高水解度聚丙烯酰胺的水解度测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于定量分析领域，具体涉及一种高水解度聚丙烯酰胺的水解度测定方 法。
【背景技术】
[0002] 部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是目前世界上生产量最大的合成水溶性高分子化学 品，广泛地应用于提高石油采收率、钻井、选矿、造纸、医药、水处理等许多生产部门。
[0003] HPAM由聚丙烯酰胺(PAM)经碱水解得到，水解物中丙烯酸盐链节占PAM中丙烯胺链 节数的百分数，即为PAM的水解度。一般加入不同的碱量，可得到不同水解度的HPAM。
[0004]水解度是HPAM结构表征的一项基本参数，同时也是评价干粉类聚丙烯酰胺产品质 量的重要检测指标，其大小直接影响聚合物溶液的聚集结构，流变性能和化学机械稳定性 等重要参数，在高温高盐油藏的应用中尤为重要。HPAM作为化学增稠剂，少量的HPAM溶于注 入水中就能显著提高溶液黏度，有利于降低油水流度比，提高波及效率，从而提高原油采收 率。油田常用的HPAM平均相对分子质量为几百万到上千万，水解度为20%-30%。水解度太 小的聚合物水溶性差，水解度太大的聚合物对盐、硬度、剪切力敏感性强。因此，迅速准确地 测定HPAM的水解度，对于控制其产品质量，评估其溶解性能和驱油效果均具有重要的实际 意义。
[0005]现阶段常用的水解度测定方法是甲基橙与靛蓝二磺酸钠滴定法。它主要适用于常 规低水解度聚丙烯酰胺产品的测定，且该方法存在取样量少，盐酸标准溶液用量少，没有扣 除空白的影响以及在测定高水解度样品时，滴定终点时颜色变化不明显，终点拖延时间较 长，对水质和样品的要求比较苛刻。在低水解度样品的测定时检测结果偏高，当样品为高水 解度时检测结果偏低且偏差较大。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种准确度高、误差小、重现性好的测定聚丙烯酰胺水解 度的方法。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测定聚丙烯酰胺水解度的方 法，包括以下步骤：
[0008] 1)首先测定聚丙烯酰胺产品的固含量，记为S;
[0009] 2)向500ml烧杯中加入100g纯水，开动磁力搅拌器，使烧杯内液体形成2ml漩涡，用 差量法准确称取l.OOg聚丙烯酰胺样品，精确至O.OOOlg，记为nu，将样品缓缓加入到烧杯 中，搅拌30min后开始加入微过量氢氧化钠溶液，直至样品完全溶解，将样品搅匀后，用有机 溶剂进行萃取待用；
[0010] 3)准确称取坩埚质量，精确至O.OOOlg，记为m2,将盛有萃出物的坩埚放置在万用 电子炉上缓缓炽热，注意避免燃烧，待萃出物完全碳化后，将坩埚放入箱式电阻炉内，在600 °C下放置3h使之完全灰化并至恒重；
[0011] 4)取出坩埚，放在干燥器内，冷却30分钟后称量，记为m3，精确至0.000lg，水解度 按下式计算：
[0012]
[0013]式中：HD-7K解度
[0014]mi-聚丙烯酰胺样品的质量，g;
[0015]S-聚丙烯酰胺样品的固含量，％;
[0016]m2一i甘埚的质量，g;
[0017]m3一i甘埚加灰分的质量，g。
[0018] 具体地，所述步骤1)中聚丙烯酰胺固含量的测定步骤如下:取一个洁净的称量瓶， 在105°C±2°C下干燥至恒重，记录其质量，精确至O.OOlg;在已恒重的称量瓶中，加入0.99 ~1.Olg试样，精确至0.OOOlg;将称好试样的称量瓶置于温度为120°C的烘箱内，加热干燥2 小时；取出称量瓶，放在干燥器内，冷却30分钟后称量，精确至0.0001g;固含量百分数按下 式计算： ΓΠ
[0019] S= -xi〇〇% m,,
[0020] 式中：S-试样的固含量，100%
