[发明专利]高效节能制备高固含量反相乳液聚合物的方法

说明书

本发明涉及一种高效节能制备高固含量反相乳液聚合物的方法，主要解决现有技术中存在传统反相乳液法制备产物固含量偏低且稳定性不好、改进后的工艺多采用价格较贵的乳化剂及能耗高的后期蒸除溶剂提浓技术等问题。本发明通过采用一种制备反相乳液聚合物的方法，包括：采用包括氧化剂、还原剂、偶氮引发剂的复合引发剂，由控制还原剂的加入速度使得升温速度≤2℃/分钟，并且使得反应最高温度≤50℃，将油相和水相I形成的乳液进行反应得到聚合物种子乳液的步骤；以及在控制反应温度平稳和偶氮引发剂存在下，将水相Ⅱ加入到聚合物种子乳液进行反应，得到反相乳液聚合物的步骤的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油田驱油或调剖剂的工业化生产中。

技术领域

本发明涉及制备高固含量反相乳液聚合物的高效节能方法。

背景技术

目前，油田所用丙烯酰胺类水溶性聚合物的主要类型有粉状和乳液状两大类，粉状产品运输方便、保存期长，仍是目前的主流产品，但现场应用时必须配备专用的溶解设备，并且操作要求较高、周期较长，否则容易产生鱼眼、影响使用；另外，生产过程中需将聚合物胶块粉碎后烘干水分、能耗很高，因此，高固含量的乳液产品越来越受到欢迎和重视。该类产品的最大优点是溶解或分散非常方便快速，可以通过管道在线混配方式直接使用。

传统的反相乳液聚合与反相微乳液聚合相比，由于乳化剂用量较少、容易造成聚合形成的液滴粒径分布较宽，多数为从纳米到微米，这样乳液体系的稳定性就较差，一般数月甚至数天后就出现沉降或分相等现象。为了改善聚合过程及产品的稳定性，一般采用较低的单体浓度从而造成产品的固含量较低，并且采用较大的油水体积比以防止体系中聚合物粒子间的黏并。

后期，人们为了提高聚合物乳液的稳定性和固含量，从不同条件进行了改进。如浙江大学的单国荣(CN106749893)在反相乳液体系中引入含疏水和亲水基团的两亲性阳离子聚合物，增加了体系两相的相互作用，从而提高W/O乳液的稳定性，但其产物固含量低于20％，稳定性也只考察了一个月；中国石油大学(北京)的杨子浩(CN 103613706A)采用反相细乳液聚合制得一种单分散三元共聚微球，乳化剂含量较低，微球粒径为300-500纳米，稳定性较好，但固含量仍较低，为10～20％。北京恒聚化工集团有限责任公司(CN103242471A、CN103242480A、CN103242613A)采用稳定剂与乳化剂复合使用的反相乳液聚合工艺，可以制备高浓度、稳定性佳的速溶聚丙烯酰胺乳液产品，其中所述高分子稳定剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、聚甘油酯、聚乙烯基、苯乙烯和马来酸酐的共聚物、乙烯基砒咯烷酮和乙酸乙烯酯共聚物中的一种或多种，乳化剂为非离子表面活性剂；聚合结束后需升温至80℃～95℃，在真空下蒸馏2～3小时，脱除体系中的部分有机烃类溶剂和水分，将固含量从不到30％提升至55％左右。中国海洋石油总公司的滕大勇等人(CN103554359A)使用进口高分子表面活性剂复配乳化剂，并和承载力强的溶剂油混合构成油相，制得的乳液稳定性可达一年，固含量最高达45～50％，但分析其实施例，固含量大于40％的体系乳化剂含量大于5％，并且其中的进口高分子表面活性剂为Hypermer系列高分子表面洁性剂，价格高出国产表活剂数倍。

由此可见，虽然引进一些功能单体能增加油包水乳液体系的稳定性，但固含量仍不高；有商业化意义的技术从引入高分子乳化剂或稳定剂等方面增强体系的稳定性，若要进一步提高固含量、则需用后期高温真空蒸馏提浓等手段来实现，这些都增加了原料成本或能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在传统反相乳液法制备产物固含量偏低且稳定性不好、而改进后的工艺多采用价格较贵的乳化剂和稳定剂及能耗高的后期蒸除溶剂提浓技术等问题。提供一种高效节能制备高固含量反相乳液聚合物的方法，本发明通过复合引发体系有效控制聚合速率以及半连续工艺逐步提高固含量的反相乳液聚合，制得了固含量40％以上、能够长期稳定存放的反相乳液。整个聚合过程无需加热、只需通过常温冷却水控制反应温度。该高效节能聚合工艺适用于水溶性单体如丙烯酰胺类单体的均聚或共聚，或用于含丙烯酰胺类单体的交联聚合物微球的制备，产品可用于油田的驱油或调剖作业。