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一种微嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法

阅读:423发布:2024-02-21

专利汇可以提供一种微嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提出一种微嵌段聚丙烯酰胺,包括具有疏 水 功能的烷基链疏水基团。其合成方法为:第一步,酯化反应制备疏水 单体 丙烯酸 十八酯;第二步,在 氧 化还原引发体系中,通过加入OP‑10及助 溶剂 脂肪醇聚氧乙烯醚 硫酸 钠,将疏水单体丙烯酸十八酯以胶束共聚的方法枝接到聚丙烯酰胺链上形成微嵌段聚丙烯酰胺。本发明提高了 聚合物 的耐温抗盐性能,得到的微嵌段聚丙烯酰胺对污水不敏感,使用时无需添加稳定剂就可以保持稳定的高 粘度 ,值得应用推广。,下面是一种微嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法专利的具体信息内容。

1.一种微嵌段聚丙烯酰胺,其特征在于:包括具有疏功能的烷基链疏水基团。
2.一种如权利要求1所述的微嵌段聚丙烯酰胺的合成方法,其特征在于:包括如下步骤:
第一步,酯化反应制备疏水单体丙烯酸十八酯;
第二步,在化还原引发体系中,通过加入OP-10及助溶剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠,将疏水单体丙烯酸十八酯以胶束共聚的方法枝接到聚丙烯酰胺链上形成微嵌段聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:第一步中,所述酯化反应中,按质量份数,100份的反应物中原料配方为:十八醇45-60份,丙烯酸10-15份,环己烷20-40份,浓硫酸
0.1-1份,对苯二酚0.1-0.5份。
4.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:第一步中,所述酯化反应中,按质量份数,100份的反应物中原料配方为:十八醇48-52份,丙烯酸12-13份,环己烷29-30份,浓硫酸
0.5-0.7份,对苯二酚0.1-0.2份。
5.根据权利要求2-4任一项所述的合成方法,其特征在于:所述酯化反应的具体操作为:向十八醇、对苯二酚、浓硫酸的混合物中加入环己烷,搅拌加热至60-65℃使十八醇完全溶化,缓慢滴加丙烯酸后反应0.5-2h,之后加热回流、分水、洗涤、抽滤、干燥,得到白色蜡状固体物丙烯酸十八酯。
6.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:第二步中,100份的聚合混合物中原料配方为:精制单体AM 15-25份,疏水单体丙烯酸十八酯 0.01-0.2份,OP-10 0.1-2份,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.1-2份,纯 1-5份,链转移剂甲酸钠 0.001-0.01份,引发剂过硫酸 0.0005-0.003份,还原剂亚硫酸氢钠 0.0003-0.001份,尿素 0.1-0.3份,氯化钠 
0.1-0.3份,金属离子屏蔽剂EDTA 0.005 -0.01份,其余为水。
7.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:第二步中,100份的聚合混合物中原料配方为:精制单体AM 20-21份,疏水单体丙烯酸十八酯 0.06-0.16份,OP-10 0.48-1.2份,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.6-1.5份,纯碱 2.5-3份,链转移剂甲酸钠 0.003-0.008份,引发剂过硫酸钾 0.0005-0.003份,还原剂亚硫酸氢钠 0.0003-0.001份,尿素 0.1-0.2份,氯化钠 0.1-0.2份,金属离子屏蔽剂EDTA 0.005 -0.01份,其余为水。
8.根据权利要求2、6或7任一项所述的合成方法,其特征在于:第二步中,配置纯碱与精制单体AM的第一混合水溶液以及疏水单体丙烯酸十八酯、OP-10与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的第二混合水溶液,将第二混合水溶液缓慢加入第一混合水溶液中,搅拌均匀后降温至
10-12℃,加入尿素、氯化钠并将移入杜瓦瓶,鼓氮气除氧10min后加入金属离子屏蔽剂EDTA,继续除氧20min后加入链转移剂甲酸钠,再继续除氧20min后先加入引发剂过硫酸钾,
2min后再加入还原剂亚硫酸氢钠,接着通氮气直至溶液变粘稠后封口。
9.根据权利要求8所述的合成方法,其特征在于:封口后待溶液温度升至最高值并自然降温2h后,将胶体放入70-80℃的恒温水浴中水解5-10h后取出,剪碎后滴入分散剂,搅拌均匀后放入烘箱于65℃下干燥1.5-2h,最后粉碎、过筛即可。

