分散聚合型聚丙烯酰胺乳液及其在油田采出液处理中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种聚丙烯酰胺水分散乳状液及其制备和应用。该水分散乳状液的制备，以多种无机盐水溶液作为介质、聚电解质作为稳定剂、带有双键的非离子单体发生自由基聚合或者与阳离子共聚合形成聚丙烯酰胺水分散液。本产品外观为乳白色，粒径约１０－１００μｍ，该乳液产品溶解速度快、生产过程不使用任何有机溶剂、无毒、对环境友好。与传统的聚丙烯酰胺干粉和微乳液产品相比，本乳状液产品的使用更为安全方便，可以与破乳剂联合应用于油田采出液处理，促进油水分离，增加原油脱水量，且脱出水水质好；作为工业含油废水的油水分离剂及水质净化剂；作为有机絮凝剂用于油田污水处理、城市污水处理；在造纸领域用作助滤、助留及纸张增强剂等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚丙烯酰胺水分散乳液及其合成方法，该分散聚合物乳状液主要与破 乳剂联合应用于油田采出液处理；作为工业含油废水的油水分离剂及水质净化剂；作为有 机絮凝剂用于油田污水处理、城市污水处理；在造纸领域用作助滤剂、助留剂及纸张增强 剂等。技术背景合成聚丙烯酰胺聚电解质主要包括阳离子聚丙烯酰胺共聚物，阴离子聚丙烯酰胺共聚 物及两性的聚丙烯酰胺共聚物。阳离子聚丙烯酰胺主要用作油水分离剂，处理污水的絮凝 剂，污泥脱水剂、纸张增强剂，助滤和助留剂等，阴离子聚丙烯酰胺主要用作三次采油的 驱油聚合物，采矿、采煤的液固分离剂等，用途广泛，应用效果明显。合成这种聚合物的方法，国内主要采用凝胶聚合法，因为操作工艺简便，产品成本低， 普遍在应用，但有缺点，其一，使用时溶解速度慢，溶解液中常含有凝胶，影响使用效果； 其二，制造颗粒状产品时干燥费用较高；其三，胶液粘度大，影响现场使用工艺。而采用 反相悬浮聚合及反相乳液聚合的产品，其合成工艺相对凝胶法复杂，聚合体系内含有有机 溶剂，使用时会对环境造成二次污染，并且制造成本相对较高。为了改进和克服以上聚丙烯酰胺类水溶性高分子产品的这些缺点，出现了以盐水等为 介质的水溶性高聚物水分散液。分散聚合是用相对简单的合成工艺，制备出微米级聚合物颗粒水分散液，它是一种颇 具实际应用价值的新方法，这种方法是水溶性单体在适宜的聚合稳定剂存在下，在反应介 质中完成的聚合反应，普遍认为它是沉淀反应的一种特殊类型，当聚合反应开始之前，体 系是均相的溶液， 一旦引发剂分解并引发单体聚合成齐聚物自由基，当聚合物链长达到一 定长度后，就从溶液中析出并吸附聚合物稳定剂，以不成熟的颗粒存在于体系中，此时体 系开始变成非均相，在搅拌和稳定剂的作用下，由于不断的聚合和凝聚颗粒逐渐长大、成 熟，最终成为大致是圆形的粒状水分散液，粘度不大，流动性能好，加水稀释后，立刻变 成透明聚合物水溶液。关于用水溶性单体合成聚合物水分散液的制备方法，最早是日本株式会社于1991年发 布研究报告，美国Nalco公司于1998年才正式研制成功，并发布US5750034、 US6019904、 US6025426等多个专利，这些专利以无机盐水溶液为介质、低分子量聚电解质水溶液为稳定剂、带有双键的阳离子单体和非离子单体自由基共聚合合成了阳离子聚丙烯酰胺分散液 产品。得到的产品表观粘度大于1500mpa.s，分子量低，流动性差，可以应用于污泥脱水、 造纸脱墨废水处理等。但直到现在也未见相关产品样品及其工业化应用。从研究报导来看，国内的研究始于近几年，样品或中试产品的报导更少。 专利CN1010i6352A公开了以无机盐水溶液为介质、特性粘数为30 — 90ml/g的低分子 量阳离子聚合物水溶液为稳定剂、带有双键的阳离子单体和非离子单体自由基共聚合合成 了阳离子聚丙烯酰胺"水包水"乳液产品，乳液离子粒径小于l"m。合成过程中搅拌速度 需要保持800转/分，得到的产品有效含量约3%wt，表观粘度大于30000mpa s,有效物含 量低，流动性差。专利CN1289380A介绍了一种亲水分散聚合物二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚 物的合成方法，以多价阴离子盐水溶液为介质、特性粘数为2dl/g的二甲胺基乙基丙烯酸 盐甲基氯季盐为稳定剂、以水溶性偶氮盐为引发剂自由基共聚合合成了阳离子聚丙烯酰胺。 搅拌速度要求1000转/分以上，得到的分散液产品表观粘度约1000cpa s,流动性差。公开专利CN101016359A与C訓1016352A基本一致。本申请人在CN101041516A中，将改性后带有含端羟基的超支化聚合物应用于马来酸酐 系聚合物阻垢剂的合成，取得了很好的效果。本专利技术中使用CN101041516A中合成的超支化 聚合物，使分散聚合物分子量得到明显提高，得到的微粒有很好的球形结构，从工业大规 模生产的层面解决了分散聚合产品有效物含量低、流动性差、分子量低、稳定性差的问题。本专利技术在聚合初期添加了超支化聚合物，采用分散聚合法生产了聚丙烯酰胺水分散液 产品，该产品有效成分含量高、分子量高、溶解速度很快，并可根据使用要求灵活调节其 有效含量和分子量。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种分散聚合型聚丙烯酰胺乳液及该乳液在油田采出液处理中的 应用方法，提供生产以分散形式存在的非离子和阳离子的水溶性聚丙烯酰胺方法，该水溶 性丙烯酰胺聚合物中非离子或者阳离子呈水分散液状态。且大分子量。本专利技术的独特处在 于聚合物是在以盐水为反应介质的情况下制备的速溶型丙烯酰胺类聚合物。本
