一种疏水缔合聚合物及其制备方法_3

文档序号:9881186阅读:来源:国知局
单体替代部分丙烯酰胺单体,在水解之后形 成丙烯酸离子共聚形成的单元。
[0046] 采用水溶液聚合、胶束聚合后进行水解后,优选进行干燥得到疏水缔合聚合物,采 用反相微乳液聚合经溶液水解优先进行沉淀、洗涤、干燥;所述反相微乳液聚合产物溶液水 解后所用沉淀剂为本领域技术人员熟知的沉淀剂即可,并无特殊的限制,本发明优选为醇 类物质,更优选为乙醇、甲醇或者异丙醇中的一种或多种,更优选为乙醇;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。
[0047] 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 存在条件,经过引发剂作用,丙烯酰胺单体、疏水单体、功能单体进行共聚反应,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(0.001~〇. 1): 1;所述功能单体的摩尔数与单 体总摩尔数的比为(0.005~0.2): 1。
[0048]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;所述水解的水解度 优选为4%~30%,更优选为5%~20%,再优选为10%~20%。
[0049] 前水解方法制备中的共聚又可以通过水溶液聚合法、胶束聚合法微或反相微乳液 法进行。其中,所述水溶液聚合法、胶束聚合法与反相微乳液法均同上所述,只是在加入丙 烯酰胺单体、疏水单体与功能单体的同时加入水解剂,并优选在聚合完成后在高温熟化即 可,。
[0050] 水溶液聚合、胶束聚合完成共聚反应之后优选进行造粒,干燥,得到疏水缔合聚合 物,反相微乳液聚合完成共聚反应之后优选进行破乳、纯化、干燥;所述反相微乳液聚合产 物进行纯化方式为本领域技术人员熟知的方法即可,并无特殊的限制,本发明优选为采用 醇类物质对产物进行洗涤,更优选为乙醇、甲醇或者异丙醇中的一种或多种,更优选为乙 醇;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。
[0051] 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、丙烯酸单体和/或丙烯酸盐单体、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. 001~〇. 1): 1;所述功 能单体的摩尔数与单体总摩尔数的比为(0.005~0.2): 1。
[0052] 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、丙烯酸单体和/或丙烯酸盐单体、功能单体与疏水单体的总摩尔量与疏水单体的摩尔比 为1:(0.001~0.1),优选为1:(0.001~0.08),更优选为1:(0.005~0.08),再优选为1: (0.005~0.05 ),最优选为0.005~0.02;所述丙烯酸单体和/或丙烯酸盐单体与单体总的摩 尔数的比为(0.03~0.3):1,优选为(0.03~0.25):1,更优选为(0.05~0.2):1,再优选为 (0.1~0.2): 1;所述丙烯酰胺单体与丙烯酸单体和/或丙烯酸盐单体总的摩尔量与丙烯酸 单体和/或丙烯酸盐单体的摩尔比优选为1: (〇. 04~0.3),更优选为1: (0.1~0.2)。
[0053]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、胶束聚合法与反相微乳液法均同上所述,只是用部分丙烯酸 单体和/或丙烯酸盐单体代替丙烯酰胺单体即可,在此不再赘述。
[0054] 采用水溶液聚合、胶束聚合后进行共聚反应之后优选进行造粒,干燥,得到疏水缔 合聚合物,反相微乳液聚合完成共聚反应之后优选进行破乳、纯化、干燥;所述反相微乳液 聚合产物进行纯化方式为本领域技术人员熟知的方法即可,并无特殊的限制,本发明优选 为采用醇类物质对产物进行洗涤,更优选为乙醇、甲醇或者异丙醇中的一种或多种,更优选 为乙醇;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
[0055] 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。
[0056] 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、造纸或矿物浮选 领域中的应用。
[0057] 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。
[0058]以下实施例中所用的试剂均为市售。
[0059]实施例1胶束聚合法
[0060]将丙烯酰胺单体、功能单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠与疏水单体十二烷基烯 丙基二氯化四甲基乙二铵按85:14.2:0.8的摩尔比进行投料,加至5000mL烧杯中用纯水溶 解配制成单体总浓度为25wt%的混合溶液,按疏水单体摩尔浓度18倍的比例加入十二烷基 苯磺酸钠并充分搅拌均匀,然后将烧杯放入l〇°C水浴中保温直至溶液温度为10°C后,加入 过硫酸铵/亚硫酸氢钠与偶氮类引发剂4,4~偶氮(4-氰基戊酸)ACVA组成的多段复合引发 剂引发聚合,其中过硫酸铵与亚硫酸氢钠质量比为5: 4,过硫酸铵加量为单体质量的 0.016 %,ACVA加量为单体质量的0.01 % ;聚合反应在绝热条件下进行,在反应体系中心插 入温度计监控聚合反应进行程度,当30min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,水解剂NaOH按照2.81g/ l〇〇g胶体的量加入,混合均匀,转移到塑料袋中密封,然后在恒温烘箱中恒温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90°C干燥40~ 90min,取出过筛获得疏水缔合聚合物。
[0061]将实施例1得到的疏水缔合聚合物在50°C溶解于5.0万矿化度,钙镁离子浓度 2000mg/L的盐水中,配制成0.5wt %溶液,溶解时间为2.3h;当聚合物浓度为0.2wt %,在90 °(:、7.348-1剪切速率下粘度达到6711^&.8,在90°(:条件下,90(1粘度保留率为86.5%。
[0062] 使用乌氏粘度计(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,得到其粘均分子量为2158万。
[0063]实施例2反相微乳液聚合
[0064]将丙烯酰胺单体、功能单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、疏水单体十二烷基烯丙 基二氯化四甲基乙二铵与丙烯酸钠按摩尔比为68:14.2:0.8:17(四者的比例)加入到至离 子水中,充分溶解,此溶液作为水相;向煤油加入乳化剂span-80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使乳化剂质量浓度为总体系质量的15%进行乳 化20min,转移至5000mL烧杯中,单体总浓度为25wt% ;乳化液恒温至10°C时,加入过硫酸 铵/亚硫酸氢钠与偶氮类引发剂4,4~偶氮(4-氰基戊酸)ACVA组成的多段复合引发剂引发 聚合,其中过硫酸铵的质量为单体总质量的0.016%,过硫酸铵与亚硫酸氢钠质量比为5:4, ACVA加量为单体质量的0.01 %。反应在10°C水浴中进行,反应4~6h后反应基本完成,得到 白色乳液。
[0065] 将得到的乳液放入_20°C进行冷冻破乳,用无水乙醇反复洗涤然后剪碎,90°C干 燥,过筛,得到一定粒径干粉样品即疏水缔合聚合物。
[0066]将实施例2得到的疏水缔合聚合物在50°C溶解于5.0万矿化度,钙镁离子浓度 2000mg/L的盐水中,配制成0.5wt %的溶液,溶解时间为2. Oh,当聚合物浓度为0.2wt %,在 90°C、7.34s-1剪切速率下粘度达到72mPa · s,在90°C条件下,90d粘度保留率为85.1%。 [0067] 使用乌氏粘度计(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,得到其粘均分子量为2139万。
[0068]实施例3水溶液聚合法
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