高粘度聚阴离子纤维素的制备方法技术

本发明专利技术公开了高粘度聚阴离子纤维素的制备方法。该制备方法以精制棉为纤维素原料，包括的步骤有纤维素的碱化、纤维素的加醚化剂混合、纤维素的醚化、中和洗涤、产品的后处理；所述的制备方法还包括交联反应步骤，所述交联反应步骤是在所述纤维素的醚化和所述中和洗涤步骤之间进行，所述交联反应步骤是将交联剂Ｎ，Ｎ′－亚甲基双丙烯酰胺加入到聚阴离子纤维素中进行交联反应。本发明专利技术解决了现有的聚阴离子纤维素的制备方法得到的聚阴离子纤维素粘度低、耐盐性差、滤失量高的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚阴离子纤维素的制备方法，特别涉及一种。
技术介绍
聚阴离子纤维素(PAC)具有增稠、悬浮、分散、保失水等杰出性能，在众多的工业 部门被广泛应用，主要被用作盐水中的增稠剂，尤其在大陆架和海洋石油开采所使用的泥 浆处理剂中，用于钻井、完井、固井及压裂等工艺，表现十分出色。随着石油勘探领域的扩 大和钻井深度的增加，钻遇地层日趋复杂，需要各种各样的泥浆处理剂，所以对聚阴离子纤 维素的质量要求不断提高，要求聚阴离子纤维素具有高粘度，耐盐性、抗钙性及抗温性等特 点。按照传统方法生产的产品普遍存在取代均勻性不够，透明度溶液流变性、抗腐能力不够 理想，且耐盐性、耐温性差的特点。为了提高产品质量，人们采取了诸如纤维素粉碎、排空去 氧和氮气密封、加大溶媒液比、添加抗氧剂等方法，以得到聚合度均勻、高取代度和取代度 均勻的产品。此外，微交联也是纤维素及其衍生物功能化改性的方便途径之一。采用适当的交 联剂，并控制交联度，可显著提高纤维素的聚合度，在不破坏其活性的前提下，提高产品的 性能。目前对聚阴离子纤维素微交联的研究已经进行了一系列的报道乙二醛使聚阴离子 纤维素进行微交联，因为乙二醛的微交联主要是处理非离子型纤维素醚，而对阴离子型纤 维素醚的处理并不理想；也有使用铝盐对聚阴离子纤维素进行微交联的技术，该技术不仅 要形成高分子溶液，而且要加入铝盐螯合剂，所以该技术不够方便；环氧氯丙烷与羟基交联 的反应需在较高的温度下进行，反应时间长，反应程度不易控制，对于聚阴离子纤维素的微 交联的效果并不是很理想。总之，这些交联剂在提高聚阴离子纤维素的质量方面都有各自 的缺陷。公开号为CN101067002A，公开日为2007年11月7日的中国专利技术专利申请公开了一种捏合法制备聚阴离子纤维素的方法。该方法的技术方案为1)纤维素的碱化预先冷却捏合机。40% 50%的氢氧化钠溶液和质量浓度不小 于90%的有机溶剂以一定比例混合，在10 35分钟内通过喷管喷淋在捏合机中不断搅动 的纤维素上，控制碱化温度在5 35°C，碱化时间0. 5 3. 0小时，使纤维素充分润胀、活 化，以期得到碱化均勻的碱纤维素。纤维素与有机溶剂的质量比为1 1 5，有机溶剂可以是异丙醇、乙醇、甲醇、异 丙醇/乙醇、异丁醇等。纤维素与碱金属氢氧化物的质量比为1 0.4 1.2。2)纤维素的转移碱化反应结束后，5 35°C下通过捏合机中的喷酸管均勻喷洒 氯乙酸/有机溶剂溶液，氯乙酸/有机溶液的浓度为50% 70%。搅拌均勻后，出料到犁 式反应釜中。纤维素与氯乙酸的质量比为1 0.5 1.2，加氯乙酸溶液的时间为20 40 分钟。3)纤维素的醚化物料到犁式反应釜中，通过加套勻速加热，开始醚化反应，醚化反应温度为45 80°C，反应时间为40 180分钟。4)中和及后处理反应结束后，无需降温，直接用洗涤介质洗涤物料至中和釜，用醋酸或盐酸中和体系中过量的碱，离心、洗涤、干燥。洗涤介质可以是甲醇、乙醇或异丙醇； 冲洗用洗涤介质可以含一定浓度的无机盐或不含无机盐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种，以解决现有的聚 阴离子纤维素的制备方法得到的聚阴离子纤维素粘度低、耐盐性差、滤失量高的问题。 本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题，达到本专利技术的目的。，该制备方法以精制棉为纤维素原料，包括的 步骤有a)纤维素的碱化；b)纤维素的加醚化剂混合；C)纤维素的醚化；d)中和洗涤；e)产品的后处理；所述制备方法还包括交联反应步骤，所述交联反应步骤在所述步骤C)纤维素的 醚化和所述步骤d)中和洗涤之间进行，所述交联反应步骤是将交联剂N，N'-亚甲基双丙 烯酰胺加入到聚阴离子纤维素中进行交联反应。