专利名称：一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子有机化合物聚丙烯酰胺的制备技术领域，特别涉及一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法。
背景技术：
普通的阳离子聚丙烯酰胺，是由丙烯酰胺单体(AM)与短链的双键季铵盐共聚合而成、这类阳离子单体包括，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DAAC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)等。在通常情况虽然具备阳离子聚丙烯酰胺的许多特性，但是在很多恶劣情况下，其性能会明显降低。具体表现在分子量(或者表观粘度)大大降低。众所周知，当分子结构相同时，分子量越高使用效果越好。因此，希望在任何情况下都能保持其分子量，是人们非常重视的问题。为了解决这个问题，分析研究了影响其性能的三个主要因素:1.较高的使用温度。2.使用处理对象含盐量高。3.溶解过程高速搅拌引起的机械剪切。这三种使用环境使得普通阳离子聚丙烯酰胺分子链发生断裂，导致分子量明显降低。发明内容
本发明提供一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，解决现有的阳离子聚丙烯酰胺在高温、含盐量高和高速搅拌的环境下分子链易发生断裂的问题。
本发明的技术方案是这样实现的:一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤:
(I)将90 110重量份的丙烯酰胺单体、30 60重量份的阳离子单体和0.04 0.08重量份甲酸钠加入100 400重量份的重量比为0.5 3.0%的长链烷基双键季铵盐胶束水体系内，溶解并混合均匀；
(2)在O 30°C吹氮气除去溶解氧；
(3)降温至O 10°C，加入0.04 0.08重量份的引发剂，混合均匀，聚合生成透明月父块；
(4)经过造粒、烘干、粉碎，即得阳离子聚丙烯酰胺成品。
其中，优选地，所述阳离子单体为短链双键季铵盐单体。
其中，优选地，所述短链双键季铵盐单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯·酰氧乙基卞基二甲基氯化铵的任意一种。
其中，优选地，具有表面活性的长链烷基双键季铵盐，为十二 十八烷基烯丙基二甲基氯化铵或者为十二 十八烷基烯丙基二甲基溴化铵任意一种。
其中，优选地，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过硫酸钾、硫酸亚铁的任意一种或几种。
其中，优选地，在步骤2中，除氧后残余氧含量为0.1 0.3mg/L。
本发明需要解决的问题是提供一种新型阳离子聚丙烯酰胺制备方法，试验筛选出了长链烷基双键季铵盐，作为疏水的活性单体，该单体不但具有可进行共聚合的活性双键，而且其本身也是一种表面活性剂。因此在配制胶束体系时，无需另外加入表面活性剂。试验证明，该单体适宜的加入量。选用十二 十八烷基烯丙基二甲基卤化铵一类可共聚合的疏水单体是可行的。小于十二烷基，其性能不明显，大于十八烷基，其溶解性变差，甚至失去使用意义。
本发明是在丙烯酰胺单体(AM)与短链的双键季铵盐单体共聚时，引入一种长链烷基双键季铵盐，进行三元共聚，其分子量可达到3000万以上。由于这种长链烷基季铵盐的结构具有较强的疏水性，因此其共聚物应具有疏水缔合性能。按照聚丙烯酰胺的疏水缔合的理论。它应具有抗温、抗盐、抗剪切的一般性能。而且疏水缔合作用能使得粘度增加三倍以上，甚至更高。这种特点使得产品用量大大降低，从而降低了使用成本。
本发明制备的产品为白色粉状固体，可溶于水形成水凝胶。主要在条件较为恶劣的情况下使用，例如油田采油，可能要在上千米的地层下施工，其温度可能在150°C以上，而且有的区域含盐量很高，普通的阳离子聚丙烯酰胺根本达不到效果，另外，采油废水含盐量很高，以及在其他制造业产生的高盐废水，使用本产品将达到很好的效果。
在普通的工业及城市生活废水处理中，显示的特点为用量少，特别是絮凝体的机械强度高，不易穿滤，滤渣含水率可小于50 %，而普通的阳离子聚丙烯酰胺只能使其达到70%。
图1为本发明的抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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做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。
如图1所示，本发明提供一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤:
(I)将90 110重量份的丙烯酰胺单体、30 60重量份的阳离子单体和0.04 0.08重量份的甲酸钠加入100 400重量份的重量比为0.5 3.0%的长链烷基双键季铵盐胶束水体系内，溶解并混合均匀；
(2)在O 30°C吹氮气除去溶解氧；
(3)降温至O 10°C，加入0.04 0.08重量份的引发剂，混合均匀，聚合生成透明月父块；
(4)经过造粒、烘干、粉碎，即得阳离子聚丙烯酰胺成品。
实施例1
本实施例提供一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其工艺流程图如图1所不。
