一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法，包括：丙烯酰胺20-40份，丙烯酸8-20份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2-6份，二甲基二烯丙基氯化銨1-6份，去離子水100-150份；首先將丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入離子水中溶解，保持溫度在0-13℃加入堿液調(diào)節(jié)溶液PH值為7.7-7.9，加入助劑和分散劑形成懸浮體系，持續(xù)攪拌并通氮除氧，滴加甲基二烯丙基氯化銨單體溶液、氧化還原引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，本發(fā)明合成的懸浮聚合物分子量高達(dá)3000～4000萬(wàn)，抗溫最高達(dá)到130℃，抗鹽的礦化度最高達(dá)到55000ppm，可在極端條件下正常使用。
【專利說(shuō)明】一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能高分子合成領(lǐng)域，特別涉及一種丙烯酰胺類共聚物的懸浮聚合制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，丙烯酰胺類聚合物已廣泛用于油田、水處理、造紙等行業(yè)，特別是在石油、天然氣等行業(yè)的普遍應(yīng)用而受到人們關(guān)注。但是，一些惡劣的應(yīng)用環(huán)境，如地下油氣的開(kāi)采過(guò)程中會(huì)遇到高溫高壓或者低溫的情況，并且通常環(huán)境中還會(huì)有一些鹽類物質(zhì)，現(xiàn)有的丙稀酰胺聚合物抗溫最高只能達(dá)到90°C，抗鹽的礦化度最高只能達(dá)到35000ppm，很多時(shí)候已經(jīng)不能滿足應(yīng)用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高性能丙烯酰胺類共聚物的制備方法，本方法制備的產(chǎn)品分子量高達(dá)3000?4000萬(wàn)，能夠在一些極端惡劣環(huán)境下保持良好的使用性能，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗溫最高能達(dá)到130°C，抗鹽的礦化度最高能達(dá)到55000ppm。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的，一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法，其特征在于，按重量份計(jì)，包括以下基本原料成分:丙烯酰胺20?40份，丙烯酸8?20份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2?6份，二甲基二烯丙基氯化銨I?6份，去離子水100份；
基本步驟包括:(1)首先將丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)加入離子水中溶解，然后放入鹽水浴中保持溫度在0-13°C加入堿液調(diào)節(jié)溶液PH值為7.7-7.9，加入助劑和分散劑形成懸浮體系，然后開(kāi)始持續(xù)攪拌并通氮除氧，待體系中氧含量小于0.3%時(shí)停止通氮，攪拌結(jié)束后滴加甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)單體溶液、氧化引發(fā)劑和還原引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，控制體系升溫速率保持在0.3-0.8°C /min，聚合反應(yīng)溫度控制在35-70°C，反應(yīng)結(jié)束后冷卻體系，過(guò)濾生成的聚合物用無(wú)水乙醇與丙酮洗滌，干燥；
所述助劑為乙二胺四乙酸四鈉，用量為基本原料中四種單體總質(zhì)量的0.003%?0.008%，所述分散劑為丙烯酸與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，用量為基本原料中四種單體總質(zhì)量的0.15%?0.20%，所述氧化引發(fā)劑為硫酸銨或過(guò)硫酸鉀，用量為基本原料中四種單體總質(zhì)量的0.0003%?0.0005%，所述還原引發(fā)劑為硫酸亞鐵、亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉，用量為基本原料中四種單體總質(zhì)量的0.0002%?0.0006%;
所述基本原料中四種單體是指丙烯酰胺，丙烯酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基二烯丙基氯化銨。
[0005]進(jìn)一步地，所述甲基二烯丙基氯化銨單體溶液的滴加時(shí)間為5小時(shí)，每間隔15分鐘同時(shí)滴加一次氧化引發(fā)劑和還原引發(fā)劑。
[0006]進(jìn)一步地，所述甲基二烯丙基氯化銨單體溶液的質(zhì)量濃度為5%。
[0007]進(jìn)一步地，所述堿液分別選擇質(zhì)量濃度為50%、30%、10%、1%的氫氧化鈉水溶液。
[0008]進(jìn)一步地，所述聚合反應(yīng)時(shí)間為6-7小時(shí)。
