[發(fā)明專利]一種聚丙烯酰胺納米微球的制備方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910339604.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN110054727B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪希領(lǐng);王育斌;丁金皓;楊亞妮;馬亞斌;劉平;趙笑男;劉婉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安萬德能源化學(xué)股份有限公司
• 主分類號(hào): C08F220/56
• 分類號(hào): C08F220/56;C08F222/40;C08F2/01;B01J13/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種聚丙烯酰胺納米輕微的制備方法及裝置，將丙烯酰胺、交聯(lián)劑、引發(fā)劑組成的液體物料及壓縮空氣以連續(xù)的方式引入管式反應(yīng)器中，使得引發(fā)劑在一定溫度下分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)丙烯酰胺的聚合反應(yīng)，然后將包含聚丙烯酰胺的物流從管式反應(yīng)器中引出，經(jīng)收集得到聚丙烯酰胺納米微球成品。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，采用安全性好的管式反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)，且制備的聚丙烯酰胺納米微球質(zhì)量穩(wěn)定，粒徑均一，避免了傳統(tǒng)釜式生產(chǎn)工藝中的溢釜及暴聚現(xiàn)象，提升了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工合成領(lǐng)域，具體涉及一種聚丙烯酰胺納米微球的制備方法及裝置。

背景技術(shù)

聚丙烯酰胺納米微球是以微乳液為分散體系，以丙烯酰胺為單體，在加有少量交聯(lián)劑的條件下制備的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的納米顆粒聚合物。將這些顆粒注到地層以后，其粒徑小、水溶液粘度低，容易進(jìn)入地層深部，再通過吸水膨脹，體積增大，因而能堵塞地層中的水流優(yōu)勢(shì)通道，提高注入水的波及系數(shù)。以聚丙烯酰胺納米微球進(jìn)行深部調(diào)驅(qū)，對(duì)于老油藏的控水穩(wěn)油和提高海上油田、低滲油藏以及高礦化度油藏的注水開發(fā)有積極效果。

目前聚丙烯酰胺納米微球通常采用微乳聚合的工藝一次合成得到，目前成熟的生產(chǎn)制備方法主要有以下幾種：反向(微)乳液聚合法，分散聚合法，沉淀聚合法，反相懸浮聚合法。這些傳統(tǒng)工藝主要是通過攪拌釜作為反應(yīng)容器，其主要特征是采用機(jī)械攪拌方式強(qiáng)化兩相混合，并利用夾套中的導(dǎo)熱介質(zhì)對(duì)系統(tǒng)和產(chǎn)品進(jìn)行溫度控制。現(xiàn)有的聚丙烯酰胺微球合成方法，絕大數(shù)只涉及原料配方，而沒有涉及提升改進(jìn)生產(chǎn)工藝。如CN 107868379 A公開了一種聚丙烯酰胺類聚合物凝膠微球的制備方法，制備方法在原有的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中改變了原料配方，通過添加纖維素作為交聯(lián)劑，在丙烯酰胺凝膠微球中形成雙重互穿結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了微球膨脹初期的強(qiáng)度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了凝膠微球后期膨脹效果。CN 102181008 A公開了一種以聚丙烯酰胺微球堵水劑的制備方法，其工藝是利用四口燒瓶模擬工藝反應(yīng)釜作為反應(yīng)容器，通過加入引發(fā)劑聚合丙烯酰胺單體，得到粒徑在8～175nm之間的聚丙烯酰胺微球，該專利的缺點(diǎn)是微球粒徑范圍太寬，不適用于當(dāng)前《聚丙烯酰胺微球調(diào)剖劑技術(shù)要求》中的粒徑范圍，同時(shí)由于粒徑差異性大導(dǎo)致體系不穩(wěn)定，所得產(chǎn)品靜置出現(xiàn)分層現(xiàn)象。CN106866880 A公開了一種多分散聚丙烯酰胺微球體系及其制備的方法，即采用類似種子乳液聚合的方式，通過多步反應(yīng)得到同時(shí)含有納米、微米、毫米級(jí)聚丙烯酰胺微球，產(chǎn)物有效含量高，但該方法需通過多級(jí)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，工序步驟多，降低了生產(chǎn)效率和成本。CN 108314758 A公開了一種聚丙烯酰胺微球乳液的制備方法，該專利使用復(fù)合乳化劑體系和符合引發(fā)劑體系進(jìn)行丙烯酰胺聚合反應(yīng)，得到的亞微米聚丙烯酰胺微球乳液穩(wěn)定性好，固含量高。該專利仍需釜式反應(yīng)，使用的引發(fā)體系為氧化-還原雙引發(fā)劑，因此在加入氧化性引發(fā)劑前需通氮?dú)獗Ｗo(hù)體系，加入還原性引發(fā)劑時(shí)需高速剪切攪拌，同時(shí)還需嚴(yán)格控制升溫速率≤2℃/分鐘，操作程序繁多且操作要求嚴(yán)格。

傳統(tǒng)的釜式生產(chǎn)方式，在聚合反應(yīng)過程中存在換熱面積小、溫度不可精確控制，攪拌空間分布導(dǎo)致粒徑分布寬度廣等問題，尤其是聚合反應(yīng)引發(fā)后物料加速聚合反應(yīng)階段，因大量放熱不可控，導(dǎo)致暴聚現(xiàn)象出現(xiàn)，造成反應(yīng)失敗，物料報(bào)廢，甚至物料成團(tuán)抱軸，攪拌桿電機(jī)損毀的事故發(fā)生。此外，由于物料具有一定的黏度，易粘附于反應(yīng)釜表面，在長(zhǎng)時(shí)間受熱條件下易局部自聚，形成粘稠狀不溶性凝膠，該雜質(zhì)如剝落則導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，若長(zhǎng)期附著于釜內(nèi)表面，易影響反應(yīng)熱傳遞，同時(shí)設(shè)備清洗難度增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種聚丙烯酰胺納米微球的制備方法及裝置，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的釜式生產(chǎn)方式的技術(shù)缺陷。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，采用安全性好的管式反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)，且制備聚丙烯酰胺納米微球的聚合反應(yīng)速率可控性高，微球粒徑分布均一，并可通過調(diào)整原料配比以控制粒徑大小，同時(shí)避免了聚合反應(yīng)中常見的凝膠粘壁現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明提供的制備裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)聚丙烯酰胺納米微球的連續(xù)化生產(chǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：