[发明专利]一种水分散疏水阳离子聚合物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性聚合物，特别是涉及一种水分散疏水阳离子聚合物及制备方法。

背景技术

水溶性聚合物在油气开采、工业水处理、造纸、食品加工、建材、化妆品、纺织、清洁剂等领域得到了广泛的应用。聚丙烯酰胺或以聚丙烯酰胺系改性聚合物是目前用量最大的一类水溶性聚合物，其中阳离子型聚丙烯酰胺CPAM在工业水处理、油气钻采过程中的黏土防膨、酸液稠化、堵水调剖等作业中有着广泛的应用。早期的CPAM产品多为胶体状，即将丙烯酰胺单体和阳离子单体通过水溶液共聚或将PAM通过曼尼希反应改性得到胶状产品。这类产品由于聚合物含量低而使其运输半径和使用范围大为受限，并因此增加了运输包装费用。

为克服这一缺点，人们开始研究将胶体状产品干燥、粉碎、造粒制成粉末状产品。粉末状产品虽然大幅度扩大了使用范围，但也存在一些缺陷：首先，在干燥、粉碎和造粒过程中需要消耗大量的蒸汽及电能；其次，粉碎过程易导致高分子量线性CPAM长链断裂，使分子量降低，分子量分布变宽，从而削弱其最终的应用性能；第三，粉末状产品易被吸入呼吸道，威胁生产和使用人员的健康；第四，溶解速度慢(通常需要40min以上)，且易在溶解过程中产生“鱼眼”，为克服这一缺陷，油田现场或水处理厂需配备大型的溶解装置及熟化设备，这些设备体积大，占地面积广，不适用于空间有限的海洋平台。

为克服溶解性差的缺陷，上世纪80年代以来出现了CPAM的油包水反相乳液和反相微乳液。乳液或微乳液产品较好地解决了溶解性问题，且具有较高的分子量和较高的固含量，但在使用过程中需加入转相剂而导致使用不便。此外，由于在合成过程中使用了大量的有机溶剂和表面活性剂而使产品的成本大幅度升高，并容易对环境造成二次污染和带来安全隐患。

因此，速溶、环保、固含量高、性价比高的产品将是CPAM类聚合物的开发方向。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种水分散疏水阳离子聚合物。

本发明的第二个目的是提供一种水分散疏水阳离子聚合物的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种水分散疏水阳离子聚合物，是用下述方法制成：

(1)以质量比为1∶0.002～0.04∶0.01～0.2∶0.01～0.5∶0.002～0.8∶1～100的硫酸铵、甲酸钠、乙二醇、阳离子聚合物、乙二胺四乙酸二钠和去离子水为反应介质，加入质量比为1∶0.001～10∶0～0.01的丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和阳离子疏水大单体，所述丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和阳离子疏水大单体的质量总和与所述反应介质质量总和的比为0.01～0.5∶1，升温至30～70℃，搅拌溶解1～6小时；

(2)在氮气保护下，加入引发剂，在30～80℃下引发聚合反应4～20小时，所述引发剂的质量与所述丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和阳离子疏水大单体的质量总和之比为0.01～10∶100，升温至40～90℃，保温反应1～4小时，降温至15～40℃出料，即获得一种水分散疏水阳离子聚合物。

所述阳离子聚合物为聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵至少一种。

所述阳离子疏水大单体为十八烷基三甲基烯丙基氯化铵或十六烷基三甲基烯丙基氯化铵。

所述引发剂为2，2-偶氮(2-甲基丙基脒)二盐酸盐或过硫酸铵或过硫酸钾。

一种水分散疏水阳离子聚合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)以质量比为1∶0.002～0.04∶0.01～0.2∶0.01～0.5∶0.002～0.8∶1～100的硫酸铵、甲酸钠、乙二醇、阳离子聚合物、乙二胺四乙酸二钠和去离子水为反应介质，加入质量比为1∶0.001～10∶0～0.01的丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和阳离子疏水大单体，所述丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和阳离子疏水大单体的质量总和与所述反应介质质量总和的比为0.01～0.5∶1，升温至30～70℃，搅拌溶解1～6小时；

(2)在氮气保护下，加入引发剂，在30～80℃下引发聚合反应4～20小时，所述引发剂的质量与所述丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和阳离子疏水大单体的质量总和之比为0.01～10∶100，升温至40～90℃，保温反应1～4小时，降温至15～40℃出料，即获得一种水分散疏水阳离子聚合物。

所述阳离子聚合物为聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵至少一种。