[0009]有益效果:采用本發(fā)明合成的懸浮聚合物分子量高達(dá)3000?4000萬(wàn)，聚合物粒徑分布更均勻，平均粒徑為260微米，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐溫耐鹽，抗溫最高能達(dá)到130°C，抗鹽的礦化度最高能達(dá)到55000ppm，可在極端條件下正常使用。

【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1:
按重量份計(jì)，基本原料成分如下:丙烯酰胺20份，丙烯酸8份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2份，二甲基二烯丙基氯化銨I份，去離子水100份。
[0011]在500ml廣口燒瓶中加入20份丙烯酰胺與8份丙烯酸，加入10ml去離子水溶解，然后加入2份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，開(kāi)始攪拌，轉(zhuǎn)速為200r/min，在鹽水浴中保持溫度在0-13°C先加入濃度50%氫氧化鈉溶液，再依次加入30%、10%、1%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH至7.7 ;加入占四種原料單體總質(zhì)量0.004%的助劑乙二胺四乙酸四鈉及占四種原料單體總質(zhì)量0.18%的分散劑丙烯酸與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，通氮除氧，待體系中氧含量小于0.3%時(shí)停止通氮，攪拌3.5小時(shí)后停止。開(kāi)始滴加濃度5%的甲基二烯丙基氯化銨單體溶液(稱量固體的質(zhì)量份為1)，控制流速使其在5h滴加結(jié)束，同時(shí)每十五分鐘加入一次氧化引發(fā)劑過(guò)硫酸銨和還原引發(fā)劑亞硫酸鈉。氧化引發(fā)劑過(guò)硫酸銨的總加入量為四種原料單體總質(zhì)量的0.0003%，還原引發(fā)劑亞硫酸鈉的加入量為四種原料單體總質(zhì)量的0.0002%，并控制體系升溫速率保持在為0.3-0.80C /min。聚合溫度控制在35-70°C。反應(yīng)時(shí)間6h，聚合反應(yīng)結(jié)束后冷卻體系，過(guò)濾生成的聚合物用無(wú)水乙醇與丙酮洗滌，干燥。測(cè)量分子量、粘度、抗剪切性能。經(jīng)檢測(cè)，其分子量為3345萬(wàn)，粘度6.5CPS，在哈克RS-600流變儀上，剪切溫度為200°C，剪切速率170s-l，剪切時(shí)間2min后的保留粘度為220mpa.s，抗溫達(dá) 117°C，抗礦化度 49000ppm。
[0012]實(shí)施例2:
按重量份計(jì)，基本原料成分如下:丙烯酰胺40份，丙烯酸20份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸4.8份，二甲基二烯丙基氯化銨6份，去離子水150份。
[0013]在500ml廣口燒瓶中加入40份丙烯酰胺與20份丙烯酸，加入150ml去離子水溶解，加入4.8份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，開(kāi)動(dòng)攪拌，轉(zhuǎn)速為200r/min。在鹽水浴中保持溫度在0-13°C先加入濃度50%氫氧化鈉溶液，再依次加入30%、10%、1%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH至7.9。加入占四種原料單體總質(zhì)量0.003%的助劑乙二胺四乙酸四鈉及占四種原料單體總質(zhì)量0.15%的分散劑丙烯酸與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，通氮除氧，待體系中氧含量小于0.3%時(shí)停止通氮，攪拌4小時(shí)后停止。開(kāi)始滴加濃度5%的甲基二烯丙基氯化銨單體溶液(稱量固體的質(zhì)量份為6)，控制流速使其在5h滴加結(jié)束，同時(shí)每十五分鐘加入一次氧化引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀和還原引發(fā)劑硫酸亞鐵。氧化引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀加入量為四種原料單體總質(zhì)量的0.0004%，還原引發(fā)劑硫酸亞鐵的加入量為四種原料單體總質(zhì)量的0.0005%，并控制體系升溫速率保持在為0.3-0.80C /min。聚合溫度控制在35_70°C。反應(yīng)時(shí)間6h，聚合反應(yīng)結(jié)束后冷卻體系，過(guò)濾生成的聚合物用無(wú)水乙醇與丙酮洗滌，干燥，測(cè)量分子量、粘度、抗剪切性能。經(jīng)檢測(cè)，其分子量為3925萬(wàn)，粘度5.0CPS，在哈克RS-600流變儀上，剪切溫度為200°C，剪切速率170s-l，剪切時(shí)間2min后的保留粘度為295mpa.s，抗溫達(dá)130°C，抗礦化度48000ppm。
[0014]實(shí)施例3:
按重量份計(jì)，基本原料成分如下:丙烯酰胺30份，丙烯酸13.5份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸6份，二甲基二烯丙基氯化銨3份，去離子水120份。
