背景及應(yīng)用[1][2]
聚環(huán)氧乙烷為一個(gè)以上，乃至數(shù)百萬(wàn)個(gè)環(huán)氧乙烷分子開(kāi)環(huán)聚合而成的高分子聚合物，結(jié)構(gòu)式如[1]。
聚環(huán)氧乙烷是一種線(xiàn)型聚醚。根據(jù)聚合度，可為液體、油脂狀、蠟狀及固體粉狀，白色至微黃色。固體粉末的n高于300；軟化點(diǎn)65～67℃；脆化點(diǎn)-50℃；有熱塑性。低相對(duì)分子質(zhì)量為粘稠性液體，溶于水，用途較少；一般均為固體粉狀，完全溶于水，即使加熱，也不形成膠體；有柔軟性及不腐??；容易與電子受體(如聚丙烯酸、尿素及單寧酸等)締合；也容易自動(dòng)氧化，因此制品需加防老化劑。
本品不溶于二醇類(lèi)、甘油，溶于水、四氯化碳、乙腈、二氯乙烷、氯仿、熱苯及甲苯，水溶液為中性或弱堿性，有規(guī)則的結(jié)構(gòu)，結(jié)晶性高。在空氣中吸濕性小。水溶液即使低濃度，其粘度也很高，毒性低，對(duì)皮膚無(wú)刺激作用。其用途為：用途十分廣泛。因?yàn)樵诶w維的分散性及紙層形成力方面有優(yōu)良的性質(zhì)，可用作抄紙粘合劑；用于纖維及織物方面，可提高合成纖維強(qiáng)度及彈性，提高丙烯酸纖維的吸水性，防止聚酯纖維帶靜電，提高聚丙烯纖維的染色能力；在涂料方面，可調(diào)節(jié)熒光燈及陰極射線(xiàn)管內(nèi)裝涂料的粘度，油漆、涂料的去除劑；制成薄膜，可用作包裝材料；用作化妝品、液體洗滌劑的添加劑；表面活性劑的原料；水處理劑的添加劑；水流減阻劑；陶土粘合劑；潤(rùn)滑劑及增稠劑；也可用于醫(yī)藥、攝影、印刷等方面。制法：以乙烯為原料，在氧化銀作用下氧 化，生成環(huán)氧乙烷，然后在催化劑作用下，經(jīng)多相催化聚合，可制得。催化劑可用碳酸鋰、烷基鋅、烷基鋁、烷氧化鋁或三氯化鐵水合物。也可采用其他方法制備環(huán)氧乙烷，再聚合。
增溶方法[2]
聚環(huán)氧乙烷在國(guó)內(nèi)造紙行業(yè)中的用量已達(dá)5000噸/年，且主要是分子量在300萬(wàn)～600萬(wàn)的高分子量產(chǎn)品。聚環(huán)氧乙烷分子內(nèi)存在大量的具有孤對(duì)電子的醚氧鍵，易于水形成氫鍵，這一方面可以增加聚 環(huán)氧乙烷的溶解度，但在另一方面卻導(dǎo)致聚環(huán)氧乙烷在水溶液中難以擴(kuò)散，溶解速度變慢。 隨著聚環(huán)氧乙烷分子量的增加，這種趨勢(shì)更加明顯，越來(lái)越難以滿(mǎn)足高速造紙機(jī)等設(shè)備對(duì)聚環(huán)氧乙烷溶解速度的要求。
目前，有關(guān)提高聚環(huán)氧乙烷溶解速度的文獻(xiàn)報(bào)道較少。美國(guó)陶氏公司曾設(shè)計(jì)了一種適用于聚環(huán)氧乙烷溶解過(guò)程的專(zhuān)用攪拌裝置，用以提高聚環(huán)氧乙烷在水中的分散情況，但聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間仍超過(guò)2小時(shí)。美國(guó)專(zhuān)利US4029622和US435861報(bào)道了一種采用礦物油等水溶性浸潤(rùn)劑或鉀鹽等化合物促進(jìn)聚環(huán)氧乙烷溶解的方法，該方法先將聚環(huán)氧乙烷與上述促溶劑淤漿化然后再用于溶解過(guò)程，上述方法不僅需要大量溶劑以實(shí)現(xiàn)淤漿化，同時(shí)也導(dǎo)致因淤漿化聚環(huán)氧乙烷穩(wěn)定性降低，因此淤漿化聚環(huán)氧乙烷不宜長(zhǎng)期保存，需要由下游廠家完成淤漿化過(guò)程，變相地增加了聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間和應(yīng)用難度。
國(guó)內(nèi)，周偉平等人在發(fā)明專(zhuān)利ZL001365537.1中曾提出了一種通過(guò)噴霧法將表面活性劑，如烷基酚聚氧乙烯醚、順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉等化合物，與聚環(huán)氧乙烷混合以提高聚環(huán)氧乙烷的溶解速度的方法，但促溶劑多為具有刺激性氣味的粘稠狀液體，不耐酸、堿和重金屬鹽，這在一定程度上影響了聚環(huán)氧乙烷的應(yīng)用范圍。
