水溶性纳米片接枝共聚的耐温耐盐聚合物及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种水溶性纳米改性聚合物，属于聚合物制备技术领域。所述水溶性纳米改性聚合物在纳米材料表面接枝共聚物；所述聚合物的单体为亲水单体；所述亲水单体包括丙烯酰胺单体和2

【技术实现步骤摘要】
水溶性纳米片接枝共聚的耐温耐盐聚合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚合物制备
，具体涉及一种通过纳米片接枝共聚的耐温耐盐聚合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]普通聚丙烯酰胺(PAM)水溶液在室温下粘度保留率很好。但是在高矿化度的水溶液中粘度明显下降，随着体系温度的升高，其粘度将进一步下降，甚至沉淀析出；生产一种具有耐温耐盐性的聚丙烯酰胺将有非常广阔的应用前景，比如在高矿化度尤其是高二价金属离子油藏条件下的驱油剂就需要良好的耐温耐盐性能，这便给聚丙烯酰胺提出了耐温耐盐的要求。
[0003]中国专利技术专利申请公开说明书CN 103739775 A公开的方案是通过向聚合物合成体系里添加TB
‑
2000、萜烯酚醛树脂、乙酰胺等物质来提高聚合物的耐温耐盐性能。其中通过添加萜烯酚醛树脂改善聚合物的耐温耐盐性能是非常好的办法，因为萜烯酚醛树脂本身就具有耐温、耐酸碱、耐老化等优良性能，又含有极性集团，具有很强的粘结力，通常用作各类胶黏剂。添加萜烯酚醛树脂很大程度是通过物理的方法通过对聚合物分子粘结交联，最终达到耐温耐盐的优良性能，然而，该种方式的水溶性差，非化学角度改善聚合物的耐温耐压性能。

