一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，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铵1-6份，去离子水100-150份；首先将丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入离子水中溶解，保持温度在0-13℃加入碱液调节溶液PH值为7.7-7.9，加入助剂和分散剂形成悬浮体系，持续搅拌并通氮除氧，滴加甲基二烯丙基氯化铵单体溶液、氧化还原引发剂进行聚合反应，本发明合成的悬浮聚合物分子量高达3000～4000万，抗温最高达到130℃，抗盐的矿化度最高达到55000ppm，可在极端条件下正常使用。
【专利说明】一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于功能高分子合成领域，特别涉及一种丙烯酰胺类共聚物的悬浮聚合制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，丙烯酰胺类聚合物已广泛用于油田、水处理、造纸等行业，特别是在石油、天然气等行业的普遍应用而受到人们关注。但是，一些恶劣的应用环境，如地下油气的开采过程中会遇到高温高压或者低温的情况，并且通常环境中还会有一些盐类物质，现有的丙稀酰胺聚合物抗温最高只能达到90°C，抗盐的矿化度最高只能达到35000ppm，很多时候已经不能满足应用要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高性能丙烯酰胺类共聚物的制备方法，本方法制备的产品分子量高达3000?4000万，能够在一些极端恶劣环境下保持良好的使用性能，结构稳定，抗温最高能达到130°C，抗盐的矿化度最高能达到55000ppm。
[0004]本发明是通过以下技术方案予以实现的，一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，其特征在于，按重量份计，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铵I?6份，去离子水100份；
基本步骤包括:(1)首先将丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)加入离子水中溶解，然后放入盐水浴中保持温度在0-13°C加入碱液调节溶液PH值为7.7-7.9，加入助剂和分散剂形成悬浮体系，然后开始持续搅拌并通氮除氧，待体系中氧含量小于0.3%时停止通氮，搅拌结束后滴加甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)单体溶液、氧化引发剂和还原引发剂进行聚合反应，控制体系升温速率保持在0.3-0.8°C /min，聚合反应温度控制在35-70°C，反应结束后冷却体系，过滤生成的聚合物用无水乙醇与丙酮洗涤，干燥；
所述助剂为乙二胺四乙酸四钠，用量为基本原料中四种单体总质量的0.003%?0.008%，所述分散剂为丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，用量为基本原料中四种单体总质量的0.15%?0.20%，所述氧化引发剂为硫酸铵或过硫酸钾，用量为基本原料中四种单体总质量的0.0003%?0.0005%，所述还原引发剂为硫酸亚铁、亚硫酸钠或亚硫酸氢钠，用量为基本原料中四种单体总质量的0.0002%?0.0006%;
所述基本原料中四种单体是指丙烯酰胺，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铵。
[0005]进一步地，所述甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的滴加时间为5小时，每间隔15分钟同时滴加一次氧化引发剂和还原引发剂。
[0006]进一步地，所述甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的质量浓度为5%。
[0007]进一步地，所述碱液分别选择质量浓度为50%、30%、10%、1%的氢氧化钠水溶液。
[0008]进一步地，所述聚合反应时间为6-7小时。
[0009]有益效果:采用本发明合成的悬浮聚合物分子量高达3000?4000万，聚合物粒径分布更均匀，平均粒径为260微米，结构稳定，耐温耐盐，抗温最高能达到130°C，抗盐的矿化度最高能达到55000ppm，可在极端条件下正常使用。
【具体实施方式】
[0010]实施例1:
按重量份计，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铵I份，去离子水100份。
[0011]在500ml广口烧瓶中加入20份丙烯酰胺与8份丙烯酸，加入10ml去离子水溶解，然后加入2份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，开始搅拌，转速为200r/min，在盐水浴中保持温度在0-13°C先加入浓度50%氢氧化钠溶液，再依次加入30%、10%、1%的氢氧化钠溶液调节溶液PH至7.7 ;加入占四种原料单体总质量0.004%的助剂乙二胺四乙酸四钠及占四种原料单体总质量0.18%的分散剂丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，通氮除氧，待体系中氧含量小于0.3%时停止通氮，搅拌3.5小时后停止。开始滴加浓度5%的甲基二烯丙基氯化铵单体溶液(称量固体的质量份为1)，控制流速使其在5h滴加结束，同时每十五分钟加入一次氧化引发剂过硫酸铵和还原引发剂亚硫酸钠。氧化引发剂过硫酸铵的总加入量为四种原料单体总质量的0.0003%，还原引发剂亚硫酸钠的加入量为四种原料单体总质量的0.0002%，并控制体系升温速率保持在为0.3-0.80C /min。聚合温度控制在35-70°C。反应时间6h，聚合反应结束后冷却体系，过滤生成的聚合物用无水乙醇与丙酮洗涤，干燥。测量分子量、粘度、抗剪切性能。经检测，其分子量为3345万，粘度6.5CPS，在哈克RS-600流变仪上，剪切温度为200°C，剪切速率170s-l，剪切时间2min后的保留粘度为220mpa.s，抗温达 117°C，抗矿化度 49000ppm。
[0012]实施例2:
按重量份计，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铵6份，去离子水150份。