在一个500升的不锈钢聚合釜中，加入135Kg脱离子水，称取1.3Kg十四烷基烯丙基二甲基氯化铵，加入水中，高速搅拌20分钟，制成重量比为0.96%的十四烷基烯丙基二甲基氯化铵胶束水体系，将46Kg丙烯酰胺单体、ISKg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵0.0227Kg甲酸钠加入上述十四烷基烯丙基二甲基氯化铵胶束水体系中，溶解并搅拌均匀。25°C吹氮气除氧30分钟，除氧后残余氧含量为0.2mg/L。降温至5°C，加入过氧化苯甲酰0.02Kg，过硫酸钾0.005Kg，硫酸亚铁0.004Kg，混合均匀，静止聚合4小时，生成透明胶块。将胶块造粒，置于70°C的烘干床上，烘干至固含量90%，粉碎至20目以下，即为成品。取样化验结果，分子量为3069万，水溶时间80分钟。制成的阳离子聚丙烯酰胺抗温、抗盐、抗剪切性能如表I所示。
实施例2
本实施例提供一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其工艺流程图如图1所不。
在一个500升的不锈钢聚合釜中，加入70Kg脱离子水，称取0.95Kg十六烷基烯丙基二甲基氯化铵，加入水中，高速搅拌20分钟，制成重量比为1.37的十四烷基烯丙基二甲基氯化铵胶束水体系，将41.5Kg丙烯酰胺单体、26.7Kg 二甲基二烯丙基氯化铵、0.0202Kg甲酸钠加入上述十四烷基烯丙基二甲基氯化铵胶束水体系中，溶解并搅拌均匀。15 °C吹氮气除氧30分钟，除氧后残余氧含量为0.lmg/L。降温至5°C，加入过氧化苯甲酰0.0lKg，过硫酸钾0.005Kg，硫酸亚铁0.0038Kg，混合均匀，静止聚合4小时，生成透明胶块。将胶块造粒，置于75°C的烘干床上，烘干至固含量90%，粉碎至20目以下，即为成品。取样化验结果，分子量为3102万，水溶时间75分钟。制成的阳离子聚丙烯酰胺抗温、抗盐、抗剪切性能如表I所示。
实施例3
本实施例提供一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其工艺流程图如图1所不。
在一个500升的不锈钢聚合釜中，加入160Kg脱离子水，称取2.5Kg十八烷基烯丙基二甲基氯化铵，加入水中，高速搅拌20分钟，制成重量比为0.71%的十四烷基烯丙基二甲基氯化铵胶束水体系，将50Kg丙烯酰胺单体、20.7Kg丙烯酰氧乙基卞基二甲基氯化铵，0.0350Kg甲酸钠加入上述十四烷基烯丙基二甲基氯化铵胶束水体系中，溶解并搅拌均匀。10°C吹氮气除氧30分钟，除 氧后残余氧含量为0.3mg/L。降温至5°C，加入过氧化苯甲酰0.02Kg，过硫酸钾0、015Kg，混合均匀，静止聚合5小时，生成透明胶块。将胶块造粒，置于72°C的烘干床上，烘干至固含量90%，粉碎至20目以下，即为成品。取样化验结果，分子量为3100万，水溶时间85分钟。制成的阳离子聚丙烯酰胺抗温、抗盐、抗剪切性能如表I所示。
表I阳离子聚丙烯酰胺抗温、抗盐、抗剪切性能
权利要求
1.一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤: (1)将90 110重量份的丙烯酸胺单体、30 60重量份的阳尚子单体和0.04 0.08重量份甲酸钠加入100 400重量份的重量比为0.5 3.0%的长链烷基双键季铵盐胶束水体系内，溶解并混合均匀； (2)在O 30°C吹氮气除去溶解氧； (3)降温至O 10°C，加入0.04 0.08重量份的引发剂，混合均匀，聚合生成透明胶块； (4 )经过造粒、烘干、粉碎，即得阳离子聚丙烯酰胺成品。
2.根据权利要求1所述的一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于:所述阳离子单体为短链双键季铵盐单体。
3.根据权利要求2所述的一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于:所述短链双键季铵盐单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基卞基二甲基氯化铵的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于:长链烷基双键季铵盐为十二 十八烷基烯丙基二甲基氯化铵、十二 十八烷基烯丙基二甲基溴化铵任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于:所述引发剂为过氧化苯甲酰、过硫酸钾、硫酸亚铁的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于:在 步骤2中，除氧后残余氧含量为0.1 0.3mg/L。
全文摘要
本发明公开一种抗温、抗盐、抗剪切的阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤将90～110重量份的丙烯酰胺单体、30～60重量份的阳离子单体和0.04～0.08重量份的甲酸钠加入100～400重量份的重量比为0.5～3.0%的长链烷基双键季铵盐胶束水体系内，溶解并混合均匀；在0～30℃吹氮气除去溶解氧；降温至0～10℃，加入0.04～0.08重量份的引发剂，混合均匀，聚合生成透明胶块；经过造粒、烘干、粉碎，即得阳离子聚丙烯酰胺成品。本发明制备的阳离子聚丙烯酰胺其分子量可达到3000万以上，具有抗温、抗盐、抗剪切的一般性能，而且疏水缔合作用能使得粘度增加三倍以上。
文档编号C08F226/02GK103232570SQ20131015258
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者许振举 申请人:济南永胜化工有限公司