一种疏水缔合聚合物及其制备方法_3

文档序号:9881185阅读:来源:国知局
01~ 0.01),更优选为1:(0.001~0.006),再优选为1:(0.002~0.005);所述丙烯酸钠单体与单 体总的摩尔数的比为(0.08~0.3):1,优选为(0.1~0.25):1,更优选为(0.15~0.25):1,再 优选为(〇. 2~0.28): 1,,最优选为(0.2~0.25): 1;所述丙烯酰胺单体与丙烯酸钠单体总的 摩尔量与丙烯酸钠单体的摩尔比优选为1: (〇. 1~〇.35),更优选为1: (0.22~0.27)。
[0047] 共水解方法制备中的共聚也可通过水溶液聚合法、胶束聚合法或反相微乳液法进 行。其中,所述水溶液聚合法、胶束聚合法反相微乳液法均同上所述,只是用丙烯酸钠单体 代替部分丙烯酰胺单体即可,在此不再赘述。
[0048] 采用溶液聚合、胶束聚合法,聚合完成之后,优选进行胶体造粒,干燥,得到疏水缔 合聚合物;反相微乳液聚合无需造粒过程,而是将破乳后的聚合物经沉淀干燥得到疏水缔 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〇
[0049] 本发明采用引发剂制备疏水缔合聚合物,复合引发剂在水中分解形成单体自由 基,单体自由基与烯类单体进行加成,形成单体自由基,即活性种;然后单体自由基打开其 他烯类单体分子的π键,加成形成新的自由基。这样形成的新的自由基反应活性不会发生衰 减,继续与烯类单体进行连锁式的加成,并按照这种方式进行链增长反应。当两个链自由基 之间发生活性碰撞,发生双基终止反应,聚合反应结束。
[0050] 本发明还提供了一种上述疏水缔合聚合物在油田化学、水处理、造纸以或矿物浮 选领域中的应用。
[0051] 为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的一种疏水缔合聚合物及 其制备方法详细描述。
[0052] 以下实施例中所用的试剂均为市售。
[0053]实施例1水溶液聚合法
[0054]将丙烯酰胺单体与疏水单体2-丙烯酰胺基十四烷磺酸钠按99.7:0.3的摩尔比进 行投料,加入到5000mL烧杯中用纯水溶解配制成单体总质量浓度为25 %的混合溶液,将体 系降至-5°C后,加入过硫酸钾和亚硫酸氢钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与亚硫酸 氢钠质量比为1:1,过硫酸钾加量为单体总质量的0.005%。聚合反应在绝热环境下进行,在 反应体系中心插入温度计监控聚合反应进行程度,当30分钟内温度上升不超过1°C时认为 聚合反应基本完成。聚合反应完成后lh,取出胶体,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占 胶体总质量2.81%的水解剂NaOH,混合均匀,然后转移至塑料袋中密封,在恒温烘箱中恒温 95°C水解2h(需要注意密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,注 意水解时密封袋不要破裂)。水解完成后,将胶体摊开铺平在500目筛网上,放入烘箱恒温95 °C干燥1 h,取出过筛获得疏水缔合聚合物。
[0055]利用核磁共振对实施例1中得到的疏水缔合聚合物进行分析,得到其核磁共振氢 谱图,如图1所示。由图1可知,S = 6.87~7.68ppm为丙烯酰胺上-NH2上Hh的化学位移,δ = 4.70ppm为溶剂D20溶剂的Η的化学位移,δ = 3.35~3.53ppm是疏水单体Hg的化学位移,而δ = 2.50~2.67ppm是疏水单体Η1的化学位移,δ = 2.11、2.21ppm强峰是主链三种单体结构单 元-CH2-CH-中次甲基氢即Hb、Hd、H f的化学位移,6 = 1.54、1.63??111强峰是主链三种结构单 元-CH2-CH-中亚甲基氢即Ha、He、H e的化学位移,且两者面积比1: 2,符合两者摩尔比例。δ = 1.17ppm是疏水单体中的化学位移,δ = 1.05~1.09ppm是疏水单体中长链亚甲基Hj的化学 位移,δ = 〇. 74、0.75ppm弱峰则是疏水单体端基-CH3中Hk的吸收峰。
[0056] 利用乌氏粘度计(0.55mm管径)按照GB/T 12005.10-92对实施例1中得到的疏水缔 合聚合物进行测试,计算得到其粘均分子量为3658万。
[0057]采用总矿化度为8万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为3000mg/L的模拟盐水与实施例1中 制备的疏水缔合聚合物配制聚合物溶液,配制5000mg/L聚合物溶液,溶解时间2.5h,不溶物 含量为0.12%,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85°C,剪切速率为7.34s- 1下测试聚 合物粘度值为65mPa · s;经waring搅拌器转速3000r/min搅拌20s,粘度保留率为90.5%。 [0058]实施例2胶束聚合法
