取代丙烯酸甲酯，醋酸乙烯酯也具有良好的柔性，而價格卻比丙烯酸甲酯來得低，唯一的缺點是醋酸乙烯酯在上述共聚體系中表現(xiàn)出較低的競聚率。工業(yè)上，用于制造腈綸的丙烯腈共聚物的制備方法主要包括溶液聚合和水相沉淀聚合，醋酸乙烯酯競聚率偏低的缺陷在溶液聚合工藝中表現(xiàn)得尤為突出，如文章《丙烯腈/醋酸乙烯酯/甲基丙烯磺酸鈉共聚體系競聚率的研究》(《合成纖維工業(yè)》，1999.8，22巻第4期)所介紹的，以丙烯腈、醋酸乙烯酯作為聚合單體，反應(yīng)溫度65°C，本體聚合用偶氮二異丁腈作引發(fā)劑時，丙烯腈競聚率是2.850,醋酸乙烯酯競聚率是0.111;水相聚合采用偏重亞硫酸鈉及氯酸鈉為引發(fā)劑，丙烯腈競聚率是3.580,醋酸乙烯酯競聚率是0.388。因此現(xiàn)有技術(shù)中，醋酸乙烯酯作為第二單體的工業(yè)化應(yīng)用多局限于水相沉淀聚合工藝，以偶氮類化合物為引發(fā)劑的溶液聚合工藝則因受制于競聚率較低而柔性改性第二單體極少釆用醋酸乙烯酯。然而，以硫氰酸鈉水溶液為溶劑的一步法工藝在目前腈綸制造業(yè)中仍占有較大的比重，其聚合工序一般即采用以偶氮類化合物為引發(fā)劑的溶液聚合工藝。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種丙烯腈共聚物的制備方法，該方法采用硫氰酸鈉水溶液為溶劑進行溶液聚合，采用醋酸乙烯酯作為柔性改性的第二單體，它要解決的技術(shù)問3題是減少醋酸乙烯酯與丙烯腈在共聚體系中競聚率的差距。以下是本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案一種丙烯腈共聚物的制備方法，該方法采用硫氰酸鈉水溶液為溶劑進行溶液聚合，聚合單體包括丙烯腈、柔性改性的第二單體醋酸乙烯酯和染色改性的第三單體。第三單體取自衣康酸、丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉或甲基乙烯吡啶。以所有聚合單體總量為基準(zhǔn)，第二單體的投料量為515wt%、第三單體的投料量為0.34.0wt%，反應(yīng)體系中聚合單體總量為1530wt%。反應(yīng)溫度為7782°C，反應(yīng)時間為12小時。其特征在于聚合反應(yīng)的引發(fā)劑包括偶氮二異庚腈和助引發(fā)劑，助引發(fā)劑取自過硫酸鈉、過硫酸鉀或氯化錫中的一種，或兩種以上的混合物，偶氮二異庚腈與助引發(fā)劑的重量比為100:112，引發(fā)劑的用量以聚合單體總量為基準(zhǔn)，為0.190.36wt%。上述反應(yīng)體系中，聚合單體總量最好控制為1726wt%;所述的助引發(fā)劑最好為過硫酸鈉與氯化錫的混合物；所述的引發(fā)劑中，偶氮二異庚腈與助引發(fā)劑的重量比最好為100:610;引發(fā)劑的用量以聚合單體總量為基準(zhǔn)，最好為0.210.26wt%;第三單體最好為丙烯磺酸鈉或甲基丙烯磺酸鈉；作為反應(yīng)溶劑的硫氰酸鈉水溶液，其濃度最好為4853wt%。本發(fā)明的實質(zhì)是對引發(fā)劑進行了改進，即采用了復(fù)合的引發(fā)劑體系，其中偶氮二異庚腈為主引發(fā)劑，助引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀或氯化錫，或其混合物。發(fā)明人通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)偶氮二異庚腈與這些化合物配伍作為引發(fā)劑后，在硫氰酸鈉水溶液中，對于丙烯腈/醋酸乙烯酯共聚體系，丙烯腈的競聚率將適度地降低，而醋酸乙烯酯的競聚率卻明顯提高。這使得丙烯腈與醋酸乙烯酯的競聚率差距顯著縮小，從而使兩者能構(gòu)成更為理想的共聚體系。對于用于制造腈綸的共聚物一般還包含染色改性的第三單體，本發(fā)明采用的上述復(fù)合引發(fā)劑體系，也將適度提高第三單體相對與丙烯腈的競聚率，這可以通過調(diào)整投料比來控制共聚物中第三單體的含量。一般說來，由于第三單體在共聚物中的含量相對較小，這種工藝的調(diào)整也是微量的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是明顯地縮小了共聚體系中丙烯腈與醋酸乙烯酯的競聚率差，以致在硫氰酸鈉一步法制造腈綸的工藝中，醋酸乙烯酯作為柔性改性共聚單體也能得到工業(yè)化的應(yīng)用，從而使生產(chǎn)成本得到降低。在本發(fā)明中，除引發(fā)劑體系中增加了助引發(fā)劑外，其它的工藝條件與常規(guī)的硫氰酸鈉溶液聚合基本相同，因此可較容易地實現(xiàn)工業(yè)化的應(yīng)用。聚合產(chǎn)物通過脫除單體、脫除氣泡、加消光劑、調(diào)溫等處理后，即可用于紡絲。而聚合過程中按照紡絲工藝的要求，通常應(yīng)加入合適的和適量的淺色劑和分子量調(diào)節(jié)劑，這與現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)的操作方法完全相同，并不因引發(fā)體系的改進而變化。下面將通過具體的實施方案對本發(fā)明作進一步的描述，本發(fā)明采用的第三單體是現(xiàn)有技術(shù)中常用的，并為本領(lǐng)域所熟知，為了更好地描述本發(fā)明的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，實施例僅列舉最佳的選擇。