高水解度聚丙烯酰胺的水解度測定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于定量分析領域，具體涉及一種高水解度聚丙烯酰胺的水解度測定方 法。
【背景技術】
[0002] 部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是目前世界上生產量最大的合成水溶性高分子化學 品，廣泛地應用于提高石油采收率、鉆井、選礦、造紙、醫(yī)藥、水處理等許多生產部門。
[0003] HPAM由聚丙烯酰胺(PAM)經堿水解得到，水解物中丙烯酸鹽鏈節(jié)占PAM中丙烯胺鏈 節(jié)數的百分數，即為PAM的水解度。一般加入不同的堿量，可得到不同水解度的HPAM。
[0004]水解度是HPAM結構表征的一項基本參數，同時也是評價干粉類聚丙烯酰胺產品質 量的重要檢測指標，其大小直接影響聚合物溶液的聚集結構，流變性能和化學機械穩(wěn)定性 等重要參數，在高溫高鹽油藏的應用中尤為重要。HPAM作為化學增稠劑，少量的HPAM溶于注 入水中就能顯著提高溶液黏度，有利于降低油水流度比，提高波及效率，從而提高原油采收 率。油田常用的HPAM平均相對分子質量為幾百萬到上千萬，水解度為20%-30%。水解度太 小的聚合物水溶性差，水解度太大的聚合物對鹽、硬度、剪切力敏感性強。因此，迅速準確地 測定HPAM的水解度，對于控制其產品質量，評估其溶解性能和驅油效果均具有重要的實際 意義。
[0005]現階段常用的水解度測定方法是甲基橙與靛藍二磺酸鈉滴定法。它主要適用于常 規(guī)低水解度聚丙烯酰胺產品的測定，且該方法存在取樣量少，鹽酸標準溶液用量少，沒有扣 除空白的影響以及在測定高水解度樣品時，滴定終點時顏色變化不明顯，終點拖延時間較 長，對水質和樣品的要求比較苛刻。在低水解度樣品的測定時檢測結果偏高，當樣品為高水 解度時檢測結果偏低且偏差較大。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種準確度高、誤差小、重現性好的測定聚丙烯酰胺水解 度的方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種測定聚丙烯酰胺水解度的方 法，包括以下步驟：
[0008] 1)首先測定聚丙烯酰胺產品的固含量，記為S;
[0009] 2)向500ml燒杯中加入100g純水，開動磁力攪拌器，使燒杯內液體形成2ml漩渦，用 差量法準確稱取l.OOg聚丙烯酰胺樣品，精確至O.OOOlg，記為nu，將樣品緩緩加入到燒杯 中，攪拌30min后開始加入微過量氫氧化鈉溶液，直至樣品完全溶解，將樣品攪勻后，用有機 溶劑進行萃取待用；
[0010] 3)準確稱取坩堝質量，精確至O.OOOlg，記為m2,將盛有萃出物的坩堝放置在萬用 電子爐上緩緩熾熱，注意避免燃燒，待萃出物完全碳化后，將坩堝放入箱式電阻爐內，在600 °C下放置3h使之完全灰化并至恒重；
[0011] 4)取出坩堝，放在干燥器內，冷卻30分鐘后稱量，記為m3，精確至0.000lg，水解度 按下式計算：
[0012]
[0013]式中：HD-7K解度
[0014]mi-聚丙烯酰胺樣品的質量，g;
[0015]S-聚丙烯酰胺樣品的固含量，％;
[0016]m2一i甘堝的質量，g;
[0017]m3一i甘堝加灰分的質量，g。
[0018] 具體地，所述步驟1)中聚丙烯酰胺固含量的測定步驟如下:取一個潔凈的稱量瓶， 在105°C±2°C下干燥至恒重，記錄其質量，精確至O.OOlg;在已恒重的稱量瓶中，加入0.99 ~1.Olg試樣，精確至0.OOOlg;將稱好試樣的稱量瓶置于溫度為120°C的烘箱內，加熱干燥2 小時；取出稱量瓶，放在干燥器內，冷卻30分鐘后稱量，精確至0.0001g;固含量百分數按下 式計算： ΓΠ
[0019] S= -xi〇〇% m,,
[0020] 式中：S-試樣的固含量，100%
[0021] m-干燥后試樣質量，g