本专利技术选择了 N，N'-亚甲基双丙烯酰胺对聚阴离子纤维素(PAC)进行微交联， 由于这种交联剂活性比较高，与纤维素羟基反应速度快，反应容易控制，所以N，N'-亚甲 基双丙烯酰胺作为交联剂对聚阴离子纤维素进行微交联更为有效，这种微交联提高了聚阴 离子纤维素取代基分布的均勻性，提高了聚阴离子纤维素的粘度。本案专利技术人还意外地发 现，使用N，N'-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂还提高了聚阴离子纤维素的应用性能，特别 是提高了聚阴离子纤维素滤失量、耐盐性。用N，N' _亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂进行 交联反应得到的高粘度聚阴离子纤维素，和空白样品相比，粘度提高了一倍左右，且滤失量 不超过15ml，在饱和盐水中的表观粘度高于32mpa *s。本方法采用先羧甲基化后交联的工 艺过程，成功地制备了一种高粘度聚阴离子纤维素，本产品属于聚阴离子纤维素产品，可以 用于石油钻井液以及石油开采等领域。本专利技术的第一个优选的技术方案是，所述交联反应的温度控制在40°C -65 所述交联反应的时间控制在30min-80min，所述交联剂的量控制为精制棉重量的 0. 75% -1. 5%。本专利技术的第二个优选的技术方案是，在所述步骤a)纤维素的碱化中，通N2保护纤 维素。本案专利技术人实验发现，通N2保护纤维素减少了纤维素的氧化降解，有助于提高产品 的粘度，也有助于制备比较均勻的纤维素醚，本技术方案中通N2保护对N2压强没有一定的 特殊要求，只要反应能在惰性气体保护下反应即可。本专利技术的第三个优选的技术方案是，所述制备方法还包括纤维素的二次碱化 步骤，所述纤维素的二次碱化步骤在所述步骤b)纤维素的加醚化剂混合和所述步骤C) 纤维素的醚化之间进行，所述纤维素的二次碱化步骤的温度为15°C -40°C，碱化时间为10min-30min，所述纤维素的二次碱化步骤所用液碱的重量占所述步骤a)纤维素的碱化和所述纤维素的二次碱化步骤所用液碱的总重量的10% -40%,液碱的浓度为45% -52%。二 次碱化有助于纤维素碱化充分，有助于提高反应的均勻性和提高产品的取代度。进一步，在 所述纤维素的二次碱化步骤中，通N2保护纤维素。附图说明图1是具体实施方式中所述的的流程图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。参见图1。，具体包括以下步骤1)、预混在捏合机里，加入固碱、液碱和酒精，预混10min-30min，使固碱基本上 溶解在液碱和酒精中。采用两种物质形态的碱，主要是为了控制反应中的水分，减少副反应 的发生。2)、投料预混结束后，将已撕碎的精制棉投入到捏合机中，精制棉的平均聚合度 为 2000-4000。3)、纤维素的碱化通过喷淋的方式将液碱和酒精加入到捏合机中，进行纤维 素的碱化，整个碱化过程中通冷却水控制温度在15°C _401，通队保护，碱化时间为 30min_80mino4)、纤维素的加醚化剂混合通过喷淋的方式将氯乙酸酒精溶液加入到捏合机 中，捏合10min-30min，氯乙酸酒精溶液的浓度为65% -75%，氯乙酸与精制棉的质量比为 0. 95-1. 2。5)、纤维素的二次碱化通过喷淋的方式将液碱加入到捏合机中，进行纤维素的 二次碱化，整个二次碱化过程中通冷却水控制温度在15°C _401，通队保护，碱化时间为 10min-30min，纤维素的二次碱化步骤所用液碱的重量占纤维素的碱化和纤维素的二次碱 化步骤所用液碱的总重量的10% -40%。6)、纤维素的醚化醚化反应的温度控制在70°C _85°本文档来自技高网...

【技术保护点】
高粘度聚阴离子纤维素的制备方法，该制备方法以精制棉为纤维素原料，包括的步骤有：　　ａ）纤维素的碱化；　　ｂ）纤维素的加醚化剂混合；　　ｃ）纤维素的醚化；　　ｄ）中和洗涤；　　ｅ）产品的后处理；　　其特征在于：所述制备方法还包括交联反应步骤，所述交联反应步骤在所述步骤ｃ）纤维素的醚化和所述步骤ｄ）中和洗涤之间进行，所述交联反应步骤是将交联剂Ｎ，Ｎ′－亚甲基双丙烯酰胺加入到聚阴离子纤维素中进行交联反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁长光，王文涛，朱宏彬，袁和平，丁长银，聂熙金，
申请(专利权)人：上海长光企业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]