[0021] m-干燥后试样质量，g
[0022] mo-干燥前试样质量，g
[0023]具体地，所述步骤2)中微过量氢氧化钠溶液分多次加入。
[0024]具体地，所述步骤2)中的有机溶剂为不溶聚丙烯酰胺的有机溶剂，优选为无水乙 醇。
[0025]本发明中先使用微过量的氢氧化钠溶液与聚合物溶液进行置换反应，使聚合物中 的羧酸铵基团全部置换为羧酸钠基团，反应后的溶液用无水乙醇进行萃取，再用灼烧的方 法将萃取后的组分进行灼烧，直至聚合物完全灰化后，称取灰分的质量，灰分的组分基本全 为碳酸钠，根据碳酸钠的质量可求得聚合物中发生置换反应的羧酸铵基团的摩尔数，进而 求出水解度。与常用的甲基橙与靛蓝二磺酸钠滴定法相比，本发明采用的灰分测定法重现 性好，避免了滴定法中对滴定终点判断而产生的人为因素的影响。为高水解度聚丙烯酰胺 的水解度测定提供一种所用试剂无毒、对环境无污染、操作简便、重现性好、测量精度和准 确度高的测定方法。
【具体实施方式】
[0026]以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的 保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明 的保护范围之内。
[0027]以下实施例中采用的样品为水解度80.00%的聚丙烯酰胺，样品经滴定法测得的 水解度为61.58 %。
[0028] 实施例1
[0029]取一个干燥洁净的500ml烧杯，称取100.00g纯水加入烧杯，将烧杯置于桨式搅拌 器下在400r/min的转速下搅拌。准确称取l.OOg的聚丙烯酰胺的样品，记为m，将样品缓缓 加入到烧杯中。搅拌30min后开始每lOmin加入lml5 %的氢氧化钠溶液，总计加入9ml。搅拌 2h后，停止搅拌，将烧杯从桨式搅拌器下取出。将样品搅匀后，平均分至5个500ml的烧杯中， 分别加入3倍量的无水乙醇进行萃取。经过4h萃取完全后将萃出物取出剪碎。准确称取坩埚 质量，记为m2,将盛有萃出物的坩埚放置在万用电子炉上缓缓炽热，注意避免燃烧，待萃出 物完全碳化后，将坩埚放入箱式电阻炉内，在600°C下放置3h使之完全灰化并至恒重。取出 坩埚，放在干燥器内，冷却30分钟后称量精确至O.OOOlg，记为m3。所得S= 89.64%，nu= 1.0002g，m2=16.6258g，m3 = 17.0568g，HD= 76.96%。
[0030]实施例2
[0031 ]取一个干燥洁净的500ml烧杯，称取100.00g纯水加入烧杯，将烧杯置于桨式搅拌 器下在400r/min的转速下搅拌。准确称取l.OOg的聚丙烯酰胺的样品，记为m，将样品缓缓 加入到烧杯中。搅拌30min后开始每10min加入lml10 %的氢氧化钠溶液，总计加入5ml。搅 拌2h后，停止搅拌，将烧杯从桨式搅拌器下取出。将样品搅匀后，平均分至5个500ml的烧杯 中，分别加入3倍量的无水乙醇进行萃取。经过4h萃取完全后将萃出物取出剪碎。准确称取 坩埚质量，记为m2,将盛有萃出物的坩埚放置在万用电子炉上缓缓炽热，注意避免燃烧，待 萃出物完全碳化后，将坩埚放入箱式电阻炉内，在600°C下放置3h使之完全灰化并至恒重。 取出坩埚，放在干燥器内，冷却30分钟后称量精确至O.OOOlg，记为m3。所得S= 89.64%，mi = 1.0001g，m2=15.3041g，m3 = 15.7562g，HD= 81.51%。
[0032]实施例3
