增稠剂及其制备方法技术

本申请公开了一种增稠剂以及制备方法。该增稠剂包括HPAM和调节物；其中，所述调节物为经有机聚合物修饰的氧化石墨烯；所述有机聚合物的结构单元中包含具有式Ⅰ所示结构式的基团。本申请中，由于添加了调节物，可以在高温环境下，依然保持较高的粘稠度。

【技术实现步骤摘要】
增稠剂及其制备方法
本申请涉及一种增稠剂及其制备方法，属于添加物料

技术介绍
现有技术中采用部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)作为增稠剂使用；但是，HPAM在高温条件下易水解，粘度降低，使其增稠效果变差，而且，工业应用中，HPAM的用量巨大，大量的HPAM使用极大地提高了成本，不利于其进一步推广应用。在保证粘度要求的同时减少HPAM的用量已经成为亟待解决的技术问题；目前已有文献报道，利用石墨烯纳米片对HPAM进行增粘，但石墨烯在HPAM中的分散能力较弱，对其粘度提升能力有限。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种增稠剂，该增稠剂包括HPAM和调节物，由于调节物的加入，其可作为HPAM的调节剂，有效提高HPAM粘度，减少HPAM用量，降低了成本；且提高其高温稳定性，为其在高温条件下的应用提供了可能。一种增稠剂，所述增稠剂包括HPAM和调节物；其中，所述调节物包括经有机聚合物修饰的氧化石墨烯；所述有机聚合物的结构单元中包含具有式Ⅰ所示结构式的基团；其中，R′、R″独立地选自H、C1～C6烷基、羟烷基中的任一种。可选地，增稠剂由HPAM、调节物和溶剂组成。本申请中，采用经有机聚合物修饰的氧化石墨烯调节高温HPAM的粘稠度，使得粘稠剂HPAM的粘度随温度的升高的变化减小，也就是说，本申请中的调节剂实际上为粘稠剂HPAM的稳定剂。优选地，所述R′、R″独立地选自H、甲基、羟甲基中的任一种。例如，有机聚合物的结构单元中包含具有式Ⅰ-1所示结构式的基团，*—CO—NH2式Ⅰ-1。又例如，有机聚合物的结构单元中包含具有式Ⅰ-2所示结构式的基团再例如，有机聚合物的结构单元中包含具有式Ⅰ-3所示结构式的基团可选地，所述有机聚合物选自聚丙烯酰胺类化合物中的至少一种；所述聚丙烯酰胺类化合物的化学式中包含如式II所示的结构单元：R1、R2、R3独立地选自H、甲基、乙基或丙基。在一些可能的实施方式中，聚丙烯酰胺类化合物的化学式中包含如式II-1所示的结构单元：R1、R2、R3独立地选自H、甲基、乙基或丙基。在另一些可能的实施方式中，聚丙烯酰胺类化合物的化学式中包含如式II-2所示的结构单元：R1、R2、R3独立地选自H、甲基、乙基或丙基。在又一些可能的实施方式中，聚丙烯酰胺类化合物的化学式中包含如式II-3所示的结构单元：R1、R2、R3独立地选自H、甲基、乙基或丙基。具体地，所述聚丙烯酰胺类化合物选自聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚N-羟甲基丙烯酰胺、聚N,N-二甲基丙烯酰胺中的至少一种。优选地，调节物为经聚丙烯酰胺修饰的氧化石墨烯，记作GO-PAM。具体地来说，调节物为一种PAM改性的氧化石墨烯纳米粒子。本申请中，GO-PAM纳米粒子，其上含有大量的PAM链段，与HPAM可通过氢键相互作用缠结，类似于交联点的作用，少量的GO-PAM加入就可以对HPAM及其分散体系增稠，并可提高其高温稳定性；另外，GO-PAM由于PAM和GO是通过化学键合的方式连接的，由于GO-PAM上得PAM基团与HPAM发生相互作用，可以使GO-PAM稳定分散在HPAM溶液中，分散体系具有较高的稳定性。本申请中，采用经有机聚合物修饰的氧化石墨烯调节高温HPAM的粘稠度。可选地，所述经有机聚合物修饰的氧化石墨烯与氧化石墨烯的平均粒径比为1～5:1。可选地，所述经有机聚合物修饰的氧化石墨烯的平均粒径为100～500nm。可选地，所述调节物的制备方法包括：将含有氧化石墨烯和有机聚合物单体的混合物，进行聚合反应，即可得到所述调节物。可选地，所述氧化石墨烯的粒径为50～500nm。可选地，所述有机聚合物单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺的至少一种。优选地，有机聚合物单体为丙烯酰胺。优选地，所述调节物的制备方法包括：将含有氧化石墨烯和丙烯酰胺的混合物，进行聚合反应，即可得到所述调节物。可选地，聚合反应在引发剂存在的条件下进行。可选地，所述引发剂包括过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。可选地，聚合反应在引发剂和催化剂同时存在的条件下进行。可选地，催化剂包括四甲基乙二胺。例如，聚合反应在过硫酸铵和四甲基乙二胺存在的条件下进行。可选地，所述有机聚合物单体与氧化石墨烯的质量比为0.05～0.2：1。可选地，所述引发剂与有机聚合物单体的质量比为0.001～0.1：1。可选地，所述调节物的制备方法至少包括以下步骤：a)获得含有氧化石墨烯的分散液；b)将含有分散液和有机聚合物单体的混合物除氧，再加入引发剂；c)在引发剂的作用下，进行聚合反应，即可得到所述调节物。可选地，所述调节物的制备方法至少包括以下步骤：a-1)获得含有氧化石墨烯的分散液；b-1)将含有分散液和有机聚合物单体的混合物除氧，再加入过硫酸钠；c-1)将步骤b-1)中得到的溶液加热至50～100℃，聚合反应3～12h，离心分离，即可得到所述调节物。可选地，硫酸钠与有机聚合物单体的质量比为0.01～0.1。在一个具体的实施方式中，调节物的制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯分散于水中，制备得到粒径在50-500nm的分散液；向上述分散液中加入丙烯酰胺，丙烯酰胺的质量为氧化石墨烯质量的5％～20％；对上述混合溶液进行除氧操作，随后向其中加入过硫酸钠(为丙烯酰胺质量的1％～10％)；将上述反应液在50～100℃下反应3～12小时；反应结束后，待冷却后离心收集产物，将产物用水离心清洗3～10次即可制得GO-PAM。可选地，所述调节物的制备方法至少包括以下步骤：a-2)获得含有氧化石墨烯的分散液；b-2)将含有分散液和有机聚合物单体的混合物除氧，再加入过硫酸铵和四甲基乙二胺；c-2)将步骤b-2)中得到的溶液在紫外光照条件下，在25～50℃聚合反应3～12h，即可得到所述调节物。可选地，过硫酸铵与四甲基乙二胺的质量比例为0.1～2。可选地，过硫酸铵和四甲基乙二胺的质量与有机聚合物单体的质量之比为0.001～0.01：1。在一个具体的实施方式中，调节物的制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯分散于水中，制备得到粒径在50～500nm的分散液；向上述分散液中加入丙烯酰胺，丙烯酰胺的为氧化石墨烯质量的5％～20wt％；对上述混合溶液进行除氧操作，随后向其中加入过含有过硫酸铵(APS)和四甲基乙二胺(TMEDA)的引发剂(APS与TMEDA质量比例为0.1～2)，引发剂的质量为丙烯酰胺质量的0.1％～1％；将上述反应液在25～50℃下于紫外光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增稠剂，其特征在于，所述增稠剂包括HPAM和调节物；/n其中，所述调节物包括经有机聚合物修饰的氧化石墨烯；/n所述有机聚合物的结构单元中包含具有式Ⅰ所示结构式的基团；/n