说明书全文

一种微嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子化合物技术领域,特别是指一种微嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法。

背景技术

[0002] 聚合物驱油、二元复合驱油(-聚合物)、三元复合驱油(碱-表面活性剂-聚合物)等三元采油技术得到了广泛的应用,并取得了显著的增油降效果和良好的经济效益。三元采油中使用的大量聚合物在溶解时需要大量清水,随着水资源缺乏问题日益明显,现在逐渐采用污配、污稀,污水中含有的二价金属离子、杂质、悬浮物、细菌等物质降低了聚合物溶液的粘度。为了提高聚合物溶液的粘度,可以采取增大聚合物用量或者污配、污稀时加入各类稳定剂等措施。增大聚合物用量会大幅提高开采成本;加入各类稳定剂,可能会对环境产生危害,不符合环保的要求。如何改进聚丙烯酰胺的结构,设计一种对污水不敏感、无需使用稳定剂就可以保持稳定的高粘度的聚丙烯酰胺,是目前需要解决的技术问题。

发明内容

[0003] 为解决以上现有技术的不足,本发明提出了一种微嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法。
[0004] 本发明的技术方案是这样实现的:一种微嵌段聚丙烯酰胺,包括具有疏水功能的烷基链疏水基团。
[0005] 上述微嵌段聚丙烯酰胺的合成方法,包括如下步骤:第一步,酯化反应制备疏水单体丙烯酸十八酯;
第二步,在化还原引发体系中,通过加入OP-10及助溶剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠,将疏水单体丙烯酸十八酯以胶束共聚的方法枝接到聚丙烯酰胺链上形成微嵌段聚丙烯酰胺。
[0006] 优选的,酯化反应中,按质量份数,100份的反应物中原料配方为:十八醇45-60份,丙烯酸10-15份,环己烷20-40份,浓硫酸0.1-1份,对苯二酚0.1-0.5份。
[0007] 进一步优选的,酯化反应中,按质量份数,100份的反应物中原料配方为:十八醇48-52份,丙烯酸12-13份,环己烷29-30份,浓硫酸0.5-0.7份,对苯二酚0.1-0.2份。
[0008] 更优选的,酯化反应的具体操作为:向十八醇、对苯二酚、浓硫酸的混合物中加入环己烷,搅拌加热至60-65℃使十八醇完全溶化,缓慢滴加丙烯酸后反应0.5-2h,之后加热回流、分水、洗涤、抽滤、干燥,得到白色蜡状固体物丙烯酸十八酯。其中,对苯二酚为阻聚剂,避免丙烯酸在高温中自聚。
[0009] 优选的,第二步中,100份的聚合混合物中原料配方为:精制单体AM 15-25份,疏水单体丙烯酸十八酯 0.01-0.2份,OP-10 0.1-2份,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.1-2份,纯碱 1-5份,链转移剂甲酸钠 0.001-0.01份,引发剂过硫酸 0.0005-0.003份,还原剂亚硫酸氢钠 0.0003-0.001份,尿素 0.1-0.3份,氯化钠 0.1-0.3份,金属离子屏蔽剂EDTA 0.005 -0.01份,其余为水。
[0010] 进一步优选的,第二步中,100份的聚合混合物中原料配方为:精制单体AM 20-21份,疏水单体丙烯酸十八酯 0.06-0.16份,OP-10 0.48-1.2份,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 0.6-1.5份,纯碱 2.5-3份,链转移剂甲酸钠 0.003-0.008份,引发剂过硫酸钾 0.0005-
0.003份,还原剂亚硫酸氢钠 0.0003-0.001份,尿素 0.1-0.2份,氯化钠 0.1-0.2份,金属离子屏蔽剂EDTA 0.005 -0.01份,其余为水。
[0011] 更优选的,第二步中,配置纯碱与精制单体AM的第一混合水溶液以及疏水单体丙烯酸十八酯、OP-10与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的第二混合水溶液,将第二混合水溶液缓慢加入第一混合水溶液中,搅拌均匀后降温至10-12℃,加入尿素、氯化钠并将移入杜瓦瓶,鼓氮气除氧10min后加入金属离子屏蔽剂EDTA,继续除氧20min后加入链转移剂甲酸钠,再继续除氧20min后先加入引发剂过硫酸钾,2min后再加入还原剂亚硫酸氢钠,接着通氮气直至溶液变粘稠后封口。
[0012] 最优选的,封口后待溶液温度升至最高值并自然降温2h后,将胶体放入70-80℃的恒温水浴中水解5-10h后取出,剪碎后滴入分散剂,搅拌均匀后放入烘箱于65℃下干燥1.5-2h,最后粉碎、过筛即可。
[0013] 本发明先合成疏水单体丙烯酸十八酯,之后在氧化还原引发体系中加入OP-10及助溶剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠,将疏水单体丙烯酸十八酯以胶束共聚的方法枝接到聚丙烯酰胺链上形成微嵌段聚丙烯酰胺,提高了聚合物的耐温抗盐性能,得到的微嵌段聚丙烯酰胺对污水不敏感,使用时无需添加稳定剂就可以保持稳定的高粘度,值得应用推广。