[0059] 向5000mL烧杯中加入单体与表面活性剂,其中丙烯酰胺单体与疏水单体2-丙酰胺 基十四烷磺酸钠按99.7:0.3的摩尔比进行投料,按疏水单体摩尔浓度的12倍加入十二烷基 苯磺酸钠,再加入定量纯水,充分搅拌均匀配制成单体总质量浓度为25 %的混合溶液,将体 系降至-5°C后,加入过硫酸钾和亚硫酸氢钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与亚硫酸 氢钠质量比为1:1,过硫酸钾添加量为单体质量的〇. 008% ;聚合反应在绝热环境下进行,在 反应体系中心插入温度计监控聚合反应进行程度,当30分钟内温度上升不超过1°C时认为 聚合反应基本完成。聚合反应完成后lh,取出胶体,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占 胶体总质量2.81%的水解剂NaOH,混合均匀,然后转移到塑料袋中密封,在恒温烘箱中恒温 95°C水解2h(需要注意密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,注 意水解时密封袋不要破裂)。水解完成后,将胶体摊开铺平在500目筛网上,放入烘箱恒温95 °C干燥1 h,取出过筛获得疏水缔合聚合物。
[0060] 利用乌氏粘度计(0.55mm管径)按照GB/T 12005.10-92对实施例2中得到的疏水缔 合聚合物进行测试,计算其粘均分子量为3495万。
[0061 ]采用总矿化度为8万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为3000mg/L的模拟盐水与实施例2中 得到的疏水缔合聚合物配制聚合物溶液,配制5000mg/L聚合物溶液,溶解时间2.4h,不溶物 含量为0.11 %,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85 °C,剪切速率为7.34JT1下测试聚合 物粘度值为78mPa · s;经waring搅拌器转速3000r/min搅拌20s,粘度保留率为87%。
[0062]实施例3反相微乳液聚合
[0063]将丙烯酸钠单体、丙烯酰胺单体与疏水单体2-丙烯酰胺十四烷磺酸钠加入到去离 子水中,充分溶解,此溶液作为水相;向煤油中加入质量比为Span-60:Tween-80 = 7:3组成 的复合乳化剂并搅拌至充分溶解,作为油相。在高速搅拌下,将水相溶液加入油相中进行乳 化20min,然后转移至5000mL烧杯中,其中单体总质量浓度为25%,丙烯酸钠单体、丙烯酰胺 单体与疏水单体2-丙烯酰胺十四烷磺酸钠三者摩尔比为93.7:6:0.3,复合乳化剂添加剂量 为总体系质量的19%。乳化液降低至_5°C时加入占单体质量0.008%的过硫酸钾和亚硫酸 氢钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与亚硫酸氢钠质量比为1:1,反应在绝热的条件下 进行,反应4~6h后反应基本完成,得到产物。
[0064]将得到的产物加入乙醇进行破乳,沉淀,离心分离,将所得沉淀物用无水乙醇洗涤 3次,放入烘箱恒温95°C干燥lh,经粉碎、过筛,得到一定粒径干粉样品即疏水缔合聚合物。 [0065] 利用乌氏粘度计(0.55mm管径)按照GB/T 12005.10-92对实施例3中得到的疏水缔 合聚合物进行测试,计算其粘均分子量为3250万。
[0066]采用总矿化度为8万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为3000mg/L的模拟盐水与实施例3中 得到的疏水缔合聚合物配制聚合物溶液,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85°C,剪切 速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为64mPa · s;经waring搅拌器转速3000r/min搅拌20s, 粘度保留率为89.5%。
[0067] 实施例4
[0068] 按照实施例3中的聚合方法及步骤,将复合乳化剂添加剂量改为总体系质量的 25%,得到疏水缔合聚合物。
[0069] 使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按照GB/T 12005.10-92对实施例4中得到的疏水缔 合聚合物进行测试,计算其粘均分子量为3455万。
[0070]采用总矿化度为8万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为3000mg/L的模拟盐水与实施例4中 得到的疏水缔合聚合物配制聚合物溶液,配制5000mg/L聚合物溶液,溶解时间2.4h,不溶物 含量为0.12 %,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85 °C,剪切速率为7.34JT1下测试聚合 物粘度值为8511^&*8 ;经册41^搅拌器转速300(^/1^11搅拌2〇8,粘度保留率为89.6%。 [0071] 实施例5
[0072]按照实施例1中的聚合方法及步骤,将丙烯酰胺单体、丙烯酸钠单体与疏水单体2-丙
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