[0022] mo-干燥前試樣質量，g
[0023]具體地，所述步驟2)中微過量氫氧化鈉溶液分多次加入。
[0024]具體地，所述步驟2)中的有機溶劑為不溶聚丙烯酰胺的有機溶劑，優(yōu)選為無水乙 醇。
[0025]本發(fā)明中先使用微過量的氫氧化鈉溶液與聚合物溶液進行置換反應，使聚合物中 的羧酸銨基團全部置換為羧酸鈉基團，反應后的溶液用無水乙醇進行萃取，再用灼燒的方 法將萃取后的組分進行灼燒，直至聚合物完全灰化后，稱取灰分的質量，灰分的組分基本全 為碳酸鈉，根據碳酸鈉的質量可求得聚合物中發(fā)生置換反應的羧酸銨基團的摩爾數，進而 求出水解度。與常用的甲基橙與靛藍二磺酸鈉滴定法相比，本發(fā)明采用的灰分測定法重現 性好，避免了滴定法中對滴定終點判斷而產生的人為因素的影響。為高水解度聚丙烯酰胺 的水解度測定提供一種所用試劑無毒、對環(huán)境無污染、操作簡便、重現性好、測量精度和準 確度高的測定方法。
【具體實施方式】
[0026]以下是本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步描述，但是本發(fā)明的 保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本發(fā)明構思的改變或等同替代均包括在本發(fā)明 的保護范圍之內。
[0027]以下實施例中采用的樣品為水解度80.00%的聚丙烯酰胺，樣品經滴定法測得的 水解度為61.58 %。
[0028] 實施例1
[0029]取一個干燥潔凈的500ml燒杯，稱取100.00g純水加入燒杯，將燒杯置于槳式攪拌 器下在400r/min的轉速下攪拌。準確稱取l.OOg的聚丙烯酰胺的樣品，記為m，將樣品緩緩 加入到燒杯中。攪拌30min后開始每lOmin加入lml5 %的氫氧化鈉溶液，總計加入9ml。攪拌 2h后，停止攪拌，將燒杯從槳式攪拌器下取出。將樣品攪勻后，平均分至5個500ml的燒杯中， 分別加入3倍量的無水乙醇進行萃取。經過4h萃取完全后將萃出物取出剪碎。準確稱取坩堝 質量，記為m2,將盛有萃出物的坩堝放置在萬用電子爐上緩緩熾熱，注意避免燃燒，待萃出 物完全碳化后，將坩堝放入箱式電阻爐內，在600°C下放置3h使之完全灰化并至恒重。取出 坩堝，放在干燥器內，冷卻30分鐘后稱量精確至O.OOOlg，記為m3。所得S= 89.64%，nu= 1.0002g，m2=16.6258g，m3 = 17.0568g，HD= 76.96%。
[0030]實施例2
[0031 ]取一個干燥潔凈的500ml燒杯，稱取100.00g純水加入燒杯，將燒杯置于槳式攪拌 器下在400r/min的轉速下攪拌。準確稱取l.OOg的聚丙烯酰胺的樣品，記為m，將樣品緩緩 加入到燒杯中。攪拌30min后開始每10min加入lml10 %的氫氧化鈉溶液，總計加入5ml。攪 拌2h后，停止攪拌，將燒杯從槳式攪拌器下取出。將樣品攪勻后，平均分至5個500ml的燒杯 中，分別加入3倍量的無水乙醇進行萃取。經過4h萃取完全后將萃出物取出剪碎。準確稱取 坩堝質量，記為m2,將盛有萃出物的坩堝放置在萬用電子爐上緩緩熾熱，注意避免燃燒，待 萃出物完全碳化后，將坩堝放入箱式電阻爐內，在600°C下放置3h使之完全灰化并至恒重。 取出坩堝，放在干燥器內，冷卻30分鐘后稱量精確至O.OOOlg，記為m3。所得S= 89.64%，mi = 1.0001g，m2=15.3041g，m3 = 15.7562g，HD= 81.51%。
[0032]實施例3
