申请日2014.01.23
公开(公告)日2015.12.02
IPC分类号C08F220/56; C02F1/56; C08F2/32; C08F216/14
摘要
本发明公开了一种阳离子聚合物的制备方法。所述阳离子聚合物的结构式如式Ⅰ所示;该方法包括如下步骤：(1)3-丁烯-1-醇与氢氧化钠进行反应得到3-丁烯-1-醇钠;(2)六甲基氯胍与所述3-丁烯-1-醇钠进行反应得到阳离子单体三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐，如式Ⅱ所示，(3)在乳化剂和引发剂存在的条件下，丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐经反相乳液聚合即得式Ⅰ所示的阳离子聚合物。本发明方法制备的阳离子聚合物可作为一种有机絮凝剂，具有水溶性好、使用方便等特点，特别适用于解决由于稠油油田产出的含油污水中乳化油、固悬物去除率低的问题。此外，该絮凝剂还具有浮渣生成量少，浮渣中含水率低、含油率高的优点。
权利要求书
1.式Ⅰ所示阳离子聚合物的制备方法，包括如下步骤：
式Ⅰ中，m为数均聚合度时，为2888～4129之间的自然数，n为数均聚合度时，为7684～27280之间的自然数;
m为重均聚合度时，为4393～6397之间的自然数，n为重均聚合度时，为11686～44601的自然数;
(1)3-丁烯-1-醇与氢氧化钠进行反应得到3-丁烯-1-醇钠;
(2)六甲基氯胍与所述3-丁烯-1-醇钠进行反应，加入浓盐酸成盐，得到阳离子单体三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐，如式Ⅱ所示，
所述六甲基氯胍与所述3-丁烯-1-醇钠的摩尔比为1：1;
所述反应的温度为10～25℃，时间为3～6小时;
(3)在乳化剂和引发剂存在的条件下，丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐经反相乳液聚合即得式Ⅰ所示的阳离子聚合物;
所述反相乳液聚合反应的温度为45℃，时间为4小时;
所述反相乳液聚合反应在惰性气体氛围中进行。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐的摩尔比为63～85：15～37。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述反相乳液聚合反应的溶剂为水和有机溶剂的混合物;
所述水为去离子水，所述有机溶剂为环己烷;
所述水与所述有机溶剂的质量比为1：2.7;
所述丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐的总加入量为所述反相乳液聚合反应的水相质量的44%，所述水相为所述水、所述丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐的混合物。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述乳化剂为山梨糖醇酐油酸酯和/或失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚;
所述乳化剂的加入量为所述反相乳液聚合反应的油相质量的10%，所述油相为所述有机溶剂与所述乳化剂的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述引发剂为过硫酸钾/亚硫酸氢钠氧化还原体系，过硫酸钾与亚硫酸氢钠的质量比为3：1;
所述引发剂的加入量为所述丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐总质量的0.1%～0.5%。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述阳离子聚合物为下述3种中的任一种：
1)所述阳离子聚合物的阳离子度为10.07%，特性粘数为855.9mL/g，数均分子量为2.931×106g/mol，重均分子量为4.792×106g/mol;
2)所述阳离子聚合物的阳离子度为18.76%，特性粘数为930.8mL/g，数均分子量为2.612×106g/mol，重均分子量为4.046×106g/mol;
3)所述阳离子聚合物的阳离子度为27.32%，特性粘数为983.4mL/g，数均分子量为1.484×106g/mol，重均分子量为2.257×106g/mol。
说明书
一种阳离子聚合物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阳离子聚合物的制备方法，属于高分子材料合成领域。
背景技术