[0015]在500ml三口燒瓶中加入30份丙烯酰胺與13.5份丙烯酸，加入120ml去離子水溶解，加入6份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，開(kāi)動(dòng)攪拌，轉(zhuǎn)速為200r/min。在鹽水浴中保持溫度在0-13°C先加入濃度50%氫氧化鈉溶液，再依次加入30%、10%、1%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液PH至7.9。加入占四種原料單體總質(zhì)量0.008%的助劑乙二胺四乙酸四鈉及占四種原料單體總質(zhì)量0.20%的分散劑丙烯酸與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，通氮除氧，待體系中氧含量小于0.3%時(shí)停止通氮，攪拌5.0小時(shí)后停止。開(kāi)始滴加濃度5%的甲基二烯丙基氯化銨單體溶液(稱量固體的質(zhì)量份為3)，控制流速使其在5h滴加結(jié)束，同時(shí)每十五分鐘加入一次氧化引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀和還原引發(fā)劑亞硫酸氫鈉。氧化引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀加入量為四種原料單體總質(zhì)量的0.0005%，還原引發(fā)劑亞硫酸氫鈉的加入量為四種原料單體總質(zhì)量的0.0006%，并控制體系升溫速率保持在為0.3-0.80C /min。聚合溫度控制在35-70°C，反應(yīng)時(shí)間7.0h。聚合反應(yīng)結(jié)束后冷卻體系，過(guò)濾生成的聚合物用無(wú)水乙醇與丙酮洗滌，干燥，測(cè)量分子量、粘度、抗剪切性能。經(jīng)檢測(cè)，其分子量為3892萬(wàn)，粘度5.2CPS，在哈克RS-600流變儀上，剪切溫度為200°C，剪切速率170s-l，剪切時(shí)間2min后的最后保留粘度為370mpa.s，抗溫達(dá)120°C，抗礦化度55000ppm。
[0016]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法，其特征在于，按重量份計(jì)，包括以下基本原料成分:丙烯酰胺20?40份，丙烯酸8?20份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸2?6份，二甲基二烯丙基氯化銨1?6份，去離子水100?150份； 基本步驟包括:(1)首先將丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入離子水中溶解，然后放入鹽水浴中保持溫度在0-13°C加入堿液調(diào)節(jié)溶液PH值為7.7-7.9，加入助劑和分散劑形成懸浮體系，然后開(kāi)始持續(xù)攪拌并通氮除氧，待體系中氧含量小于0.3%時(shí)停止通氮，攪拌結(jié)束后滴加甲基二烯丙基氯化銨單體溶液、氧化引發(fā)劑和還原引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，控制體系升溫速率保持在0.3-0.8°C /min，聚合反應(yīng)溫度控制在35-70°C，反應(yīng)結(jié)束后冷卻體系，過(guò)濾生成的聚合物用無(wú)水乙醇與丙酮洗滌，干燥； 所述助劑為乙二胺四乙酸四鈉，用量為基本原料中四種單體總質(zhì)量的0.003%?0.008%，所述分散劑為丙烯酸與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，用量為基本原料中四種單體總質(zhì)量的0.15%?0.20%，所述氧化引發(fā)劑為硫酸銨或過(guò)硫酸鉀，用量為基本原料中四種單體總質(zhì)量的0.0003%?0.0005%，所述還原引發(fā)劑為硫酸亞鐵、亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉，用量為基本原料中四種單體總質(zhì)量的0.0002%?0.0006%; 所述基本原料中四種單體是指丙烯酰胺，丙烯酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和二甲基二烯丙基氯化銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法，其特征在于，所述甲基二烯丙基氯化銨單體溶液的滴加時(shí)間為5小時(shí)，每間隔15分鐘同時(shí)滴加一次氧化引發(fā)劑和還原引發(fā)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法，其特征在于，所述持續(xù)攪拌的時(shí)間為3.5-5小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法，其特征在于，所述甲基二烯丙基氯化銨單體溶液的質(zhì)量濃度為5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法，其特征在于，所述堿液分別選擇質(zhì)量濃度為50%、30%、10%、1%的氫氧化鈉水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種丙烯酰胺類共聚物的制備方法，其特征在于，所述聚合反應(yīng)時(shí)間為6-7小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C08F226/02GK104448134SQ201410808823
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】劉彭城, 周鳳英, 陶阿暉, 汪艷, 陳建波, 王全飛, 張冉 申請(qǐng)人:安徽天潤(rùn)化學(xué)工業(yè)股份有限公司