本發(fā)明屬于高分子聚合物制備，具體涉及一種陽離子電解質功能化改性陽離子乳液聚合物清水劑及其制備方法。

背景技術：

1、陽離子聚丙烯酰胺(cpam)是線型高分子化合物，由于它具有多種活潑的基團，能與許多物質吸附形成氫鍵。能絮凝帶負電荷的膠體，具有脫色、吸附、粘合、除濁等功能，廣泛應用于造紙、染整、選礦、油田、食品、和釀造等行業(yè)有機雜質含量較高的廢水處理，特別適用于城市污泥、造紙污泥及其它工業(yè)污泥的脫水處理。海油平臺空間有限，海上油田油氣水分離流程短，污水處理流程短，產出液處理量大，污水處理效果要求高；隨著“零排放”措施的推進，常規(guī)無機聚合物類清水劑礬花大、產生污泥多，ph值低、腐蝕性強等特點，逐漸被替代為必然所趨。

2、因此，針對海上油田平臺這種作業(yè)空間比較狹小的領域，亟需一種溶解快，清水作用強的高活性的陽離子聚丙烯酰胺進行油水分離。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題而提出的，其目的是提供一種陽離子電解質功能化改性陽離子乳液聚合物清水劑及其制備方法。

2、本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種陽離子電解質功能化改性陽離子乳液聚合物清水劑的制備方法，包括以下步驟：

4、(ⅰ)將有機溶劑、復合乳化劑體系和油溶性引發(fā)劑充分混合攪拌溶解，得到油相配料；

5、(ⅱ)將陽離子聚電解質、丙烯酰胺單體、親油型陽離子單體、絡合劑、復合水溶性引發(fā)體系和去離子水充分混合攪拌溶解，得到水相配料；

6、(ⅲ)攪拌條件下緩慢將水相配料加入油相配料中，經乳化機乳化，測試粒徑合格后，向乳化好的乳液中充入氮氣，攪拌；

7、(ⅳ)冷卻步驟(ⅲ)攪拌反應后的混合物，冷卻過程中保持氮氣充入；

8、(ⅴ)配置還原劑溶液；

9、(ⅵ)用計量泵將還原劑溶液溶液緩慢滴加到步驟(ⅳ)冷卻后的反應物中；

10、(ⅶ)當反應物溫度升到50℃后恒溫滴加還原劑溶液溶液，直到還原劑溶液滴加完成，將反應溫度先升到60℃反應1h，再升到70℃反應1h，反應完成后停止充氮；

11、(ⅷ)向步驟(ⅶ)反應完成物中添加轉相劑轉相，即得陽離子乳液聚合物清水劑。

12、在上述技術方案中，所述有機溶劑是由3號白油和5號白油按質量比1:1復配而成。

13、在上述技術方案中，所述復合乳化劑體系是由司班80和吐溫60按質量比4:1復配而成。

14、在上述技術方案中，所述陽離子聚電解質為dadmac和甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化銨的共聚物，dadmac和甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化銨單體復配質量比為1:2；且所述陽離子聚電解質的粘度為200cp～300cp。本發(fā)明采用反相乳液聚合技術，聚合前添加3％～5％的陽離子聚電解質，對陽離子乳液聚合物進行功能化改性。陽離子聚電解質本身具有強電荷混凝作用，將聚電解質添加到陽離子乳液聚合物制備過程中，對陽離子乳液聚合物起到增效作用；另外通過聚合過程中添加陽離子聚電解質模版作用，制得的功能改性乳液聚合物陽離子官能團分布更均勻，從而形成的功能化改性陽離子乳液聚合物穩(wěn)定性高，油水分離作用強，得到油水分離性能好的高活性高分子量陽離子乳液聚合物清水劑。

15、在上述技術方案中，所述親油型陽離子單體是由甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨和二甲基十二烷基烯丙基氯化銨兩者按質量比為2:1復配而成。本發(fā)明添加兩種結構不一樣的親油型單體，其中甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨帶有苯環(huán)結構，與原油中的芳香烴具有天然親和作用，而二甲基十二烷基烯丙基氯化銨與原油中長鏈烴具有較好的親和作用，且兩種單體的聚合物水溶性也非常好，將兩種親油陽離子單體復合使用，制備的陽離子聚合物清水劑親油性更好，更有利于捕捉廢水里面的油珠和水包油型乳膠，達到更好的清水效果。

16、在上述技術方案中，所述絡合劑是由乙二胺四乙酸鈉、乙二胺四丙酸鈉或二乙烯三胺五乙酸鈉中的任意兩者按質量比1:1復配而成。

17、在上述技術方案中，所述油溶性引發(fā)劑是由偶氮二異丁腈和偶氮二異戊腈按質量比1:1復配而成；所述復合水溶性引發(fā)體系是由過硫酸銨、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽和偶氮二異丁脒鹽酸鹽三者按質量比4:1:1復配而成。由于熱引發(fā)劑分解溫度不一樣，當多種熱引發(fā)劑復合使用，可以在不同溫度分解，可以實現(xiàn)逐步分段聚合，從而提高聚合物分子量，同時可以減少一種引發(fā)劑集中分解導致支化結構過多而降低產品溶解性能。同樣的，本發(fā)明同時采用兩種分解溫度不一樣的油溶性引發(fā)劑，可以和水溶性復合引發(fā)體系形成互補，逐步分段引發(fā)聚合，從而提高聚合物分子量，降低殘留單體含量。