具体实施方式

[0014] 下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所述实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0015] 实施例1准确称取50g十八醇、0.1g对苯二酚、1g浓硫酸及33.9g环已烷加入四口烧瓶中,加热至
65℃使十八醇完全溶化;用恒压滴液漏斗缓慢滴加15g丙烯酸,30min左右滴加完毕;反应
0.5h后加热到115℃-120℃回流;回流0.5h-1h后装分水器,反应6-8h后分离水接近无时停止反应。用稀碱溶液洗涤产品直至对苯二酚颜色去掉,并保持PH为7-8,将产品溶解到60g丙中抽滤,在45℃下干燥,得到白色蜡状固体物丙烯酸十八酯。
[0016] 向1000mL广口瓶中加入513.8g纯水,加入纯碱10g,溶解完全后加入精制单体AM 250g,溶解后得到第一混合水液;另取500mL广口瓶加入200g纯水,加入自制单体丙烯酸十八酯0.1g,OP-10 20g,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1g,之后置于加热磁搅拌器上70℃-80℃搅拌溶解40min-60min,溶解透亮后得到第二混合水溶液;将第二混合水溶液慢慢加入第一混合水溶液中,搅拌混合均匀后降温至10℃后加入尿素3g、氯化钠2g。移入杜瓦瓶中,用
99.999%以上的高纯氮除氧10min,加入金属离子屏蔽剂EDTA 0.05g,除氧20min后加入
0.01g的链转移剂甲酸钠,继续除氧20min后先加入引发剂过硫酸钾0.005g,2min后再加入还原剂亚硫酸氢钠0.003g,继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温2h后,从杜瓦瓶中取出胶体,放入75℃的恒温水浴中水解6h后取出,剪碎后滴入白油,搅拌均匀后放入烘箱于65℃下干燥1.5-2h,接着粉碎、过筛得到成品。
[0017] 实施例2准确称取60g十八醇、0.5g对苯二酚、0.5g浓硫酸及29g环已烷加入四口烧瓶中,加热至
60℃使十八醇完全溶化;用恒压滴液漏斗缓慢滴加10g丙烯酸,30min左右滴加完毕;反应2h后加热到115℃-120℃回流;回流0.5h-1h后装分水器,反应6-8h后分离水接近无时停止反应。用稀碱溶液洗涤产品直至对苯二酚颜色去掉,并保持PH为7-8,将产品溶解到70g丙酮中抽滤,在45℃下干燥,得到白色蜡状固体物丙烯酸十八酯。
[0018] 向1000mL广口瓶中加入530g纯水,加入纯碱20g,溶解完全后加入精制单体AM 220g,溶解后得到第一混合水液;另取500mL广口瓶加入204.8g纯水,加入自制单体丙烯酸十八酯0.6g,OP-10 15g,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠6g,之后置于加热磁力搅拌器上70℃-80℃搅拌溶解40min-60min,溶解透亮后得到第二混合水溶液;将第二混合水溶液慢慢加入第一混合水溶液中,搅拌混合均匀后降温至11℃后加入尿素2.5g、氯化钠1g。移入杜瓦瓶中,用99.999%以上的高纯氮除氧10min,加入金属离子屏蔽剂EDTA 0.06g,除氧20min后加入
0.03g的链转移剂甲酸钠,继续除氧20min后先加入引发剂过硫酸钾0.008g,2min后再加入还原剂亚硫酸氢钠0.005g,继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温2h后,从杜瓦瓶中取出胶体,放入80℃的恒温水浴中水解10h后取出,剪碎后滴入白油,搅拌均匀后放入烘箱于65℃下干燥1.5-2h,接着粉碎、过筛得到成品。
[0019] 实施例3准确称取45.4g十八醇、0.3g对苯二酚、0.3g浓硫酸及40g环已烷加入四口烧瓶中,加热至62℃使十八醇完全溶化;用恒压滴液漏斗缓慢滴加14g丙烯酸,30min左右滴加完毕;反应