本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難推知，當(dāng)采用本發(fā)明技術(shù)方案列舉的其它化合物時不會對本發(fā)明的效果產(chǎn)生影響。在實施例中，競聚率的定義為rx=(kx-x)/(kXA、)其中rx為單體X的競聚率，k^為單體X均聚鏈增長速率常數(shù)，kx^為單體X與丙烯腈共聚鏈增長速率常數(shù)。具體實施方式實施例19以濃度為4853"%的硫氰酸鈉水溶液為溶劑，采用連續(xù)聚合的工藝制備用于制造腈綸的丙烯腈共聚物，丙烯腈共聚物的聚合單體包括丙烯腈(AN)、柔性改性的第二單體醋酸乙烯酯(VAC)和染色改性的第三單體甲基丙烯磺酸鈉(MAS)。各單體按所需的投料比進料，體系中按所需的比例加入引發(fā)劑。以異丙醇為分子量調(diào)節(jié)劑，控制聚合產(chǎn)物一丙烯腈共聚物溶液的總固含量為1114wt%，粘度為3.0Xl()45.0X10、p。比較例引發(fā)劑使用單一的偶氮二異庚腈，其余同實施例19。各實施例和比較例具體的單體投料比、反應(yīng)體系中單體總量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)停留時間見表l:使用的引發(fā)劑組成及引發(fā)劑用量見表2;各單體的競聚率、共聚物組成見表3。表l.<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2.<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種丙烯腈共聚物的制備方法，該方法采用硫氰酸鈉水溶液為溶劑進行溶液聚合，聚合單體包括丙烯腈、柔性改性的第二單體醋酸乙烯酯和染色改性的第三單體，第三單體取自衣康酸、丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉或甲基乙烯吡啶，以所有聚合單體總量為基準(zhǔn)，第二單體的投料量為5～15wt％、第三單體的投料量為0.3～4.0wt％，反應(yīng)體系中聚合單體總量為15～30wt％，反應(yīng)溫度為77～82℃，反應(yīng)時間為1～2小時，其特征在于聚合反應(yīng)的引發(fā)劑包括偶氮二異庚腈和助引發(fā)劑，助引發(fā)劑取自過硫酸鈉、過硫酸鉀或氯化錫中的一種，或兩種以上的混合物，偶氮二異庚腈與助引發(fā)劑的重量比為100∶1～12，引發(fā)劑的用量以聚合單體總量為基準(zhǔn)，為0.19～0.36wt％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯腈共聚物的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)體系中聚合單體總量為1726wt%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯腈共聚物的制備方法，其特征在于所述的助引發(fā)劑為過硫酸鈉與氯化錫的混合物。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯腈共聚物的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑中，偶氮二異庚腈與助引發(fā)劑的重量比為100:610。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯腈共聚物的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑的用量以聚合單體總量為基準(zhǔn)，為0.210.26wt%。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯腈共聚物的制備方法，其特征在于所述的第三單體為丙烯磺酸鈉或甲基丙烯磺酸鈉。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯腈共聚物的制備方法，其特征在于所述的硫氰酸鈉水溶液的濃度為4853wt%。全文摘要一種丙烯腈共聚物的制備方法，采用硫氰酸鈉水溶液為溶劑進行溶液聚合，聚合單體包括丙烯腈、柔性改性的第二單體醋酸乙烯酯和染色改性的第三單體。以所有聚合單體總量為基準(zhǔn)，第二單體的投料量為5～15wt％、第三單體的投料量為0.3～4.0wt％，反應(yīng)體系中聚合單體總量為15～30wt％。反應(yīng)溫度77～82℃，反應(yīng)時間1～2小時。聚合反應(yīng)的引發(fā)劑包括偶氮二異庚腈和助引發(fā)劑，助引發(fā)劑取自過硫酸鈉、過硫酸鉀或氯化錫中的一種，或兩種以上的混合物，偶氮二異庚腈與助引發(fā)劑的重量比為100∶1～12，引發(fā)劑的用量以聚合單體總量為基準(zhǔn)，為0.19～0.36wt％。本發(fā)明的優(yōu)點是明顯地縮小了共聚體系中丙烯腈與醋酸乙烯酯的競聚率差。文檔編號C08F220/00GK101450981SQ20071017193公開日2009年6月10日申請日期2007年12月7日優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日發(fā)明者嚴(yán)國良,季春曉,楊雪紅,趙正然,金穎輝,達魏,黃勝德申請人:中國石化上海石油化工股份有限公司