製備聚丙烯醯胺的引發體系的製作方法
2023-05-10 13:32:26
專利名稱：製備聚丙烯醯胺的引發體系的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新的引發體系，具體地說是用於引發丙烯醯胺聚合得到高分子聚合物-聚丙烯醯胺的引發體系。
背景技術：
丙烯醯胺的中等濃度水溶液聚合是工業上生產聚丙烯醯胺的常用手段，丙烯醯胺引發聚合的方法很多，應用最廣泛的是化學引發，化學引發中引發體系是關鍵因素。引發體系能使丙烯醯胺引發聚合，從而得到聚丙烯醯胺，但並不是所有的聚丙烯醯胺都有商品價值(或使用價值)。為了獲得某些特性的聚丙烯醯胺，使其本身滿足一定的技術指標，必須對眾多引發劑進行配伍整合，組成在一定範圍內使用有效的引發體系。
文獻報導的製備聚丙烯醯胺的引發體系主要有過硫酸鉀/亞硫酸鈉，過硫酸銨/亞硫酸鈉/偶氮化合物，過硫酸銨/甲醛化次亞硫酸鈉/偶氮化合物，過氧化氫/胺，特丁基過氧化物/亞硫酸鈉，過硫酸鉀/氨基甲醯乙基或巰基乙醇，尿素，抗壞血酸或羥基乙酸，高錳酸鉀/乳酸，四價鈰離子/硫醇，硫代磷酸，檸檬酸，乙醯丙酮/羥胺，五價釩離子/環己酮，溴酸鉀/巰基乙酸等。這些引發體系的特點是反應活性好，適於常溫聚合，但產物分子量較低。
在採油行業中，作為驅油用的聚丙烯醯胺，要求具備更高的分子量(M≥1800萬)，速溶，中度水解，耐酸、耐溫及良好的抗鹽性，表觀粘度≥11.5mpa.s，其主要指標如下表
採用現有文獻提供的引發體系獲得的聚丙烯醯胺，很難達到驅油用超高分子量聚丙烯醯胺的指標要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種引發丙烯醯胺聚合的引發體系，採用該引發體系在保持高聚合速率下獲得的高分子量(M≥1800萬)的聚丙烯醯胺，具備驅油用聚丙烯醯胺的指標要求。
為實現上述目的，本發明採用以下方案製備聚丙烯醯胺的引發體系，是由(1)助溶劑含量為25～28％的氨水、尿素或硫脲；(2)分子量調解劑由下面通式代表的叔胺類化合物 式中R1、R2、R3各自代表C1～C14直鏈或支鏈烷基或烷基衍生物或由下面通式代表的脂肪胺類化合物R』-NH2R』代表C1～C18直鏈或支鏈烷基或烷基衍生物；(3)絡合劑乙二胺四乙酸二鈉；(4)高效鏈轉移劑由下面通式代表的叔胺類化合物 式中R′1、R′2、R′3代表C1～C18含羰基的衍生物；(5)氧化劑過硫酸鹽；(6)還原劑亞硫酸鹽或酸式亞硫酸鹽組成，助溶劑、分子量調解劑、絡合劑、高效鏈轉移劑、氧化劑和還原劑的用量佔丙烯醯胺重量的百分比分別為0.21～4.5％，0.01～0.5％，0.015～0.065％，0.013～0.36％，0.003～0.1％，0.003～0.1％。
分子量調節劑中的叔胺類化合物，較佳的是β-二甲氨基丙腈或N-N′-四甲基乙二胺，分子量調節劑中的脂肪胺類化合物，較佳的是甲胺或乙二胺。高效鏈轉移劑較佳的是氮氚三丙烯醯胺。氧化劑較佳的為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨。還原劑中的亞硫酸鹽，較佳的為亞硫酸鈉或亞硫酸鉀，還原劑中的酸式亞硫酸鹽，較佳的為酸式亞硫酸鈉或酸式亞硫酸鉀。
另外，本引發體系中，對於作為助溶劑的氨水、尿素或硫脲，三者可任選其一採用，也可三者任選二者採用，也可三者共同採用。對於作為分子量調節劑的叔胺類化合物或脂肪胺類化合物，二者可任選其一採用，也可二者共同採用。
先配出中等濃度的丙烯醯胺的水溶液，在溶鹼釜中用脫鹽水配製出純鹼溶液，然後將二者均勻混合併降溫至5～20℃，將混合溶液用泵輸送至聚合釜中，依次加入助溶劑、分子量調節劑，並通入氮氣，在通氮氣的過程中，依次加入絡合劑、高效鏈轉移劑、氧化劑及還原劑，然後封口密閉，當反應結束後，用壓縮空氣將聚合物膠體從聚合釜中壓出，經造粒、烘乾、粉碎、篩分、包裝後得到聚丙烯醯胺成品。
