一种疏水缔合聚合物及其制备方法_2

文档序号:9701988阅读:来源:国知局
酸钠中的一种或多种。所述D为功能单体的单体单元;所述功能单体选自含有端烯基的磺 酸衍生物及其磺酸盐衍生物与含有端烯基的杂环衍生物中的一种或多种,所述功能单体的 碳原子数优选为2~20,更优选为2~15,再优选为2~10;本发明中,所述功能单体最优选为 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其磺酸盐、乙烯基磺酸及其磺酸盐、苯乙烯基磺酸及其磺酸 盐与N-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种或多种。
[0034] 所述疏水缔合聚合物的粘均分子量为50~1500万,优选为200~1500万,更优选为 500~1500万,再优选为800~1500万,最优选为900~1300万。
[0035]本发明疏水缔合聚合物由四种单元组成,亲水单元为丙烯酰胺参与共聚构成,其 可为疏水缔合物提供亲水性的基团,保证聚合物具有良好的水溶性;疏水单元为疏水单体 参与共聚构成,其可为疏水缔合聚合物提供疏水侧基,保证聚合物链具有一定的疏水特性, 在水中各个疏水侧基之间产生疏水缔合作用,形成空间网络结构,从而为溶液提供必要的 粘弹性;丙烯酸钠可提高疏水缔合聚合物的溶解性;功能单元为功能单体参与共聚构成,这 些单体单元的引入可提高聚合物的耐温耐盐性能;上述四种单元共同作用,提高了疏水缔 合聚合物的耐温性、耐盐性及抗剪切性能。
[0036] 本发明还提供了一种上述疏水缔合聚合物的制备方法,此方法为以后水解的方式 引入丙烯酸钠,包括:在引发剂作用下,将丙烯酰胺单体、疏水单体与功能单体进行共聚反 应,水解后得到疏水缔合聚合物;所述疏水单体选自烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸 及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种;所述烯 丙基烷基季铵盐与丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐中烷基的碳原子数各自独立地小于等于 20;所述功能单体选自含有端烯基的磺酸衍生物及其磺酸盐衍生物与含有端烯基的杂环衍 生物中的一种或多种;所述疏水单体的摩尔数与单体总摩尔数的比为(〇. 〇〇1~〇. 2): 1;所 述功能单体的摩尔数与单体总摩尔数的比为(0.005~0.3): 1。
[0037] 其中,所述疏水单体与功能单体均同上所述,在此不再赘述;所述丙烯酰胺单体、 疏水单体与功能单体的总摩尔量与疏水单体的摩尔比为1: (0.001~0.2),优选为1: (0.001 ~0.15),更优选为1:(0.001~0.1),再优选为1:(0.001~0.05),最优选为1:(0.001~ 〇. 01);所述功能单体的摩尔数与单体总的摩尔比为(0.005~0.3):1,优选为(0.05~0.2): 1,最优选为(0.08~0.16): 1。所述引发剂为本领域技术人员熟知的引发剂即可,并无特殊 的限制,本发明中优选为过硫酸盐与亚硫酸盐氧化还原引发剂体系;所述过硫酸盐与亚硫 酸盐氧化还原引发剂体系为本领域技术人员熟知的氧化还原引发剂体系即可,并无特殊的 限制,本发明中所述过硫酸盐与亚硫酸盐的质量比优选为(1~3): 1;所述引发剂中氧化剂 的质量优选为总单体质量的0.05%~1 %。
[0038]本发明中,共聚又可以通过水溶液聚合法、胶束聚合法或反相乳液法进行。
[0039]当通过水溶液聚合法进行共聚时,优选将丙烯酰胺单体、疏水单体与功能单体混 合,加热至引发温度,再加入引发剂,进行共聚反应。其中,共聚反应优选在水中进行,丙烯 酰胺单体、疏水单体与功能单体在水溶液中总的质量浓度优选为15 %~30 %,更优选为 20%~30%;混合后水溶液的pH值优选为5~13;所述引发剂中氧化剂的质量优选为丙烯酰 胺单体、疏水单体与功能单体总质量的〇. 05 %~1 %,更优选为0.05 %~0.6 %,再优选为 0.09%~0.4%;所述引发剂中过硫酸盐与亚硫酸盐的质量比优选为(1.7~1):1,更优选为 (1~1.5) :1;所述引发温度优选为20°0~45°0,更优选为20°0~40°0,再优选为20°0~30 °C;所述共聚反应优选在绝热的条件下进行;所述聚合反应的时间优选为5~7h。
[0040] 当共聚方法为胶束聚合法时,优选将丙烯酰胺单体、疏水单体与功能单体混合,优 选还加入表面活性剂,加热至引发温度,再加入引发剂,进行共聚反应。其中,所述共聚反应 优选在水中进行;所述丙烯酰胺单体、疏水单体与功能单体在水溶液中总的质量浓度优选 为12%~35%,更优选为20%~35%,再优选为20%~30% ;混合后水溶液的pH值优选为4 ~10;所述表面活性剂优选为阴离子表面活性剂,更优选为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸 钠与十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种;所述表面活性剂与疏水单体的摩尔比优选为(2~ 20): 1,更优选为(5~20): 1,最优选为(8~15): 1;所述引发剂的质量优选为丙烯酰胺单体、 疏水单体与功能单体总质量的〇. 05 %~1 %,更优选为0.05 %~0.6 %,最优选为0.09 %~ 0.4%;所述引发剂中过硫酸盐与亚硫酸盐的质量比为(5:3)~(1:1),更优选为(4:3)~(1: 1);所述引发温度优选为20°C~65°C,更优选为20°C~50°C,再优选为20°C~40°C;所述共 聚反应优选在绝热的条件下进行;所述共聚反应的时间优选为5~7h,更优选当反应体系的 温度30min内上升不超过1°C,反应结束。
