系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵共聚物破乳剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵共聚物破乳剂及其制备方法。所述的破乳剂结构式为通过溶液聚合得到相应的具有不同相对分子质量、特征黏度的聚合物，进而得到一系列合适于水包油型乳化液的高效破乳剂。本发明专利技术的系列甲基烷基取代二烯丙基氯化铵聚合物作为破乳剂时，增强了破乳剂的表面活性，展现了对含油废水优异的破乳性能，破乳率最高可达97.74％，且在破乳条件相近时，优于市售破乳剂。优于市售破乳剂。

【技术实现步骤摘要】
系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵共聚物破乳剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵共聚物破乳剂及其制备方法，属于破乳剂


技术介绍

[0002]随着油田开采中新工艺技术的推行，油田乳化液中逐渐出现了强稳定性的O/W型乳状液，且占比仍在不断攀升，这成为了原油破乳分离的一大难点。在化学破乳中，高分子阳离子型破乳剂适用于乳状液界面膜具有负电性的乳状液，同时这类破乳剂往往兼具消毒、杀菌、抗静电等特性，是油田开采破乳脱水当中不可或缺的一份子。其中，由于高分子季铵盐型阳离子破乳剂稳定存在于碱性介质，适用于稀油乳状液的破乳。
[0003]作为一种典型的水溶性阳离子单体，二甲基二烯丙基氯化铵(N,N
‑
diallyl
‑
N
‑
dimethyl ammonium chlorid，简称DMDAAC)的分子内含有两个不饱和双键，可进行自身的均聚反应或与其他功能性单体共聚，以DMDAAC为基的聚合物在破乳剂的配方中也较为常见。然而DMDAAC自身的结构致使其在亲脂方面的应用受到限制，例如在对有机含油废水的破乳上存在劣势。基于此，为了改善该类二烯丙基类季铵盐聚合物的性质，增强亲脂性，拓展其应用范围，国内外的研究者相继开展了以DMDAAC结构为基础的单体结构改性研究。至今为止有代表性的研究工作如下。
[0004]文献1(Hossein Mahdavi,Mahdi Mahmoudian.Synthesisand applicationsof cross
‑
linked poly(diallyl dimethylammonium chloride)and its derivative copolymersas efficient phase transfer catalyst for nucleophilic substitution reactions[J].Chinese Journal of Polymer Science,2011,29(02):165
‑
172.)首先合成了甲基烷基二烯丙基碘化铵(烷基分别是丁基、己基、辛基和十二烷基)，再采用离子交换法制备出甲基烷基二烯丙基氯化铵，进而以N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，分别制备了各单体与DMDAAC的交联共聚物，但制备过程中碘离子的残留，一定程度上有碍于聚合反应的进行。
[0005]文献2(杨魁.二烯丙基甲基取代基氯化铵的结构对其聚合反应活性的影响[D].江苏:南京理工大学,2014.)合成了系列DMDAAC改性单体(取代基分别为丙基、戊基、苄基、对甲基苄基和对硝基苄基)及相应的均聚物，研究了各单体的均聚反应动力学，得到取代基的结构对单体聚合反应活性的影响规律。该文献对系列二烯丙基甲基取代基氯化铵的聚合活性进行了横向比较，为拓展应用性能DMDAAC单体改性聚合物研究奠定了基础。
[0006]文献3(张秀娟.聚甲基烷基二烯丙基氯化铵的制备及其构效关系研[D].南京理工大学,2018.)仅对DMDAAC季铵氮上其中一个取代基进行烷基改性，取代基分别为丙基、戊基和庚基，分别研究了这三种二烯丙基类单体均聚物的制备及其构效关系。同时，将烷基取代基与其均聚产物的相对分子质量相关联，研究聚甲基烷基二烯丙基氯化铵作用于O/W型模拟含油废水的破乳性能的构效关系，达到的最佳破乳工艺为投加量5.0g
·
L
‑1，破乳率达到
95.6％。
[0007]上述的研究工作肯定了DMDAAC单体与其烷基改性单体共聚的可行性，以及以此提高DMDAAC类聚合物破乳性能的方法，但在提高其相对分子质量，特别是制备满足高破乳需求的系列化改性共聚物方面未见持续深入的研究报道。由于改性DMDAAC所引入的基团往往会阻碍后续聚合物的制备，使得改性单体的聚合难度增加。所以从合成角度出发，在如何改善DMDAAC亲脂性的同时，维系聚合物中较高单体转化率与相对分子质量，以满足应用需要，成为该领域研究新的热点和重点。