通過試驗結果表明，由本發明提供的引發體系引發獲得的聚丙烯醯胺，其分子量高、表觀粘度高、溶解性好、濾過比小，完全符合驅油用超高分子量聚丙烯醯胺的各項指標。
具體實施例方式
以下結合幾個具體的實施例對本發明進一步說明。
實施例1在500ml廣口瓶中，用玻璃棒攪拌下，將13份(重量，下同)純鹼緩慢地加入到280份30％的丙烯醯胺水溶液中，混合均勻後用脫鹽水(電導≤3μs/cm)稀釋至400ml。以丙烯醯胺為基準計的重量百分比(下同)，先加入氨水(含量為25～28％)0.3％及尿素2％，再加入β-二甲氨基丙腈0.2％及乙二胺0.15％。攪拌充分混合均勻後，降溫至5～20℃，開始通入高純氮氣(氮氣純度≥99.99％)以驅除體系中的氧氣。在通氮氣的過程中，每間隔1～3分鐘依次加入乙二胺四乙酸二鈉0.03％、氮氚三丙烯醯胺0.025％、過硫酸鉀0.08％及亞硫酸鈉0.06％。當體系含氧量小於0.2％時進行封口密閉。當反應不再升溫時，放入75～95℃的水浴中加熱保溫4～6小時。保溫結束後取出膠體，經烘箱烘乾、粉碎機粉碎得到聚丙烯醯胺。聚丙烯醯胺的檢測結果如下
實施例2在500ml廣口瓶中，用玻璃棒攪拌下，將13份純鹼緩慢地加入到280份30％的丙烯醯胺水溶液中，混合均勻後用脫鹽水(電導≤3μs/cm)稀釋至400ml。以丙烯醯胺為基準計的重量百分比(下同)，先加入氨水(含量為25～28％)2.5％及硫脲1.8％，再加入N-N′-四甲基乙二胺0.15％及甲胺0.1％。攪拌充分混合均勻後，降溫至5～20℃，開始通入高純氮氣(氮氣純度≥99.99％)以驅除體系中的氧氣。在通氮氣的過程中，每間隔1～3分鐘依次加入乙二胺四乙酸二鈉0.03％、氮氚三丙烯醯胺0.02％、過硫酸鈉0.075％及亞硫酸鉀0.062％。當體系含氧量小於0.2％時進行封口密閉。當反應不再升溫時，放入75～95℃的水浴中加熱保溫4～6小時。保溫結束後取出膠體，經烘箱烘乾、粉碎機粉碎得到聚丙烯醯胺。聚丙烯醯胺的檢測結果如下
實施例3在150L反應釜中，在攪拌下將3575份純鹼緩慢地加入到77000份30％的丙烯醯胺水溶液中，混合均勻後用脫鹽水(電導≤3μs/cm)稀釋至110L。以丙烯醯胺為基準計的重量百分比(下同)，先加入氨水(含量為25～28％)1.8％及尿素2.5％，再加入N-N′-四甲基乙二胺0.3％及乙二胺0.2％。攪拌充分混合均勻後，降溫至5～20℃，開始通入高純氮氣(氮氣純度≥99.99％)，以驅除體系中的氧氣。在通氮氣的過程中，每間隔1～3分鐘依次加入乙二胺四乙酸二鈉0.04％、氮氚三丙烯醯胺0.02％、過硫酸銨0.07％及亞硫酸鈉0.055％。當體系含氧量小於0.2％時進行封口密封。當反應不再升溫時，放入75～95℃的水浴中加熱保溫4～6小時。保溫結束後取出膠體，經烘箱烘乾、粉碎機粉碎得到聚丙烯醯胺。聚丙烯醯胺的檢測結果如下
實施例4在配料罐中準確計量7700000份30％的丙烯醯胺水溶液，在溶鹼釜中用一定量的脫鹽水(電導≤3μs/cm)攪拌下將357500份純鹼完全溶解後將其輸入配料罐中，然後補脫鹽水至11m3。通過外冷式循環使其混合均勻並降溫至5～20℃，將混合溶液用泵輸送至聚合釜中。以丙烯醯胺為基準計的重量百分比(下同)，通過加料口依次加入氨水(含量為25～28％)0.55％、N-N′-四甲基乙二胺0.18％、甲胺0.2％。從聚合釜底部通入氮氣(流量40～80Nm3/h，氮氣純度≥99.99％)，在通氮氣的過程中，每間隔1～3分鐘依次加入乙二胺四乙酸二鈉0.05％、氮氚三丙烯醯胺0.045％、過硫酸納0.072％及酸式亞硫酸鉀0.058％。當體系含氧量小於0.2％時進行封口密閉。當反應不再升溫時，通入1kg蒸氣保溫4～8小時。保溫結束後，用0.5Mpa壓縮空氣將聚合物膠體從聚合釜中壓出，膠塊經粗造粒、細造粒後再經振動流化床烘乾、粉碎機粉碎、篩分、包裝後得到聚丙烯醯胺成品。產品檢測結果如下