18、在上述技術方案中，所述步驟(ⅲ)中乳化劑乳化的時長為30min。

19、在上述技術方案中，所述步驟(ⅲ)中向乳化好的乳液中充入氮氣后攪拌反應的時長為2h以上。

20、在上述技術方案中，所述步驟(ⅳ)將步驟(ⅲ)攪拌反應后的混合物冷卻至5℃～10℃，冷卻采用冷卻鹽水。

21、在上述技術方案中，所述步驟(ⅴ)中還原劑溶液的質量濃度為2％～3％，還原劑溶液的溶劑為去離子水。

22、在上述技術方案中，所述還原劑是由亞硫酸氫鈉和焦亞硫酸鈉兩者按質量比1:1復配而成。

23、在上述技術方案中，所述轉相劑是由壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或聚氧乙烯醚天然脂肪醇中的任意兩者按質量比1:1復配而成；所述轉相劑的加入量為步驟(ⅶ)反應完成物總質量的1％～1.5％。反相乳液需要轉相的原因是因為轉相前，乳膠粒表面被乳化劑包裹很好，產品分散在水中無法快速溶解。加入轉相劑后，在乳膠粒表面留下親水通道，乳液一旦分散到水中，水可以快速從親水通道進入乳膠粒，從而達到快速溶解的目的，而加入兩種hlb大于10的乳化劑復合為轉相劑，在乳膠粒表面形成親水通道強弱有一定區(qū)別，可以調節(jié)乳液溶解時間，水進入乳膠粒的速度，從而調節(jié)高親油低粘度的陽離子乳液聚合物清水劑的溶解性能。

24、一種陽離子電解質功能化改性陽離子乳液聚合物清水劑，通過上述方法制備，所述清水劑粘度小于450cp；其分子量大于800萬，可以作為清水劑處理工業(yè)廢水，可以作為污泥脫水劑。

25、一種陽離子電解質功能化改性陽離子乳液聚合物清水劑，所述清水劑的組分和各組分的質量份數(shù)為：

26、

27、本發(fā)明的原理：

28、本發(fā)明采用反相乳液聚合，陽離子聚電解質為模版，低溫復合引發(fā)體系分段引發(fā)聚合制得高活性陽離子乳液聚合物清水劑。

29、陽離子聚電解質本身具有強電荷混凝作用，將聚電解質添加到陽離子乳液聚合物制備過程中，對陽離子乳液聚合物起到增效作用，制得的功能改性乳液穩(wěn)定性高，油水分離作用強。

30、反相乳液聚合技術，聚合前添加3％～5％的陽離子聚電解質，對陽離子乳液聚合物進行功能化改性，得到活性高，油水分離性能好的高活性高分子量陽離子乳液聚合物清水劑。

31、高分子量陽離子乳液聚合物具有有效含量高、分子量高等特點，很低的加藥量就能形成與無機聚合物清水劑媲美的絮凝效果，產生的油泥量遠低于無機聚合物產生的油泥量，且其幾乎對設備設施不造成腐蝕性，可與海上采油平臺油水分離工藝完美結合，尤其在海上油田平臺這種作業(yè)空間比較狹小的領域更能得到廣泛應用。

32、本發(fā)明的有益效果是：

33、本發(fā)明提供了一種陽離子電解質功能化改性陽離子乳液聚合物清水劑及其制備方法，通過在反相乳液制備水相中添加不同粘度的陽離子聚電解質，可以制備陽離子聚丙烯酰胺分子鏈陽離子官能團分布均勻，油水分離活性高，出本體粘度小于350cp的陽離子聚合物乳液，同時，添加的陽離子聚電解質模版對高分子量陽離子聚合物乳液具有協(xié)調增效作用；通過將復合乳化劑體系和轉相劑的用量進行調整，可以制備出不同hlb值的高親油超低粘度陽離子聚合物乳液，從而得到溶解速度不同的高親油低粘度陽離子聚合物乳液產品，滿足不同場合使用；采用復合油溶性引發(fā)劑，兩種油溶性引發(fā)劑分解溫度不同，可以在60℃～80℃條件下繼續(xù)分解引發(fā)，得到高親油超低粘度陽離子聚合物乳液產品殘余單體更低，更好滿足環(huán)保需求；采用水溶性復合引發(fā)體系，在起始和中期反應過程中，不同引發(fā)劑在不同溫度下分解，逐級分段引發(fā)聚合，便于制備出高分子量乳液聚合物產品；通過控制滴加還原劑的速度，可以控制反應速度，可以調節(jié)反應熱緩慢釋放，可以得到分子量更高，溶解性更好的高親油超低粘度陽離子聚合物乳液產品；通過添加絡合劑，可以絡合金屬離子，提高聚合單體的活性，可以提高高親油低粘度陽離子乳液聚合物產品的分子量；本發(fā)明所述制備陽離子電解質功能化改性陽離子乳液聚合物清水劑油水分離活性高、低本體粘度、高分子量、較好的耐低溫、速溶性和儲存穩(wěn)定性。