1h后加热到115℃-120℃回流;回流0.5h-1h后装分水器,反应6-8h后分离水接近无时停止反应。用稀碱溶液洗涤产品直至对苯二酚颜色去掉,并保持PH为7-8,将产品溶解到80g丙酮中抽滤,在45℃下干燥,得到白色蜡状固体物丙烯酸十八酯。
[0020] 向1000mL广口瓶中加入538.4g纯水,加入纯碱25g,溶解完全后加入精制单体AM 210g,溶解后得到第一混合水液;另取500mL广口瓶加入200g纯水,加入自制单体丙烯酸十八酯1g,OP-10 12g,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10g,之后置于加热磁力搅拌器上70℃-80℃搅拌溶解40min-60min,溶解透亮后得到第二混合水溶液;将第二混合水溶液慢慢加入第一混合水溶液中,搅拌混合均匀后降温至12℃后加入尿素2g、氯化钠1.5g。移入杜瓦瓶中,用
99.999%以上的高纯氮除氧10min,加入金属离子屏蔽剂EDTA 0.07g,除氧20min后加入
0.05g的链转移剂甲酸钠,继续除氧20min后先加入引发剂过硫酸钾0.01g,2min后再加入还原剂亚硫酸氢钠0.007g,继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温2h后,从杜瓦瓶中取出胶体,放入70℃的恒温水浴中水解5h后取出,剪碎后滴入白油,搅拌均匀后放入烘箱于65℃下干燥1.5-2h,接着粉碎、过筛得到成品。
[0021] 实施例4准确称取52g十八醇、0.4g对苯二酚、0.1g浓硫酸及34.5g环已烷加入四口烧瓶中,加热至60℃使十八醇完全溶化;用恒压滴液漏斗缓慢滴加13g丙烯酸,30min左右滴加完毕;反应
0.5h后加热到115℃-120℃回流;回流0.5h-1h后装分水器,反应6-8h后分离水接近无时停止反应。用稀碱溶液洗涤产品直至对苯二酚颜色去掉,并保持PH为7-8,将产品溶解到75g丙酮中抽滤,在45℃下干燥,得到白色蜡状固体物丙烯酸十八酯。
[0022] 向1000mL广口瓶中加入539.7g纯水,加入纯碱30g,溶解完全后加入精制单体AM 200g,溶解后得到第一混合水液;另取500mL广口瓶加入200g纯水,加入自制单体丙烯酸十八酯1.6g,OP-10 10g,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠15g,之后置于加热磁力搅拌器上70℃-80℃搅拌溶解40min-60min,溶解透亮后得到第二混合水溶液;将第二混合水溶液慢慢加入第一混合水溶液中,搅拌混合均匀后降温至10℃后加入尿素1.5g、氯化钠2g。移入杜瓦瓶中,用99.999%以上的高纯氮除氧10min,加入金属离子屏蔽剂EDTA 0.08g,除氧20min后加入
0.08g的链转移剂甲酸钠,继续除氧20min后先加入引发剂过硫酸钾0.02g,2min后再加入还原剂亚硫酸氢钠0.01g,继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温
2h后,从杜瓦瓶中取出胶体,放入75℃的恒温水浴中水解8h后取出,剪碎后滴入白油,搅拌均匀后放入烘箱于65℃下干燥1.5-2h,接着粉碎、过筛得到成品。
[0023] 实施例5准确称取48g十八醇、0.2g对苯二酚、0.7g浓硫酸及39.1g环已烷加入四口烧瓶中,加热至65℃使十八醇完全溶化;用恒压滴液漏斗缓慢滴加12g丙烯酸,30min左右滴加完毕;反应
2h后加热到115℃-120℃回流;回流0.5h-1h后装分水器,反应6-8h后分离水接近无时停止反应。用稀碱溶液洗涤产品直至对苯二酚颜色去掉,并保持PH为7-8,将产品溶解到65g丙酮中抽滤,在45℃下干燥,得到白色蜡状固体物丙烯酸十八酯。