[0033]取一個干燥潔凈的500ml燒杯，稱取100.00g純水加入燒杯，將燒杯置于槳式攪拌 器下在400r/min的轉速下攪拌。準確稱取l.OOg的聚丙烯酰胺的樣品，記為m，將樣品緩緩 加入到燒杯中。攪拌30min后開始每10min加入lml20%的氫氧化鈉溶液，總計加入3ml。攪 拌2h后，停止攪拌，將燒杯從槳式攪拌器下取出。將樣品攪勻后，平均分至5個500ml的燒杯 中，分別加入3倍量的無水乙醇進行萃取。經過4h萃取完全后將萃出物取出剪碎。準確稱取 坩堝質量，記為m2,將盛有萃出物的坩堝放置在萬用電子爐上緩緩熾熱，注意避免燃燒，待 萃出物完全碳化后，將坩堝放入箱式電阻爐內，在600°C下放置3h使之完全灰化并至恒重。 取出坩堝，放在干燥器內，冷卻30分鐘后稱量精確至O.OOOlg，記為m3。所得S= 89.64%，mi = 1.0001g，m2=16.1229g，m3 = 16.5783，HD= 82.26%。
[0034]綜上，用本發(fā)明的方法測定聚丙烯酰胺的水解度，準確度高，誤差小，重現性好為 高水解度聚丙烯酰胺的水解度測定提供了一種新的思路和方法。
【主權項】
1. 高水解度聚丙烯酰胺的水解度測定方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 首先測定聚丙烯酰胺產品的固含量，記為S; 2) 向500ml燒杯中加入100g純水，開動磁力攪拌器，使燒杯內液體形成2ml漩渦，用差量 法準確稱取I.OOg聚丙烯酰胺樣品，精確至O.OOOlg，記為m，將樣品緩緩加入到燒杯中，攪 拌30min后開始加入微過量氫氧化鈉溶液，直至樣品完全溶解，將樣品攪勻后，用有機溶劑 進行萃取待用； 3) 準確稱取坩堝質量，精確至O.OOOlg，記為m2,將盛有萃出物的坩堝放置在萬用電子爐 上緩緩熾熱，注意避免燃燒，待萃出物完全碳化后，將坩堝放入箱式電阻爐內，在600°C下放 置3h使之完全灰化并至恒重； 4) 取出坩堝，放在干燥器內，冷卻30分鐘后稱量，記為m3,精確至O.OOOlg，水解度按下式 計算：式中:HD-水解度，％; Hl1-聚丙烯酰胺樣品的質量，g; S-聚丙烯酰胺樣品的固含量，％ ; m2-i甘堝的質量，g; m3一i甘堝加灰分的質量，g。2. 根據權利要求1所述的測定聚丙烯酰胺水解度的方法，其特征在于，所述步驟1)中聚 丙烯酰胺固含量的測定步驟如下： 取一個潔凈的稱量瓶，在l〇5°C ± 2°C下干燥至恒重，記錄其質量，精確至0.0 Olg;在已 恒重的稱量瓶中，加入0.99~1.0 lg試樣，精確至0.0 OOlg;將稱好試樣的稱量瓶置于溫度為 120°C的烘箱內，加熱干燥2小時；取出稱量瓶，放在干燥器內，冷卻30分鐘后稱量，精確至 0.0 OOlg;固含量百分數按下式計算：式中：S-試樣的固含量，100% m一干燥后試樣質量，g mo一干燥前試樣質量，g。3. 根據權利要求1所述的測定聚丙烯酰胺水解度的方法，其特征在于，所述步驟2)中微 過量氫氧化鈉溶液分多次加入。4. 根據權利要求1所述的測定聚丙烯酰胺水解度的方法，其特征在于，所述步驟2)中的 有機溶劑為不溶聚丙烯酰胺的有機溶劑。5. 根據權利要求4所述的測定聚丙烯酰胺水解度的方法，其特征在于，所述有機溶劑為 無水乙醇。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高水解度聚丙烯酰胺的水解度測定方法，先使用微過量的氫氧化鈉溶液與聚合物溶液進行置換反應，使聚合物中的羧酸銨基團全部置換為羧酸鈉基團，反應后的溶液用無水乙醇進行萃取，再用灼燒的方法將萃取后的組分進行灼燒，直至聚合物完全灰化后，稱取灰分的質量，灰分的組分基本全為碳酸鈉，根據碳酸鈉的質量可求得聚合物中發(fā)生置換反應的羧酸銨基團的摩爾數，進而求出水解度。與常用的甲基橙與靛藍二磺酸鈉滴定法相比，本發(fā)明采用的灰分測定法重現性好，避免滴定法中對滴定終點判斷而產生的人為因素的影響。為高水解度聚丙烯酰胺的水解度測定提供一種所用試劑無毒、對環(huán)境無污染、操作簡便、重現性好、測量精度和準確度高的測定方法。
【IPC分類】G01N5/00
【公開號】CN105424533
【申請?zhí)枴緾N201510778327
【發(fā)明人】張麗, 劉皓, 呂寧, 豐宋輝, 高倩, 王清鐸
【申請人】山東寶莫生物化工股份有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月14日