[发明专利]聚丙烯酰胺的反相乳液合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及油田钻井液用添加剂聚丙烯酰胺类均聚物或共聚物、污水处理用有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺类均聚物或共聚物的制备方法。

背景技术

聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺和其各种共聚物的通称，广泛应用于各行各业中。聚丙烯酰胺(PAM)是目前世界上应用最广、效能最高的高分子絮凝剂，应用于水处理、造纸、采油、矿冶等领域。在油田开发过程中，聚丙烯酸胺主要用作钻井泥浆的添加剂、含油污水处理的净化剂及三次采油的驱油剂等。聚丙烯酰胺系列产品可分为非离子型(NPAM)，阴离子型(APAM)，阳离子型(CPAM)。作为絮凝剂，聚丙烯酰胺主要应用在城市污水处理，矿山生产和矿山废水处理，以及钢铁行业、化工行业、石化行业、造纸行业、印染行业、制糖行业、建材行业等水处理中。聚丙烯酰胺的生产方法有：传统的水溶液聚合法和反相乳液聚合。由于传统的水溶液聚合法使用的单体含量一般较低不超过30％，反应过程中不宜控制，产品质量不高，分子量普遍较低，固含量较低，溶解性较差。反相乳液聚合由于使用乳化剂降低了反应体系的粘度，而且聚合效率高，反应速度快，分子量高，且分子量分布窄，溶解速度快。

反相乳液聚合在60年代开始进行研究和工业化，聚合工艺简单，如US5,670,615，US5,152,903，US5,552,498，US6,124,396，CN93119740.6，CN90110269.3，CN9011270.9所介绍的等。黄鹤、李建宗等人的《非水分散聚合》(中国胶粘剂，第6卷第2期)，李小伏、李锦贵等人的《丙烯酰胺的反相分散聚合》(石油化工，1994，第10期)，李干佐、郝京诚等人的《丙烯酰胺在胶束和微乳液中聚合动力学研究》(科学通讯，1995，第9期)均开展聚丙烯酰胺反相乳液聚合的研究。上述反相乳液聚合的研究工作主要集中在两个方面，一方面是进行反相乳液聚合工艺、聚合物后处理、高效的表面活性剂等方面的研究和产品应用开发工作，由于使用多种高分子乳化剂，产品性能高，储存稳定性好可存放6个月以上；一方面是侧重于反应机理、聚合动力学、成核机理等方面的研究，使用的乳化剂基本为单一乳化剂，而且单体多采用丙烯酰胺或丙烯酰胺和丙烯酸共聚，乳液的存放稳定性不高，产品性能也不高。专利聚丙烯酰胺絮凝剂的反相乳液合成方法(专利号：200610047789)使用高分子表面活性剂，成本高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种聚丙烯酰胺的反相乳液合成方法，本发明方法克服了现有反相乳液聚合技术存在的聚丙烯酰胺乳液不稳定、存放期短等不足。克服了为稳定乳液而使用高分子表面活性剂造成的成本高的缺点。本发明聚丙烯酰胺的反相乳液合成方法包括如下过程：

1、配制水相，水相中加入水解聚丙烯腈。水解聚丙烯腈在水相的浓度为0.1％到5％。水相还包括水、合成聚丙烯酰胺用的单体。其中单体含量占水相重量的10％～70％，优选为20％～40％。

2、按常规方法配制油相，油相包括溶剂、表面活性剂等。其中溶剂取100份，表面活性剂占溶剂重量的6％～25％。

3、将水相和油相混合并乳化，然后在适宜条件下进行聚合反应，得到最终聚丙烯酰胺稳定乳液。水占溶剂重量的10％～60％。乳状液中聚合物的含量一般占乳状液总重量的10％～75％，优选为15％～60％。

本发明方法使用水解聚丙烯腈，提高乳液的稳定性。本发明意外发现水解聚丙烯腈具有很强的乳液稳定的作用。其原理可能是水解聚丙烯腈是一种还有腈基的水溶性聚合物，腈基具有很强的在乳液液滴表面的吸附作用，因此水溶性聚合物含有腈基对促进聚酰胺乳液的稳定性具有良好的效果。

具体实施方式

本发明步骤2中涉及的用于制备用的单体为本领域技术人员熟知的各种原料，如：包括丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、N，N-取代丙烯酰胺、N-羟烷基丙烯酰胺、二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二甲基氨基甲基(甲基)丙烯酰胺、二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺的季铵盐等中的一种或几种，也可以是结构类似的其它单体。酯类一般为由C1～C4一元醇与相应酸形成的酯。

本发明中使用的溶剂包括液态烃类和有取代基的液态烃类。合适溶剂体可以是芳香族类，环烷烃类，脂肪族类，也可是氯代烃类。例如使用全氯乙烯，四氯化碳，甲苯，苯，二甲苯，正辛烷，十二烷，十四烷，120#溶剂油，200#溶剂油，煤油和液体石蜡，白油。最好使用脂肪族类的溶剂油。按溶剂重量为100份时，水重量份为10～60份。