專利名稱：一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子有機(jī)化合物聚丙烯酰胺的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法。
背景技術(shù)：
普通的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，是由丙烯酰胺單體(AM)與短鏈的雙鍵季銨鹽共聚合而成、這類(lèi)陽(yáng)離子單體包括，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAM)、二甲基二烯丙基氯化銨(DAAC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)等。在通常情況雖然具備陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的許多特性，但是在很多惡劣情況下，其性能會(huì)明顯降低。具體表現(xiàn)在分子量(或者表觀粘度)大大降低。眾所周知，當(dāng)分子結(jié)構(gòu)相同時(shí)，分子量越高使用效果越好。因此，希望在任何情況下都能保持其分子量，是人們非常重視的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，分析研究了影響其性能的三個(gè)主要因素:1.較高的使用溫度。2.使用處理對(duì)象含鹽量高。3.溶解過(guò)程高速攪拌引起的機(jī)械剪切。這三種使用環(huán)境使得普通陽(yáng)離子聚丙烯酰胺分子鏈發(fā)生斷裂，導(dǎo)致分子量明顯降低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，解決現(xiàn)有的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺在高溫、含鹽量高和高速攪拌的環(huán)境下分子鏈易發(fā)生斷裂的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，包括以下步驟:
(I)將90 110重量份的丙烯酰胺單體、30 60重量份的陽(yáng)離子單體和0.04 0.08重量份甲酸鈉加入100 400重量份的重量比為0.5 3.0%的長(zhǎng)鏈烷基雙鍵季銨鹽膠束水體系內(nèi)，溶解并混合均勻；
(2)在O 30°C吹氮?dú)獬ト芙庋酰?br> (3)降溫至O 10°C，加入0.04 0.08重量份的引發(fā)劑，混合均勻，聚合生成透明月父塊；
(4)經(jīng)過(guò)造粒、烘干、粉碎，即得陽(yáng)離子聚丙烯酰胺成品。
其中，優(yōu)選地，所述陽(yáng)離子單體為短鏈雙鍵季銨鹽單體。
其中，優(yōu)選地，所述短鏈雙鍵季銨鹽單體為二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯·酰氧乙基卞基二甲基氯化銨的任意一種。
其中，優(yōu)選地，具有表面活性的長(zhǎng)鏈烷基雙鍵季銨鹽，為十二 十八烷基烯丙基二甲基氯化銨或者為十二 十八烷基烯丙基二甲基溴化銨任意一種。
其中，優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)硫酸鉀、硫酸亞鐵的任意一種或幾種。
其中，優(yōu)選地，在步驟2中，除氧后殘余氧含量為0.1 0.3mg/L。
本發(fā)明需要解決的問(wèn)題是提供一種新型陽(yáng)離子聚丙烯酰胺制備方法，試驗(yàn)篩選出了長(zhǎng)鏈烷基雙鍵季銨鹽，作為疏水的活性單體，該單體不但具有可進(jìn)行共聚合的活性雙鍵，而且其本身也是一種表面活性劑。因此在配制膠束體系時(shí)，無(wú)需另外加入表面活性劑。試驗(yàn)證明，該單體適宜的加入量。選用十二 十八烷基烯丙基二甲基鹵化銨一類(lèi)可共聚合的疏水單體是可行的。小于十二烷基，其性能不明顯，大于十八烷基，其溶解性變差，甚至失去使用意義。
本發(fā)明是在丙烯酰胺單體(AM)與短鏈的雙鍵季銨鹽單體共聚時(shí)，引入一種長(zhǎng)鏈烷基雙鍵季銨鹽，進(jìn)行三元共聚，其分子量可達(dá)到3000萬(wàn)以上。由于這種長(zhǎng)鏈烷基季銨鹽的結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的疏水性，因此其共聚物應(yīng)具有疏水締合性能。按照聚丙烯酰胺的疏水締合的理論。它應(yīng)具有抗溫、抗鹽、抗剪切的一般性能。而且疏水締合作用能使得粘度增加三倍以上，甚至更高。這種特點(diǎn)使得產(chǎn)品用量大大降低，從而降低了使用成本。
本發(fā)明制備的產(chǎn)品為白色粉狀固體，可溶于水形成水凝膠。主要在條件較為惡劣的情況下使用，例如油田采油，可能要在上千米的地層下施工，其溫度可能在150°C以上，而且有的區(qū)域含鹽量很高，普通的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺根本達(dá)不到效果，另外，采油廢水含鹽量很高，以及在其他制造業(yè)產(chǎn)生的高鹽廢水，使用本產(chǎn)品將達(dá)到很好的效果。
在普通的工業(yè)及城市生活廢水處理中，顯示的特點(diǎn)為用量少，特別是絮凝體的機(jī)械強(qiáng)度高，不易穿濾，濾渣含水率可小于50 %，而普通的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺只能使其達(dá)到70%。


圖1為本發(fā)明的抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，包括以下步驟:
(I)將90 110重量份的丙烯酰胺單體、30 60重量份的陽(yáng)離子單體和0.04 0.08重量份的甲酸鈉加入100 400重量份的重量比為0.5 3.0%的長(zhǎng)鏈烷基雙鍵季銨鹽膠束水體系內(nèi)，溶解并混合均勻；
(2)在O 30°C吹氮?dú)獬ト芙庋酰?br> (3)降溫至O 10°C，加入0.04 0.08重量份的引發(fā)劑，混合均勻，聚合生成透明月父塊；
(4)經(jīng)過(guò)造粒、烘干、粉碎，即得陽(yáng)離子聚丙烯酰胺成品。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，其工藝流程圖如圖1所不。