技术实现思路

[0004]针对上述不足本专利技术提供一种通过纳米片接枝共聚的耐温耐盐聚合物及其制备方法，该方法制备的聚合物具备耐温耐压的性能，且具有良好的水溶性。
[0005]本专利技术一方面本专利技术提供一种水溶性纳米改性聚丙烯酰胺类聚合物，所述水溶性纳米改性聚丙烯酰胺类聚合物经在纳米二氧化硅材料表面接枝共聚物制备；所述聚合物的单体为亲水单体；所述亲水单体包括丙烯酰胺单体和2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠单体；所述纳米材料包括硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅；所述丙烯酰胺单体与2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸单体的比例为7:8～23:2。
[0006]可选地，所述亲水单体的共聚方式为自由基共聚；所述聚合物单体排列方式为无规排列。
[0007]可选地，所述水溶性纳米改性聚合物的固含量为15～25％。
[0008]可选地，所述纳米材料的粒径为70～150nm。
[0009]可选地，所述纳米材料的微观形貌优选为颗粒状或片状。
[0010]所述硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅的获得方法包括：
[0011](1)将含有硅烷偶联剂的原料溶解在溶剂中，得到溶液I；
[0012](2)搅拌所述溶液I，水解，得到溶液II；
[0013](3)向所述溶液II中加入纳米二氧化硅，反应，然后经分离，洗涤，干燥，得到所述
硅烷偶联改性的二氧化硅。
[0014]步骤(1)中，所述溶剂选自乙醇、甲醇、乙二醇中的至少一种；硅烷偶联剂KH570与溶剂的质量比例为1:150～1:300；
[0015]步骤(2)中，在60℃～80℃下，搅拌的速度为300～500r/min；所述水解的时间为3～5小时；
[0016]步骤(3)中，所述纳米二氧化硅与所述硅烷偶联剂的质量比为2:1～3:1；反应的温度为60～80℃，反应时间为3～5小时。
[0017]另一方面本专利技术提供上述水溶性纳米改性聚丙烯酰胺类聚合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将含有亲水单体和纳米材料的混合物料I混合、pH调节至6～10，除氧后加入引发剂，进行反应I，得到包含所述水溶性纳米改性聚合物的物料。
[0018]可选地，所述亲水单体、纳米材料、引发剂的质量比为40000:1:120～10000:1:120；
[0019]可选地，所述反应I的初始温度为0～20℃，反应时间为3～10h；除氧优选采用通非活性气体的方式。
[0020]可选地，所述亲水单体中，丙烯酰胺单体与2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸钠的比例为7:8～23:2；所述丙烯酰胺单体中丙烯酰胺的含量为88～95％。
[0021]可选地，所述引发剂包括氧化还原类引发剂和偶氮类引发剂；氧化还原类引发剂中的氧化剂优选为过硫酸钾、过硫酸铵；
[0022]氧化还原类引发剂中的还原剂优选为亚硫酸氢钠；
[0023]所述引发剂中，氧化还原引发剂与偶氮类引发剂的比例为1:2～1:5。
[0024]优选地，所述混合物料I中还含有助剂，所述助剂与亲水单体的质量比为1:100～1:200。
[0025]优选地，所述助剂包括尿素和乙二胺四乙酸二钠；优选所述尿素和乙二胺四乙酸二钠的质量比为10:1～4:1。
[0026]再一方面本专利技术还提供上述水溶性纳米改性聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0027]a将包含丙烯酰胺单体、纳米材料、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸钠单体、尿素、乙二胺四乙酸二钠的物料与水混合后，得到包含混合物A的物料；
[0028]b将包含混合物A的物料pH调节至6～10，加入包含偶氮类引发剂的物料，除氧后，加入包含氧化剂的物料、包含还原剂的物料，进行反应I，得到包含所述水溶性纳米改性聚合物的物料。优选地，pH的调节上限选自10、9、8、7，下限选自6、7、8、9。优选所述pH调节采用碱性溶液，所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液。
[0029]所述步骤a中，丙烯酰胺单体和2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸钠的总质量占水的质量的15％～25％；
[0030]优选地，所述丙烯酰胺单体(AM)和2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸钠(AMPS
·
Na)总质量占水的质量的上限选自25％、24％、23％、22％、21％、20％、19％、18％、17％，下限选自15％、16％、17％、18％、19％。
[0031]进一步地，所述2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸钠的用量为水的质量的2～8％。
[0032]所述2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸钠的质量占水的质量的上限选自8％、7％、6％、5％、4％，下限选自2％、3％、4％、5％、6％。
[0033]进一步地，每100g水中加入0.01g
‑
0.05g纳米材料，每100g水中加入0.24
‑
4.8g尿素，每100g水中加入0.001
‑
0.1g偶氮类引发剂、每100g水中加入0.01
‑
0.1g氧化剂、每100g水中加入0.01
‑
0.1g还原剂。
[0034]所述步骤b中，反应I的初始温度为0～20℃，反应时间为3～10h；除氧优选采用通非活性气体的方式；优选地非活性气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种。
[0035]进一步地，所述的聚合反应的初始温度为0～20℃，反应时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性纳米改性聚丙烯酰胺类聚合物，其特征在于，所述水溶性纳米改性聚丙烯酰胺类聚合物经在纳米二氧化硅材料表面接枝共聚物制备；所述聚合物的单体为亲水单体；所述亲水单体包括丙烯酰胺单体和2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠单体；所述纳米材料为硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅；所述丙烯酰胺单体与2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸单体的比例为7:8～23:2。2.根据权利要求1所述的水溶性纳米改性聚合物，其特征在于，所述亲水单体的共聚方式为自由基共聚；所述聚合物单体排列方式为无规排列；所述水溶性纳米改性聚合物的固含量为15～25％；所述纳米材料的粒径为70～150nm；所述纳米材料的微观形貌优选为颗粒状或片状。3.一种权利要求1或2所述水溶性纳米聚丙烯酰胺类改性聚合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将含有亲水单体和纳米材料的混合物料I混合、pH调节至6～10，除氧后加入引发剂，进行反应I，得到包含所述水溶性纳米改性聚合物的物料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述亲水单体、纳米材料、引发剂的质量比为40000:1:120～10000:1:120；所述反应I的初始温度为0～20℃，反应时间为3～10h；除氧优选采用通非活性气体的方式；优选，所述亲水单体中，丙烯酰胺单体与2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸钠的比例为7:8～23:2；优选，所述反应单体中丙烯酰胺的含量为88～95％。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括氧化还原类引发剂和偶氮类引发剂；氧化还原类引发剂中的氧化剂优选为过硫酸钾、过硫酸铵；氧化还原类引发剂中的还原剂优选为亚硫酸氢钠；所述引发剂中，氧化还原引发剂与偶氮类引发剂的比例为1:2～1:5；优选地，所述混合物料I中还含有助剂，所述助...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凌，方黎明，邓青春，俞波，田玉芹，
申请(专利权)人：宁波锋成先进能源材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：