[0033]取一个干燥洁净的500ml烧杯，称取100.00g纯水加入烧杯，将烧杯置于桨式搅拌 器下在400r/min的转速下搅拌。准确称取l.OOg的聚丙烯酰胺的样品，记为m，将样品缓缓 加入到烧杯中。搅拌30min后开始每10min加入lml20%的氢氧化钠溶液，总计加入3ml。搅 拌2h后，停止搅拌，将烧杯从桨式搅拌器下取出。将样品搅匀后，平均分至5个500ml的烧杯 中，分别加入3倍量的无水乙醇进行萃取。经过4h萃取完全后将萃出物取出剪碎。准确称取 坩埚质量，记为m2,将盛有萃出物的坩埚放置在万用电子炉上缓缓炽热，注意避免燃烧，待 萃出物完全碳化后，将坩埚放入箱式电阻炉内，在600°C下放置3h使之完全灰化并至恒重。 取出坩埚，放在干燥器内，冷却30分钟后称量精确至O.OOOlg，记为m3。所得S= 89.64%，mi = 1.0001g，m2=16.1229g，m3 = 16.5783，HD= 82.26%。
[0034]综上，用本发明的方法测定聚丙烯酰胺的水解度，准确度高，误差小，重现性好为 高水解度聚丙烯酰胺的水解度测定提供了一种新的思路和方法。
【主权项】
1. 高水解度聚丙烯酰胺的水解度测定方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 首先测定聚丙烯酰胺产品的固含量，记为S; 2) 向500ml烧杯中加入100g纯水，开动磁力搅拌器，使烧杯内液体形成2ml漩涡，用差量 法准确称取I.OOg聚丙烯酰胺样品，精确至O.OOOlg，记为m，将样品缓缓加入到烧杯中，搅 拌30min后开始加入微过量氢氧化钠溶液，直至样品完全溶解，将样品搅匀后，用有机溶剂 进行萃取待用； 3) 准确称取坩埚质量，精确至O.OOOlg，记为m2,将盛有萃出物的坩埚放置在万用电子炉 上缓缓炽热，注意避免燃烧，待萃出物完全碳化后，将坩埚放入箱式电阻炉内，在600°C下放 置3h使之完全灰化并至恒重； 4) 取出坩埚，放在干燥器内，冷却30分钟后称量，记为m3,精确至O.OOOlg，水解度按下式 计算：式中:HD-水解度，％; Hl1-聚丙烯酰胺样品的质量，g; S-聚丙烯酰胺样品的固含量，％ ; m2-i甘埚的质量，g; m3一i甘埚加灰分的质量，g。2. 根据权利要求1所述的测定聚丙烯酰胺水解度的方法，其特征在于，所述步骤1)中聚 丙烯酰胺固含量的测定步骤如下： 取一个洁净的称量瓶，在l〇5°C ± 2°C下干燥至恒重，记录其质量，精确至0.0 Olg;在已 恒重的称量瓶中，加入0.99~1.0 lg试样，精确至0.0 OOlg;将称好试样的称量瓶置于温度为 120°C的烘箱内，加热干燥2小时；取出称量瓶，放在干燥器内，冷却30分钟后称量，精确至 0.0 OOlg;固含量百分数按下式计算：式中：S-试样的固含量，100% m一干燥后试样质量，g mo一干燥前试样质量，g。3. 根据权利要求1所述的测定聚丙烯酰胺水解度的方法，其特征在于，所述步骤2)中微 过量氢氧化钠溶液分多次加入。4. 根据权利要求1所述的测定聚丙烯酰胺水解度的方法，其特征在于，所述步骤2)中的 有机溶剂为不溶聚丙烯酰胺的有机溶剂。5. 根据权利要求4所述的测定聚丙烯酰胺水解度的方法，其特征在于，所述有机溶剂为 无水乙醇。
【专利摘要】本发明涉及一种高水解度聚丙烯酰胺的水解度测定方法，先使用微过量的氢氧化钠溶液与聚合物溶液进行置换反应，使聚合物中的羧酸铵基团全部置换为羧酸钠基团，反应后的溶液用无水乙醇进行萃取，再用灼烧的方法将萃取后的组分进行灼烧，直至聚合物完全灰化后，称取灰分的质量，灰分的组分基本全为碳酸钠，根据碳酸钠的质量可求得聚合物中发生置换反应的羧酸铵基团的摩尔数，进而求出水解度。与常用的甲基橙与靛蓝二磺酸钠滴定法相比，本发明采用的灰分测定法重现性好，避免滴定法中对滴定终点判断而产生的人为因素的影响。为高水解度聚丙烯酰胺的水解度测定提供一种所用试剂无毒、对环境无污染、操作简便、重现性好、测量精度和准确度高的测定方法。
【IPC分类】G01N5/00
【公开号】CN105424533
【申请号】CN201510778327
【发明人】张丽, 刘皓, 吕宁, 丰宋辉, 高倩, 王清铎
【申请人】山东宝莫生物化工股份有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月14日