随着渤海油田稠油开采程度和采出液中含聚浓度增大，污水水量、水质变化大， 稠油密度较大、酸值较高，油水密度差小，乳化严重，对处理工艺流程及药剂要求较 高，用常规无机絮凝剂很难得到有效处理。在现有污水处理工艺一级沉降二级过滤流 程条件下，要想提高污水处理效果，则必须筛选或研制出针对性强，且效果好的絮凝 剂，以保证稠油污水处理达标回注。
有机絮凝剂与无机絮凝剂相比，具有投量小、絮凝能力强、除油效果好、产生的 浮渣量少等特点。美国、日本及欧洲等工业发达国家早在60年代初就着手有机絮凝剂 的研制和开发工作，许多炼油厂的污水处理都使用有机絮凝剂。有机絮凝剂的生产厂 有数百家，其产品种类繁多、商品牌号齐全、应用范围广泛，有机高分子絮凝剂的合 成已成为精细化工领域的重要学科。目前国内工业用絮凝剂以阳离子聚丙烯酰胺为主， 分子量较高，从几十万到几百万，属于低电荷、高分子量型絮凝剂，絮凝效果好，但 在水中溶解速度较慢，一般商品以粉剂和乳剂出售，使用起来比较困难，需要解决较 特殊的投药设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种阳离子聚合物的制备方法。
式Ⅰ所示阳离子聚合物的制备方法，包括如下步骤：
式Ⅰ中，m为数均聚合度时，为2888～4129之间的自然数，n为数均聚合度时， 为7684～27280之间的自然数;
m为重均聚合度时，为4393～6397之间的自然数，n为重均聚合度时，为 11686～44601的自然数;
所述阳离子聚合物的分子质量分布指数为1.5～1.7;
(1)3-丁烯-1-醇与氢氧化钠进行反应得到3-丁烯-1-醇钠;
(2)六甲基氯胍与所述3-丁烯-1-醇钠进行反应得到阳离子单体三(二甲氨基)甲基 -3-丁烯基醚盐酸盐，如式Ⅱ所示，
(3)在乳化剂和引发剂存在的条件下，丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3-丁烯 基醚盐酸盐经反相乳液聚合即得式Ⅰ所示的阳离子聚合物。
上述的制备方法中，步骤(2)中，所述六甲基氯胍与所述3-丁烯-1-醇钠的摩尔 比为1：1;
所述反应的温度为10～25℃，时间为3～6小时。
上述的制备方法中，步骤(3)中，所述丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3- 丁烯基醚盐酸盐的摩尔比可为63～85：15～37，具体可为63：21、63：37或85：15。
上述的制备方法中，步骤(3)中，所述反相乳液聚合反应的溶剂为水和有机溶 剂的混合物;
所述水可为去离子水，所述有机溶剂可为环己烷;
所述水与所述有机溶剂的质量比可为1：2.7;
所述丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐的总加入量可为所述 反相乳液聚合反应的水相质量的44%，所述水相为所述水、所述丙烯酰胺与所述三(二 甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸盐的混合物。
上述的制备方法中，步骤(3)中，所述乳化剂为山梨糖醇酐油酸酯(Span-80) 和/或失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween-80);
所述乳化剂的加入量可为所述反相乳液聚合反应的油相质量的10%，所述油相为 所述有机溶剂与所述乳化剂的混合物。。
上述的制备方法中，步骤(3)中，所述引发剂为过硫酸钾/亚硫酸氢钠氧化还原 体系，过硫酸钾与亚硫酸氢钠的质量比可为3：1;
所述引发剂的加入量可为所述丙烯酰胺与所述三(二甲氨基)甲基-3-丁烯基醚盐酸 盐总质量的0.1～0.5%，如0.2%。
上述的制备方法中，步骤(3)中，所述反相乳液聚合反应的温度可为45℃，时 间可为4小时。
上述的制备方法中，步骤(3)中，所述相乳液聚合反应在惰性气体氛围中进行。
本发明提供的方法制备的阳离子聚合物可为下述3种中的任一种：
1)所述阳离子聚合物的阳离子度为10.07%，特性粘数为855.9mL/g，数均分子 量为2.931×106g/mol，重均分子量为4.792×106g/mol;
2)所述阳离子聚合物的阳离子度为18.76%，特性粘数为930.8mL/g，数均分子 量为2.612×106g/mol，重均分子量为4.046×106g/mol;
3)所述阳离子聚合物的阳离子度为27.32%，特性粘数为983.4mL/g，数均分子 量为1.484×106g/mol，重均分子量为2.257×106g/mol。
本发明提供的方法制备的阳离子聚合物可作为一种有机絮凝剂，具有水溶性好、 使用方便等特点，特别适用于解决由于稠油油田产出的含油污水中乳化油、固悬物去 除率低的问题。此外，该絮凝剂还具有浮渣生成量少，浮渣中含水率低、含油率高的 优点。