CN201510043867為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提高高分子量聚環(huán)氧乙烷溶解速度的方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：采用以下步驟：
(1)按比例將促溶劑與聚環(huán)氧乙烷加入到振蕩器中混合；
(2)通過(guò)加料器將混合后的聚環(huán)氧乙烷加入到水中并進(jìn)行高速攪拌；
(3)聚環(huán)氧乙烷加入完畢后，將攪拌速度調(diào)低；
(4)待目測(cè)溶液中無(wú)明顯聚環(huán)氧乙烷顆粒時(shí)停止攪拌，使用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)試溶液的實(shí)時(shí)粘度；
(5)以5min內(nèi)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)讀數(shù)波動(dòng)小于5％時(shí)作為溶解終點(diǎn)，其中粘度最先達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)的時(shí)間為溶解時(shí)間。所述的促溶劑為無(wú)機(jī)鹽類(lèi)促溶劑、堿類(lèi)促溶劑、親水性陰離子型聚合物表面活性 劑或親水性非離子型聚合物分散劑中的一種或幾種。
優(yōu)選的所述的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)促溶劑為CaCl2、Ca(NO3)2、NaCl或NaNO3，所述的堿類(lèi)促溶劑為NaOH，所述的親水性陰離子型聚合物表面活性劑為分子量1000萬(wàn)～1800萬(wàn)的聚丙烯酰胺，所述的親水性非離子型聚合物分散劑為分子量6000～20000的聚乙二醇。所述的促溶劑的粒徑100～200目，加入量為聚環(huán)氧乙烷用量的1wt％～10wt％。所述的聚環(huán)氧乙烷的粘均分子量為300萬(wàn)～600萬(wàn)，粒徑為20～40目，溶解溫度為 20～50℃。步驟(1)中振蕩器的振蕩頻率為2～5Hz，合時(shí)間為30～120min。步驟(2)中高速攪拌的速度為400～600rpm。聚環(huán)氧乙烷的溶解可分為水分子向聚環(huán)氧乙烷內(nèi)部擴(kuò)散形成水溶性膠團(tuán)(溶脹)、膠團(tuán)向水相擴(kuò)散形成均勻溶液兩個(gè)過(guò)程。聚環(huán)氧乙烷分子中存在大量的具有孤對(duì)電子的醚 氧鍵，在溶解過(guò)程中醚氧鍵易于水分子形成氫鍵，這在一方面增加了聚環(huán)氧乙烷的溶解度， 但在另一方面卻降低了其往水相中的擴(kuò)散速度。尤其是高分子量的聚環(huán)氧乙烷，其氫鍵作用強(qiáng)，擴(kuò)散速度慢，因此溶解速度變慢。
本發(fā)明采用固體粉末類(lèi)物質(zhì)提高聚環(huán)氧乙烷溶解速 度的方法，固體促溶劑均勻地分散到聚環(huán)氧乙烷粉末中，在溶解過(guò)程中促溶劑可以起到降 低水的表面張力、削弱聚環(huán)氧乙烷與水之間氫鍵的作用，促進(jìn)水向聚環(huán)氧乙烷粒子內(nèi)的滲透以及溶脹后膠團(tuán)向水相的擴(kuò)散，從而達(dá)到提高聚環(huán)氧乙烷溶解速度的效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)采用的促溶劑化學(xué)毒性低、無(wú)刺激性氣味，對(duì)聚環(huán)氧乙烷產(chǎn)品的后期質(zhì)量沒(méi)有明顯影響；
(2)采用的促溶劑為常見(jiàn)的造紙?zhí)砑觿?，用量少，?duì)造紙產(chǎn)品的品質(zhì)沒(méi)有明顯影響；
(3)采用混合方法為機(jī)械混合方式，工藝簡(jiǎn)單，也可在聚環(huán)氧乙烷出廠前的干燥、篩分過(guò)程中一步完成，不需要大規(guī)模調(diào)整現(xiàn)有聚環(huán)氧乙烷生產(chǎn)工藝。
(4)采用的方法可以直接為下游廠商提供高溶解速度的聚環(huán)氧乙烷，適用于下游 廠商現(xiàn)有的溶解工藝。步驟(3)中聚環(huán)氧乙烷的質(zhì)量濃度在0.1‰-1‰，攪拌速度為100～200rpm。添加促溶劑后，高分子量聚環(huán)氧乙烷的溶解時(shí)間可縮短20％～50％；與未加促溶 劑的溶液粘度相比，添加促溶劑的粘度變化范圍在15％以?xún)?nèi)。
主要參考資料
[1] 實(shí)用精細(xì)化工辭典
[2] CN201510043867.X 一種提高高分子量聚環(huán)氧乙烷溶解速度的方法