一种阴离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种阴离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法，属于水溶性高分子材料合 成技术领域。
【背景技术】：
[0002] 聚丙烯酰胺类水溶性高分子材料由于具有良好的水溶性、增粘性等性能，被广泛 用于多个工业领域。其中，阴离子聚丙烯酰胺由于具有优越的使用作用，适合用作油田调剖 堵水的堵水剂、三次采油的驱油剂、洗煤、选矿、煤泥沉淀、循环水处理、纸浆助留等。
[0003] 传统的阴离子聚丙烯酰胺的合成方法中，水溶液聚合方法被广泛应用，但往往以 固体形态的产品出现，固态产品需要经过造粒、干燥等工序后得到粉体产品，能耗大，且粉 体产品使用时溶解速度慢，需要长时间的搅拌。目前，反相乳液聚合和反相微乳液聚合方法 也被采用作为阴离子聚丙烯酰胺的合成，这些方法解决了产品溶解速度较慢的问题，但是， 合成时需要大量的有机溶剂或表面活性剂，不仅增加了合成成本，而且可能存在二次污染 和影响产品性能发挥等的问题。
【发明内容】
：
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阴离子聚丙烯酰胺乳液及 其合成方法，适于合成无污染、产率高、流动性好的阴离子聚丙烯酰胺乳液，具有合成方法 简单、稳定性好、水溶性强、绿色环保和成本低的特点。
[0005] 本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。
[0006] 本发明所提供的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液，其中各组分的质量百分比为：
[0007] 非离子单体和阴离子单体质量之和占8 - 30wt%，其中，阴离子单体占单体总质 量的 5 - 40wt% ;
[0008] 无机盐占 10 - 38wt% ;
[0009] 稳定剂占 0? 5 - 5wt% ;
[0010] 引发剂占单体总质量的〇? 001 - 〇? 06wt% ;
[0011] 阻聚剂占单体总质量的0. 001 - 0.Olwt% ;
[0012] 余量为水。
[0013] 本发明所提供的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法，包括如下步骤：
[0014] (1)将非离子单体、阴离子单体、无机盐及稳定剂按比例用水溶解均匀后，在10 - 20°C的温度下用碱液调节pH值至4. 5 - 6. 8 ;
[0015] (2)在20 -60°C的温度范围内，通氮气保护，30分钟后按比例加入引发剂，继续搅 拌，进行聚合反应；
[0016] (3)在溶液中加入引发剂后保持温度在20 - 60°C，封闭搅拌3 - 24小时后按比 例加入阻聚剂，继续搅拌30分钟后，冷却至室温，出料，得到阴离子聚丙烯酰胺乳液产品。
[0017] 所述的非离子单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基 丙烯酰胺、苯乙烯，丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和N-乙烯 基-2-吡咯烷酮中的一种；
[0018] 所述的阴离子单体为丙烯酸、马来酸、富马酸、烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氧-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧丁基磺酸和（2-丙烯酰氧）异戊 烯磺酸钠中的一种；
[0019] 所述的碱液为浓度5?40wt%的水溶液；
[0020] 所述的碱为碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、碳酸化合物中的一种；
[0021] 所述的无机盐为钾、钠、锂和铵的阳离子与硫酸根、亚硫酸根、卤离子、磷酸根和硝 酸根的阴离子形成盐中的一种；
[0022] 所述的阻聚剂为对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、二甲基二硫代氨基 甲酸钠、对叔丁基邻苯二酚、2-叔丁基对苯二酚和2, 5-二叔丁基对苯二酚中的一种；
[0023] 所述的引发剂为氧化体系、氧化-还原引发体系和偶氮二异丁脒盐酸盐中的一 种；
[0024] 其中：氧化体系为过硫酸钾和过硫酸铵中的一种；
[0025] 氧化-还原引发体系由过硫酸钾或过硫酸铵与亚硫酸氢钠或亚硫酸氢铵组成；
[0026] 所述的稳定剂具有如下化学结构式（I):
【主权项】
1. 一种阴离子聚丙烯酰胺乳液，其特征在于其中各组分的质量百分比为： 非离子单体和阴离子单体质量之和占8 - 30wt%，其中，阴离子单体占单体总质量的 5 - 40wt% ； 无机盐占10 - 38wt% ; 稳定剂占〇. 5 - 5wt% ; 引发剂占单体总质量的〇. 001 - 〇. 〇6wt% ; 阻聚剂占单体总质量的0. 001 - 0.Olwt% ; 余量为水。
2. 如权利要求1所述的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于包括如下 步骤： (1) 将非离子单体、阴离子单体、无机盐及稳定剂按比例用水溶解均匀后，在10 - 20°C 的温度下用碱液调节pH值至4. 5 - 6. 8 ; (2) 在20 - 60°C的温度范围内，通氮气保护，30分钟后按比例加入引发剂，继续搅拌， 进行聚合反应； (3) 在溶液中加入引发剂后保持温度在20 - 60°C，封闭搅拌3 - 24小时后按比例加 入阻聚剂，继续搅拌30分钟后，冷却至室温，出料，得到阴离子聚丙烯酰胺乳液产品。