技术实现思路
包括一种油田采出液处理用的聚丙烯酰胺水分散液，其特征在于此水分散液主要由以下 组分按重量百分比制成非离子单体+阳离子单体 5—40%含端羟基的超支化聚酯 0.01-0.2%(超支化聚合物AB》 稳定剂 调节剂 无机盐螯合剂乙二胺四乙酸二钠 链转移剂甲酸钠 引发剂 去离子水上述组分重量百分比之和为100% 此水分散液主要组优选重量百分比为0. 2-10.0%0-10% 10-40% 0-0. 04% O-O. 04% 0. O(H-O. 02%非离子单体+阳离子单体7—30%含端羟基的超支化聚酯0. Ol-O. 2%，稳定剂0.5-6. 0%调节剂0. 5-5. 0%无机盐20-30%螯合剂乙二胺四乙酸二钠0-0. 04%链转移剂甲酸钠0-0. 04%引发剂0. 001-0. 02%去离子水余量上述组分重量百分比之和为100%。其中非离子单体是具有乙烯基或丙烯基官能团的水溶性化合物，其摩尔数占非离子单体+阳离子单体总摩尔数的0-100%;阳离子单体，其分子结构通式如下<formula>formula see original document page 7</formula>其中Rt表示H或CH:,; R4、 R5和R6为CH3 、 C2H5或苄基;R2是NH2或0; R,为CH2或CH/;H2， X一是C厂或者Br—，其摩尔数占非离子单体+阳离子单体总摩尔数的100%-0，所述的稳定剂 为水溶液聚电解质；所述的调节剂是一种水溶性端基为羟基或者胺基的小分子化合物或者 聚合物；所述的无机盐为水溶性盐；所述的引发剂是水溶性氧化-还原引发剂，水溶性的偶氮类热分解引发剂，或者是以上两类引发积的复合。适用于本专利技术的非离子单体应具有乙烯基或丙烯基官能团的水溶性化合物。非离子单 体包括但不限于丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-异 丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、 N-叔丁基丙烯酰胺、N-辛基丙烯酰胺、N,N-二丁基丙烯酰胺、N,N-二己基丙烯酰胺。参与 聚合的非离子单体可以是其中的一种或几种单体。其中优选丙烯酰胺。适用于本专利技术的阳离子单体包括但不限于丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯 酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基二 甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙 烯酰氧丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、N， N-二甲基二烯丙基氯化铵、N， N-二乙基二烯丙基氯化铵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油田采出液处理用的聚丙烯酰胺水分散液，其特征在于：此水分散液主要由以下组分按重量百分比制成：非离子单体＋阳离子单体５－４０％含端羟基的超支化聚酯０．０１－０．２％，稳定剂０．２－１０．０％调节 剂０－１０％无机盐１０－４０％螯合剂乙二胺四乙酸二钠０－０．０４％链转移剂甲酸钠０－０．０４％引发剂０．００１－０．０２％去离子水余量上述组分重量百分比之和为１００％； 其中非离子单体是具有乙烯基或丙烯基官能团的水溶性化合物，其摩尔数占非离子单体＋阳离子单体总摩尔数的０－１００％；阳离子单体，其分子结构通式如下：Ｈ↓［２］＝＊－＊－Ｒ↓［２］－Ｒ↓［３］－＊－Ｒ↓［６］Ｘ↑［－］ 其中：Ｒ↓［１］表示Ｈ或ＣＨ↓［３］；Ｒ↓［４］、Ｒ↓［５］和Ｒ↓［６］为ＣＨ↓［３］、Ｃ↓［２］Ｈ↓［５］或苄基；Ｒ↓［２］是ＮＨ↓［２］或Ｏ；Ｒ↓［３］为ＣＨ↓［２］或ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］，Ｘ↑［－］是Ｃｌ↑［－］或者Ｂｒ↑［－］，其摩尔数占非离子单体＋阳离子单体总摩尔数的１００％－０，所述的稳定剂为水溶液聚电解质；所述的调节剂是一种水溶性端基为羟基或者胺基的小分子化合物或者聚合物；所述的无机盐为水溶性盐；所述的引发剂是水溶性氧化－还原引发剂，水溶性的偶氮类热分解引发剂，或者是以上两类引发积的复合。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李绵贵，蒋拥华，夏峥嵘，杨灿，汪海波，
申请(专利权)人：湖北省化学研究院，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]