在一個(gè)500升的不銹鋼聚合釜中，加入135Kg脫離子水，稱取1.3Kg十四烷基烯丙基二甲基氯化銨，加入水中，高速攪拌20分鐘，制成重量比為0.96%的十四烷基烯丙基二甲基氯化銨膠束水體系，將46Kg丙烯酰胺單體、ISKg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨0.0227Kg甲酸鈉加入上述十四烷基烯丙基二甲基氯化銨膠束水體系中，溶解并攪拌均勻。25°C吹氮?dú)獬?0分鐘，除氧后殘余氧含量為0.2mg/L。降溫至5°C，加入過(guò)氧化苯甲酰0.02Kg，過(guò)硫酸鉀0.005Kg，硫酸亞鐵0.004Kg，混合均勻，靜止聚合4小時(shí)，生成透明膠塊。將膠塊造粒，置于70°C的烘干床上，烘干至固含量90%，粉碎至20目以下，即為成品。取樣化驗(yàn)結(jié)果，分子量為3069萬(wàn)，水溶時(shí)間80分鐘。制成的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺抗溫、抗鹽、抗剪切性能如表I所示。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，其工藝流程圖如圖1所不。
在一個(gè)500升的不銹鋼聚合釜中，加入70Kg脫離子水，稱取0.95Kg十六烷基烯丙基二甲基氯化銨，加入水中，高速攪拌20分鐘，制成重量比為1.37的十四烷基烯丙基二甲基氯化銨膠束水體系，將41.5Kg丙烯酰胺單體、26.7Kg 二甲基二烯丙基氯化銨、0.0202Kg甲酸鈉加入上述十四烷基烯丙基二甲基氯化銨膠束水體系中，溶解并攪拌均勻。15 °C吹氮?dú)獬?0分鐘，除氧后殘余氧含量為0.lmg/L。降溫至5°C，加入過(guò)氧化苯甲酰0.0lKg，過(guò)硫酸鉀0.005Kg，硫酸亞鐵0.0038Kg，混合均勻，靜止聚合4小時(shí)，生成透明膠塊。將膠塊造粒，置于75°C的烘干床上，烘干至固含量90%，粉碎至20目以下，即為成品。取樣化驗(yàn)結(jié)果，分子量為3102萬(wàn)，水溶時(shí)間75分鐘。制成的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺抗溫、抗鹽、抗剪切性能如表I所示。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，其工藝流程圖如圖1所不。
在一個(gè)500升的不銹鋼聚合釜中，加入160Kg脫離子水，稱取2.5Kg十八烷基烯丙基二甲基氯化銨，加入水中，高速攪拌20分鐘，制成重量比為0.71%的十四烷基烯丙基二甲基氯化銨膠束水體系，將50Kg丙烯酰胺單體、20.7Kg丙烯酰氧乙基卞基二甲基氯化銨，0.0350Kg甲酸鈉加入上述十四烷基烯丙基二甲基氯化銨膠束水體系中，溶解并攪拌均勻。10°C吹氮?dú)獬?0分鐘，除 氧后殘余氧含量為0.3mg/L。降溫至5°C，加入過(guò)氧化苯甲酰0.02Kg，過(guò)硫酸鉀0、015Kg，混合均勻，靜止聚合5小時(shí)，生成透明膠塊。將膠塊造粒，置于72°C的烘干床上，烘干至固含量90%，粉碎至20目以下，即為成品。取樣化驗(yàn)結(jié)果，分子量為3100萬(wàn)，水溶時(shí)間85分鐘。制成的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺抗溫、抗鹽、抗剪切性能如表I所示。
表I陽(yáng)離子聚丙烯酰胺抗溫、抗鹽、抗剪切性能
權(quán)利要求
1.一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，包括以下步驟: (1)將90 110重量份的丙烯酸胺單體、30 60重量份的陽(yáng)尚子單體和0.04 0.08重量份甲酸鈉加入100 400重量份的重量比為0.5 3.0%的長(zhǎng)鏈烷基雙鍵季銨鹽膠束水體系內(nèi)，溶解并混合均勻； (2)在O 30°C吹氮?dú)獬ト芙庋酰? (3)降溫至O 10°C，加入0.04 0.08重量份的引發(fā)劑，混合均勻，聚合生成透明膠塊； (4 )經(jīng)過(guò)造粒、烘干、粉碎，即得陽(yáng)離子聚丙烯酰胺成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:所述陽(yáng)離子單體為短鏈雙鍵季銨鹽單體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:所述短鏈雙鍵季銨鹽單體為二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基卞基二甲基氯化銨的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:長(zhǎng)鏈烷基雙鍵季銨鹽為十二 十八烷基烯丙基二甲基氯化銨、十二 十八烷基烯丙基二甲基溴化銨任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)硫酸鉀、硫酸亞鐵的任意一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，其特征在于:在 步驟2中，除氧后殘余氧含量為0.1 0.3mg/L。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種抗溫、抗鹽、抗剪切的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的制備方法，包括以下步驟將90～110重量份的丙烯酰胺單體、30～60重量份的陽(yáng)離子單體和0.04～0.08重量份的甲酸鈉加入100～400重量份的重量比為0.5～3.0%的長(zhǎng)鏈烷基雙鍵季銨鹽膠束水體系內(nèi)，溶解并混合均勻；在0～30℃吹氮?dú)獬ト芙庋?；降溫?～10℃，加入0.04～0.08重量份的引發(fā)劑，混合均勻，聚合生成透明膠塊；經(jīng)過(guò)造粒、烘干、粉碎，即得陽(yáng)離子聚丙烯酰胺成品。本發(fā)明制備的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺其分子量可達(dá)到3000萬(wàn)以上，具有抗溫、抗鹽、抗剪切的一般性能，而且疏水締合作用能使得粘度增加三倍以上。
文檔編號(hào)C08F226/02GK103232570SQ20131015258
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
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