實施例5在配料罐中準確計量7700000份30％的丙烯醯胺水溶液，在溶鹼釜中用一定量的脫鹽水(電導≤3μs/cm)攪拌下將357500份純鹼完全溶解後將其輸入配料罐中，然後補脫鹽水至11m3。通過外冷式循環使其混合均勻並降溫至5～20℃，將混合溶液用泵輸送至聚合釜中。以丙烯醯胺為基準計的重量百分比(下同)，通過加料口依次加入氨水(含量為25～28％)0.35％、尿素1.6％、β-二甲氨基丙腈0.22％、乙二胺0.12％。從聚合釜底部通入氮氣(流量40～80Nm3/h，氮氣純度≥99.99％)，在通氮氣的過程中，每間隔1～3分鐘依次加入乙二胺四乙酸二鈉0.05％、氮氚三丙烯醯胺0.045％、過硫酸鉀0.072％及酸式亞硫酸鈉0.058％。當體系含氧量小於0.2％時進行封口密閉。當反應不再升溫時，通入1kg蒸氣保溫4～8小時。保溫結束後，用0.5Mpa壓縮空氣將聚合物膠體從聚合釜中壓出，膠塊經粗造粒、細造粒後再經振動流化床烘乾、粉碎機粉碎、篩分、包裝後得到聚丙烯醯胺成品。產品檢測結果如下
通過以上幾個實施例可以看出，由本發明提供的引發體系引發得到的聚丙烯醯胺，其分子量、表觀粘度、濾過比及溶解速度等指標均達到驅油用聚丙烯醯胺的要求。
權利要求
1.製備聚丙烯醯胺的引發體系，其特徵是由(1)助溶劑含量為25～28％的氨水、尿素或硫脲；(2)分子量調解劑由下面通式代表的叔胺類化合物 式中R1、R2、R3各自代表C1～C14直鏈或支鏈烷基或烷基衍生物或由下面通式代表的脂肪胺類化合物R』-NH2R』代表C1～C18直鏈或支鏈烷基或烷基衍生物；(3)絡合劑乙二胺四乙酸二鈉；(4)高效鏈轉移劑由下面通式代表的叔胺類化合物 式中R′1、R′2、R′3代表C1～C18含羰基的衍生物；(5)氧化劑過硫酸鹽；(6)還原劑亞硫酸鹽或酸式亞硫酸鹽組成，助溶劑、分子量調解劑、絡合劑、高效鏈轉移劑、氧化劑和還原劑的用量佔丙烯醯胺重量的百分比分別為0.21～4.5％，0.01～0.5％，0.015～0.065％，0.013～0.36％，0.003～0.1％，0.003～0.1％。
2.根據權利要求1所述的製備聚丙烯醯胺的引發體系，其特徵在於，叔胺類化合物是β-二甲氨基丙腈或N-N′-四甲基乙二胺。
3.根據權利要求1所述的製備聚丙烯醯胺的引發體系，其特徵在於，脂肪胺類化合物是甲胺或乙二胺。
4.根據權利要求1所述的製備聚丙烯醯胺的引發體系，其特徵在於，高效鏈轉移劑是氮氚三丙烯醯胺。
5.根據權利要求1所述的製備聚丙烯醯胺的引發體系，其特徵在於，過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨。
6.根據權利要求1所述的製備聚丙烯醯胺的引發體系，其特徵在於，亞硫酸鹽為亞硫酸鈉或亞硫酸鉀，酸式亞硫酸鹽為酸式亞硫酸鈉或酸式亞硫酸鉀。
全文摘要
本發明涉及一種用於引發丙烯醯胺聚合得到高分子化合物—聚丙烯醯胺的引發體系，由(1)助溶劑含量為25～28％的氨水、尿素或硫脲；(2)分子量調解劑叔胺類化合物或脂肪胺類化合物；(3)絡合劑乙二胺四乙酸二鈉；4)高效鏈轉移劑叔胺類化合物；(5)氧化劑過硫酸鹽；(6)還原劑亞硫酸鹽或酸式亞硫酸鹽組成。由本發明提供的引發體系引發獲得的聚丙烯醯胺，其分子量高、表觀粘度高、溶解性好、濾過比小，完全符合驅油用聚丙烯醯胺的各項指標。
文檔編號C08F4/00GK1506385SQ0213596
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月9日 優先權日2002年12月9日
發明者劉純波, 常乃堂, 陶阿暉 申請人:安徽天潤化學工業股份有限公司