3. 根据权利要求1所述的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液，其特征在于所述的非离子单体 为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、苯乙烯，丙烯酸甲酯、 甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和N-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种。
4. 根据权利要求3所述的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液，其特征在于所述的阴离子单 体为丙烯酸、马来酸、富马酸、烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰 氧-2-甲基丙磺酸、丙烯酰氧丁基磺酸和（2-丙烯酰氧）异戊烯磺酸钠中的一种。
5. 根据权利要求4所述的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液，其特征在于所述的无机盐为 钾、钠、锂和铵的阳离子与硫酸根、亚硫酸根、卤离子、磷酸根和硝酸根的阴离子形成盐中的 一种。
6. 根据权利要求5所述的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液，其特征在于所述的阻聚剂为对 苯二酚、对苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、二甲基二硫代氨基甲酸钠、对叔丁基邻苯二酚、 2_叔丁基对苯二酚和2, 5-二叔丁基对苯二酚中的一种。
7. 根据权利要求6所述的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液，其特征在于所述的引发剂为氧 化体系、氧化_还原引发体系和偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种； 其中：氧化体系为过硫酸钾和过硫酸铵中的一种；氧化-还原引发体系由过硫酸钾或 过硫酸铵与亚硫酸氢钠或亚硫酸氢铵组成。
8. 根据权利要求7所述的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液，其特征在于所述的稳定剂具有 如下化学结构式（I):
其中：RdPR4分别为瓜⑶^卩⑶^成中的一种"^卩^可以相同也可以不同； 馬为NH2、NHCH3和N(CH3) 2中的一种； 馬为2-吡咯烷酮基； 尺5为-CH2CH2-和-CH2CH2CH2-中的一种； o、p和m分别为1或大于1的整数，x为大于1的整数，x与（o+p+m)的乘积在4000 - 11000之间； 所述的具有化学结构式（I)的稳定剂的合成方法，包括如下步骤： (1) 将非离子单体混合物（由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N-甲基丙烯酰胺中的一种与 N-乙烯基-2-吡咯烷酮组成，其中，N-乙烯基-2-吡咯烷酮占单体总质量的2 - 10wt% ) 和占非离子单体混合物质量4 一 10wt%的阳离子单体（丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化 铵和N，N-二甲基二烯丙基氯化铵中的一种）溶解于水中，配制成4 一 8wt%的水溶液； (2) 在40 - 70°C下，加入引发剂，反应2 - 10小时，得到结构式（I)聚合度为4000 - 11000的稳定剂。
9.根据权利要求2所述的一种阴离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法，其特征在于所述的 碱液为浓度5?40wt%的水溶液；所述的碱为碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、碳酸 化合物中的一种。
【专利摘要】本发明涉及一种阴离子聚丙烯酰胺乳液及其合成方法，其特征在于各组分的质量百分比为：非离子单体和阴离子单体质量之和占8－30wt％，其中，阴离子单体占单体总质量的5－40wt％；无机盐占10－38wt％；稳定剂占0.5－5wt％；引发剂占单体总质量的0.001－0.06wt％；阻聚剂占单体总质量的0.001－0.01wt％；余量为水；将非离子单体、阴离子单体、无机盐及稳定剂按比例用水溶解均匀后，用碱液调节pH值至4.5－6.8；在20－60℃的温度范围内通氮气保护，30分钟后按比例加入引发剂，封闭搅拌3－24小时后按比例加入阻聚剂，继续搅拌冷却至室温，得到阴离子聚丙烯酰胺乳液产品。本发明适于合成无污染、产率高、流动性好的阴离子聚丙烯酰胺乳液，具有合成方法简单、稳定性好、水溶性强、绿色环保和成本低的特点。
【IPC分类】C08F220-18, C08F220-14, C08F220-56, C08F226-10, C08F220-34, C08F220-58
【公开号】CN104610493
【申请号】CN201510034087
【发明人】任朝华
【申请人】长江大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月23日