[0041]当通过反相乳液法进行共聚时,优选按照以下方法进行:将聚丙酰胺单体、疏水单 体与功能单体溶于水中,作为水相;优选还加入乳化剂,将乳化剂溶于油溶剂中,作为油相; 将水相与油相混合,加热至引发温度,再加入引发剂,进行共聚反应。其中,所述油溶剂为本 领域技术人员熟知的油溶剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为煤油、白油与液体石蜡 中的一种或多种,更优选为煤油;所述油溶剂与水的油水比优选为(1~2): 1;混合后混合溶 液中总单体浓度优选为20~35wt%,更优选为25~30wt% ;所述乳化剂为本领域技术人员 熟知的乳化剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为HLB值为6~8的非离子表面活性剂, 更优选为Span类非离子表面活性剂和/或Tween类非离子表面活性剂组成的复合乳化剂,最 优选为3口3]1-80/^¥6611-20复合乳化剂 ;所述乳化剂的质量优选为单体总质量的10%~ 20%,更优选为12%~18%,再优选为14%~18% ;所述引发剂中氧化剂的质量优选为单体 总质量的0.1 %~0.5%,更优选为0.1 %~0.3%,再优选为0.1 %~0.2%;所述引发温度优 选为20°C~40°C,更优选为20°C~30°C;所述共聚反应的时间优选为5~7h,更优选为4~ 6h;采用反相乳液法共聚后优选还进行破乳处理。
[0042]共聚反应完成之后,优选进行造粒,然后进行水解;所述造粒的方法为本领域技术 人员熟知的方法即可,并无特殊的限制;所述水解所用的水解剂为本领域技术人员熟知的 水解剂即可,并无特殊的限制,本发明优选为碱金属氢氧化物,更优选为氢氧化钾和/或氢 氧化钠,再优选为氢氧化钠;所述水解的温度优选为70°C~100°C,更优选为80°C~100°C, 再优选为90°C~100°C;所述水解的时间优选为1~3h;所述水解的水解度优选为4%~ 20 %,更优选为5 %~20 %,再优选为10 %~20 %。
[0043]水解后,优选进行干燥得到疏水缔合聚合物;所述干燥的温度优选为80°C~95°C; 所述干燥的时间优选为0.5~4h,更优选为0.5~3h,再优选为1~2h。
[0044] 本发明还提供了一种前水解法制备上述疏水缔合聚合物的方法,包括:在水解剂 存在的条件下,加入引发剂引发丙烯酰胺单体、疏水单体与功能单体进行共聚反应,得到疏 水缔合聚合物;优选待共聚反应完全后继续熟化一定时间,得到疏水缔合聚合物。所述疏水 单体选自烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与 丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种;所述烯丙基烷基季铵盐与丙烯酰胺烷基磺酸及其 磺酸盐中烷基的碳原子数各自独立地小于等于20;所述功能单体选自含有端烯基的磺酸衍 生物及其磺酸盐衍生物与含有端烯基的杂环衍生物中的一种或多种;所述疏水单体的摩尔 数与单体总摩尔数的比为(0.001~0.2):1;所述功能单体的摩尔数与单体总摩尔数的比为 (0.005~0.3):1〇
[0045]其中,所述丙烯酰胺单体、疏水单体、功能单体与引发剂均同上所述,在此不再赘 述;所述水解剂为本领域技术人员熟知的水解剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为碱 金属氢氧化物,更优选为氢氧化钾和/或氢氧化钠,再优选为氢氧化钠;所述水解剂加入的 量为单体总质量的0.4%~20%,更优选为1 %~15%,再优选为2%~10%。
[0046]前水解方法制备中的共聚又可以通过水溶液聚合法、胶束聚合法或反相乳液法进 行。其中,所述水溶液聚合法、胶束聚合法与反相乳液法均同上所述,只是在加入丙烯酰胺 单体与疏水单体的同时加入水解剂即可,在此不再赘述。
[0047]共聚反应之后优选进行熟化,再进行造粒,干燥,得到疏水缔合聚合物;所述造粒 的方法为本领域技术人员熟知的方法即可,并无特殊的限制;所述干燥的温度优选为80°C ~95°C;所述干燥的时间优选为0.5~4h,更优选为0.5~3h,再优选为1~2h。
[0048] 本发明还提供了一种采用共水解制备上述疏水缔合聚合物的方法,包括:在引发 剂作用下,丙烯酰胺单体、丙烯酸钠单体、功能单体与疏水单体进行共聚反应,得到疏水缔 合聚合物;所述烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸 酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种;所述烯丙基烷基季铵盐与丙烯酰胺烷基磺酸 及其磺酸盐中烷基的碳原子数各自独立地小于等于20;所述功能单体选自含有端烯基的磺 酸衍生物及其磺酸盐衍生物与含有端烯基的杂环衍生物中的一种或多种;所述疏水单体的 摩尔数与单体总摩尔数的比为(0.001~〇.2): 1;所述功能单体的摩尔数与单体总摩尔数的 比为(0.005 ~0.3):1。
[0049]其中,所述疏水单体、功能单体与引发剂均同上所述,在此不再赘述;在共水解法 制备疏水缔合聚合物是将部分丙烯酰胺单体用丙烯酸钠单体替代,因此所述丙烯酰胺单 体、丙烯酸钠单体、功能单
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