技术实现思路

[0008]针对DMDAAC类聚合物现有的应用限制，本专利技术提供系列相对分子质量、特征黏度不同的系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵共聚物破乳剂及其制备方法，该破乳剂为亲脂性高、破乳效果好的阳离子二烯丙基高分子破乳剂。
[0009]本专利技术所述的系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵共聚物破乳剂，结构式如下：
[0010]特征黏度为0.8～3.0dL
·
g
‑1。
[0011]本专利技术所述的系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵共聚物破乳剂的制备方法，包括以下的步骤：
[0012]将DMDAAC和甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵混合，氮气氛围下，一次性加入水溶性引发剂溶液和金属离子螯合剂溶液，加蒸馏水调节单体的起始质量分数55％～80％，搅拌混合均匀，采用三步升温法加热反应液，保温聚合，精制获得甲基烷基取代二烯丙基氯化铵聚合物胶体，胶体经粉碎造粒，烘干，获得特征黏度([η])为0.8～3.0dL
·
g
‑1的二烯丙基甲基烷基取代氯化铵聚合物干粉；所述的甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵选自甲基丙基二烯丙基氯化铵、甲基戊基二烯丙基氯化铵或甲基庚基二烯丙基氯化铵，对应的水溶性引发剂的质量分别为总单体质量的0.65％～1.80％、0.65％～2.20％和0.65％～2.80％。
[0013]优选地，甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵与DMDAAC的摩尔比为9:1～1:9，更优选为5:5。
[0014]本专利技术所述的水溶性引发剂为本领域常用的水溶性引发剂，例如过硫酸铵(APS)、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(VA
‑
044)、偶氮二异丁基脒盐酸盐(V
‑
50)中的一种或几种。
[0015]优选地，金属离子螯合剂选自乙二胺四乙酸四钠或乙二胺四乙酸二钠，占总单体质量分数的0.0030％～0.0150％。
[0016]优选地，三步升温法的具体反应条件为：温区依次为45～55℃，50～65℃和72～85℃，各温区的保温聚合时间均为3.0
±
0.5h。
[0017]优选地，烘干方法为：在80～100℃下的流化床或真空干燥箱烘干，烘干时间为6.0
±
0.5h。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0019]本专利技术的系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵改性聚合物为一种高分子季铵盐破乳剂，兼具消毒、杀菌、抗静电等特性；相较于典型的DMDAAC聚合物，其制备工艺简便，且系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵改性聚合物对破乳温度及投加量的要求更低，同时保持相当或者更优的破乳效果。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例对本专利技术作进一步详述。
[0021]实施例1
[0022]在聚合反应器中加入n(DMDAAC):n(甲基丙基二烯丙基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵共聚物破乳剂，其特征在于，结构式如下：特征黏度为0.8～3.0dL
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‑1。2.根据权利要求1所述的系列甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵共聚物破乳剂的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：将DMDAAC和甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵混合，氮气氛围下，一次性加入水溶性引发剂溶液和金属离子螯合剂溶液，加蒸馏水调节单体的起始质量分数55％～80％，搅拌混合均匀，采用三步升温法加热反应液，保温聚合，精制获得甲基烷基取代二烯丙基氯化铵聚合物胶体，胶体经粉碎造粒，烘干，获得特征黏度([η])为0.8～3.0dL
·
g
‑1的二烯丙基甲基烷基取代氯化铵聚合物干粉；所述的甲基烷基取代基二烯丙基氯化铵选自甲基丙基二烯丙基氯化铵、甲基戊基二烯丙基氯化铵或甲基庚基二烯丙基氯化铵，对应的水溶性引发剂的质量分别为总单体质量的0.65％～1.80％、0.65％～2.20％和0.65％～2.80％。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾旭，王梅颖，彭文惠，江欣晨，张秀娟，沈程昊，张跃军，徐枭，赵晓蕾，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：