【技术特征摘要】
1.一种增稠剂，其特征在于，所述增稠剂包括HPAM和调节物；
其中，所述调节物包括经有机聚合物修饰的氧化石墨烯；
所述有机聚合物的结构单元中包含具有式Ⅰ所示结构式的基团；



其中，R′、R″独立地选自H、C1～C6烷基、羟烷基中的任一种。


2.根据权利要求1所述的增稠剂，其特征在于，所述R′、R″独立地选自H、甲基、羟甲基中的任一种；
可选地，所述有机聚合物选自聚丙烯酰胺类化合物中的至少一种；
所述聚丙烯酰胺类化合物的化学式中包含如式II所示的结构单元：



R1、R2、R3独立地选自H、甲基、乙基或丙基；
可选地，所述经有机聚合物修饰的氧化石墨烯与氧化石墨烯的平均粒径比为1～5:1。


3.根据权利要求1所述的增稠剂，其特征在于，所述调节物的制备方法包括：
将含有氧化石墨烯和有机聚合物单体的混合物，进行聚合反应，即可得到所述调节物；
可选地，所述氧化石墨烯的粒径为50～500nm；
可选地，所述有机聚合物单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺的至少一种；
可选地，聚合反应在引发剂存在的条件下进行；
可选地，所述引发剂包括过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种；
可选地，所述有机聚合物单体与氧化石墨烯的质量比为0.05～0.2：1；
可选地，所述引发剂与有机聚合物单体的质量比为0.001～0.1：1。


4.根据权利要求3所述的增稠剂，其特征在于，所述调节物的制备方法至少包括以下步骤：
a)获得含有氧化石墨烯的分散液；
b)将含有分散液和有机聚合物单体的混合物除氧，再加入引...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈萍，俞波，
申请(专利权)人：宁波锋成先进能源材料研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33