[發明專利]一種耐鹽型超高分子量增稠劑的制備方法

無效

• 申請號: 201410092419.4
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103819606A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 杜海兵
• 主分類號: C08F220/18
• 分類號: C08F220/18;C08F220/56;C08F220/58;C08F2/30
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技術領域

本發明涉及一種耐鹽型增稠劑的制備方法，該增稠劑為超高分子量的丙烯酰胺類三元共聚物，屬于化工技術領域。

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背景技術

高分子增稠劑是指用于提高產品的黏度或稠度的一類新型功能高分子材料，具有用量小、增稠明顯、使用方便等特點，被廣泛地應用于醫藥、印染、化妝品、食品添加劑、能源化工等行業中。丙烯酸類高分子增稠劑是近年來開發的一類高效增稠劑，其增稠效果及綜合性能都較好，但是在高鹽環境中，聚合物分子鏈由于鹽敏性會發生塌陷，引起水動力學體積的降低，從而使增稠效果減弱。

如果用2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和丙烯酰胺共聚，這樣使聚合物分子鏈上帶有磺酸根離子，將會具有比其他羧酸根陰離子聚合物具有更大的水動力學體積，從而增加聚合物的耐鹽性。同時，我們在聚合物制備過程中引入疏水單體。由于其結構特性，在外加鹽的作用下更有利于分子間發生締合形成網狀超分子結構，結構粘度將更進一步增加。本發明采用反相乳液聚合法制備一種耐鹽型超高分子量的丙烯酰胺類三元共聚物，聚合物分子鏈上帶有正負兩種電荷基團，在水溶液中由于正負離子的相互吸引而使分子鏈收縮，當加入小分子鹽時，由于反離子作用，壓縮雙電層，吸引力減弱，聚合物鏈逐漸得到伸展，其水溶液粘度不降反升，表現出十分明顯的反聚電解質效應。

發明內容

本發明的目的在于采用反相乳液聚合的方法制備丙烯酰胺類三元共聚物，其分子量達到1000萬以上，通過聚合物側鏈上的疏水基團、陰陽離子基團的相互作用，從而具有很好的耐鹽性能。該共聚物可以作為耐鹽型增稠劑應用于石油開采、相變儲能等能源化工領域。

該超高分子量三元共聚物的制備共分為三個步驟，具體如下：

（1）煤油溶液的配制：將乳化劑Span-80與煤油以1：4～5的比例混合，并攪拌，待Span-80?完全溶解于煤油中后，緩慢加入一定量的疏水單體，攪拌使其溶解；

所述疏水單體為丙烯酸十八酯；

其中，疏水單體與煤油的質量比為1：1～2；

?（2）水溶液的配制：將2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和丙烯酰胺以一定的質量比溶解于水中，然后在冰浴條件下，控制體系溫度為0～10℃，邊攪拌邊緩慢滴加一定量的氨水或氫氧化鈉水溶液，使體系的pH值控制在6.5-7.0；

??其中，2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、丙烯酰胺、水的質量比為（1～2）：（1～4）：（4～9）；

（3）將步驟（1）所得煤油溶液以1:1.5～2的質量比加入步驟（2）所得水溶液，常溫以及在攪拌速度1200-1500轉/分的條件下乳化處理30-45分鐘，然后加入一定量的引發劑，升溫至60-70℃，在氮氣保護下反應2-3h，最后加入一定量的Tween-80反向乳化40-60分鐘，出料即得到耐鹽型超高分子量增稠劑。

其中，Tween-80與煤油的質量比為1:1～1.5；

所述引發劑為過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀中的一種，引發劑與煤油的質量比為1:120-140。

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附圖說明

圖1是實施例1所得耐鹽型超高分子量增稠劑的紅外譜圖；

圖2是實施例2中對實施例1所得耐鹽型超高分子量增稠劑在不同鹽濃度下的粘度變化。

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具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體描述。有必要在此指出的是，以下實施例只用于對本發明作進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的專業技術人員根據本發明的內容作出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。

實施例1?耐鹽型超高分子量增稠劑的制備

將2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和丙烯酰胺以1:1:4的質量比溶解于水中，然后在冰浴條件下，控制體系溫度為5℃，邊攪拌邊緩慢滴加氨水溶液，使體系的pH值控制在6.5；再將乳化劑Span-80與煤油以1：4的比例混合，并攪拌，待Span-80?完全溶解于煤油中后，緩慢加入與煤油的質量比為1：1的丙烯酸十八酯，攪拌使其溶解；將煤油溶液加入到中和過的水溶液中，常溫以及在攪拌速度1200轉/分的條件下乳化處理40分鐘，然后加入與煤油的質量比為1:?140的過硫酸銨，升溫至60℃，在氮氣保護下反應2小時，最后加入與煤油的質量比為1:1的Tween-80，反向乳化50分鐘，出料即得到耐鹽型超高分子量增稠劑。

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實施例2增稠劑的耐鹽性能測定

????將實施例1所得耐鹽型超高分子量增稠劑應用于含十水硫酸鈉（Na₂SO₄^.10H₂O）0～20%的相變材料體系中。稱取1克耐鹽型超高分子量增稠劑，將其緩慢加入到100?毫升水中，并在攪拌速度1500轉/分的條件下常溫攪拌2小時，然后將其密閉放入50℃的水浴中加熱溶脹2小時，最后將其冷卻至25℃。將配制好的溶液在剪切速率為1?s^-1的條件下，用安東帕MCR501旋轉流變儀測定其粘度值。接著，分別在溶液中加入2%、5%、10%和20%的十水硫酸鈉，繼續測定其對應的粘度值。圖2為測得的溶液粘度隨鹽濃度變化的曲線，該增稠劑的粘度受鹽濃度的變化較小，具有很好的耐鹽性。