[0013]在500ml广口烧瓶中加入40份丙烯酰胺与20份丙烯酸，加入150ml去离子水溶解，加入4.8份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，开动搅拌，转速为200r/min。在盐水浴中保持温度在0-13°C先加入浓度50%氢氧化钠溶液，再依次加入30%、10%、1%的氢氧化钠溶液调节溶液PH至7.9。加入占四种原料单体总质量0.003%的助剂乙二胺四乙酸四钠及占四种原料单体总质量0.15%的分散剂丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，通氮除氧，待体系中氧含量小于0.3%时停止通氮，搅拌4小时后停止。开始滴加浓度5%的甲基二烯丙基氯化铵单体溶液(称量固体的质量份为6)，控制流速使其在5h滴加结束，同时每十五分钟加入一次氧化引发剂过硫酸钾和还原引发剂硫酸亚铁。氧化引发剂过硫酸钾加入量为四种原料单体总质量的0.0004%，还原引发剂硫酸亚铁的加入量为四种原料单体总质量的0.0005%，并控制体系升温速率保持在为0.3-0.80C /min。聚合温度控制在35_70°C。反应时间6h，聚合反应结束后冷却体系，过滤生成的聚合物用无水乙醇与丙酮洗涤，干燥，测量分子量、粘度、抗剪切性能。经检测，其分子量为3925万，粘度5.0CPS，在哈克RS-600流变仪上，剪切温度为200°C，剪切速率170s-l，剪切时间2min后的保留粘度为295mpa.s，抗温达130°C，抗矿化度48000ppm。
[0014]实施例3:
按重量份计，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铵3份，去离子水120份。
[0015]在500ml三口烧瓶中加入30份丙烯酰胺与13.5份丙烯酸，加入120ml去离子水溶解，加入6份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，开动搅拌，转速为200r/min。在盐水浴中保持温度在0-13°C先加入浓度50%氢氧化钠溶液，再依次加入30%、10%、1%的氢氧化钠溶液调节溶液PH至7.9。加入占四种原料单体总质量0.008%的助剂乙二胺四乙酸四钠及占四种原料单体总质量0.20%的分散剂丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，通氮除氧，待体系中氧含量小于0.3%时停止通氮，搅拌5.0小时后停止。开始滴加浓度5%的甲基二烯丙基氯化铵单体溶液(称量固体的质量份为3)，控制流速使其在5h滴加结束，同时每十五分钟加入一次氧化引发剂过硫酸钾和还原引发剂亚硫酸氢钠。氧化引发剂过硫酸钾加入量为四种原料单体总质量的0.0005%，还原引发剂亚硫酸氢钠的加入量为四种原料单体总质量的0.0006%，并控制体系升温速率保持在为0.3-0.80C /min。聚合温度控制在35-70°C，反应时间7.0h。聚合反应结束后冷却体系，过滤生成的聚合物用无水乙醇与丙酮洗涤，干燥，测量分子量、粘度、抗剪切性能。经检测，其分子量为3892万，粘度5.2CPS，在哈克RS-600流变仪上，剪切温度为200°C，剪切速率170s-l，剪切时间2min后的最后保留粘度为370mpa.s，抗温达120°C，抗矿化度55000ppm。
[0016]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，其特征在于，按重量份计，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铵1?6份，去离子水100?150份； 基本步骤包括:(1)首先将丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入离子水中溶解，然后放入盐水浴中保持温度在0-13°C加入碱液调节溶液PH值为7.7-7.9，加入助剂和分散剂形成悬浮体系，然后开始持续搅拌并通氮除氧，待体系中氧含量小于0.3%时停止通氮，搅拌结束后滴加甲基二烯丙基氯化铵单体溶液、氧化引发剂和还原引发剂进行聚合反应，控制体系升温速率保持在0.3-0.8°C /min，聚合反应温度控制在35-70°C，反应结束后冷却体系，过滤生成的聚合物用无水乙醇与丙酮洗涤，干燥； 所述助剂为乙二胺四乙酸四钠，用量为基本原料中四种单体总质量的0.003%?0.008%，所述分散剂为丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，用量为基本原料中四种单体总质量的0.15%?0.20%，所述氧化引发剂为硫酸铵或过硫酸钾，用量为基本原料中四种单体总质量的0.0003%?0.0005%，所述还原引发剂为硫酸亚铁、亚硫酸钠或亚硫酸氢钠，用量为基本原料中四种单体总质量的0.0002%?0.0006%; 所述基本原料中四种单体是指丙烯酰胺，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铵。
2.根据权利要求1所述的一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，其特征在于，所述甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的滴加时间为5小时，每间隔15分钟同时滴加一次氧化引发剂和还原引发剂。
3.根据权利要求1所述的一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，其特征在于，所述持续搅拌的时间为3.5-5小时。
4.根据权利要求1所述的一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，其特征在于，所述甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的质量浓度为5%。
5.根据权利要求1所述的一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，其特征在于，所述碱液分别选择质量浓度为50%、30%、10%、1%的氢氧化钠水溶液。
6.根据权利要求1或2所述的一种丙烯酰胺类共聚物的制备方法，其特征在于，所述聚合反应时间为6-7小时。
【文档编号】C08F226/02GK104448134SQ201410808823
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】刘彭城, 周凤英, 陶阿晖, 汪艳, 陈建波, 王全飞, 张冉 申请人:安徽天润化学工业股份有限公司