[0024] 向1000mL广口瓶中加入528.5g纯水,加入纯碱40g,溶解完全后加入精制单体AM 180g,溶解后得到第一混合水液;另取500mL广口瓶加入220g纯水,加入自制单体丙烯酸十八酯1.8g,OP-10 8g,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18g,之后置于加热磁力搅拌器上70℃-80℃搅拌溶解40min-60min,溶解透亮后得到第二混合水溶液;将第二混合水溶液慢慢加入第一混合水溶液中,搅拌混合均匀后降温至11℃后加入尿素1g、氯化钠2.5g。移入杜瓦瓶中,用
99.999%以上的高纯氮除氧10min,加入金属离子屏蔽剂EDTA 0.09g,除氧20min后加入0.1g的链转移剂甲酸钠,继续除氧20min后先加入引发剂过硫酸钾0.03g,2min后再加入还原剂亚硫酸氢钠0.004g,继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温2h后,从杜瓦瓶中取出胶体,放入80℃的恒温水浴中水解5h后取出,剪碎后滴入白油,搅拌均匀后放入烘箱于65℃下干燥1.5-2h,接着粉碎、过筛得到成品。
[0025] 实施例6准确称取54g十八醇、0.3g对苯二酚、0.7g浓硫酸及30g环已烷加入四口烧瓶中,加热至
62℃使十八醇完全溶化;用恒压滴液漏斗缓慢滴加15g丙烯酸,30min左右滴加完毕;反应
1.5h后加热到115℃-120℃回流;回流0.5h-1h后装分水器,反应6-8h后分离水接近无时停止反应。用稀碱溶液洗涤产品直至对苯二酚颜色去掉,并保持PH为7-8,将产品溶解到68g丙酮中抽滤,在45℃下干燥,得到白色蜡状固体物丙烯酸十八酯。
[0026] 向1000mL广口瓶中加入518g纯水,加入纯碱50g,溶解完全后加入精制单体AM 150g,溶解后得到第一混合水液;另取500mL广口瓶加入250g纯水,加入自制单体丙烯酸十八酯2g,OP-10 4.8g,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠20g,之后置于加热磁力搅拌器上70℃-80℃搅拌溶解40min-60min,溶解透亮后得到第二混合水溶液;将第二混合水溶液慢慢加入第一混合水溶液中,搅拌混合均匀后降温至12℃后加入尿素2g、氯化钠3g。移入杜瓦瓶中,用
99.999%以上的高纯氮除氧10min,加入金属离子屏蔽剂EDTA 0.1g,除氧20min后加入0.06g的链转移剂甲酸钠,继续除氧20min后先加入引发剂过硫酸钾0.015g,2min后再加入还原剂亚硫酸氢钠0.006g,继续通氮至溶液变粘稠后封口。待溶液温度升至最高值并自然降温2h后,从杜瓦瓶中取出胶体,放入70℃的恒温水浴中水解10h后取出,剪碎后滴入白油,搅拌均匀后放入烘箱于65℃下干燥1.5-2h,接着粉碎、过筛得到成品。
[0027]对实施例1-6的产品进行测试表征,具体测试结果如上表所示:
其中,分子量的测试按照中石油企标Q/12BHHG 006-2016标准检测,称取(1/S)g试样,试样的重量准确至0.0001g;称取(200-1/S)g蒸馏水放入500ml烧杯中,蒸馏水的重量准确至0.01g;在1min内将试样缓慢而均匀地撒入旋涡壁中,搅拌2h左右至试样完全溶解。准备5个100ml容量瓶,称取母液1.00g、2.00g、3.00g、4.00g分别装入4个容量瓶中,用移液管在五个容量瓶中分别加50mL缓冲溶液并摇匀,用蒸馏水分别加至100mL刻度摇匀,之后进行检测;
其中,粘度的测量方法为:称取1g样品缓慢均匀加入199g矿化度2410的模拟盐水中,在
400r/min转速下搅拌2h后稀释至1000ppm,于45℃下检测;
其中,水不溶物的测量方法为:称取0.5g样品(准确至0.0001g)溶于500mL蒸馏水中,在
400r/min转速下搅拌2h后按照企标Q/12BHHG 006-2014中的方法检测;
其中,溶解速度的测量按照企标Q/12BHHG 006-2014中的方法检测。
[0028] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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