一种具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物，由聚丙烯酰胺以及双氨配位试剂所组成。本发明专利技术提供的聚丙烯酰胺组合物中包括含硼的聚丙烯酰胺以及含氨基的配位试剂，通过二者的配位作用可以形成特殊的配位交联结构，因而可以有效补充聚丙烯酰胺在水溶液中形成的网络结构，强化聚丙烯酰胺分子链之间的相互作用，由此可明显增强其溶液的增粘能力和抗剪切能力。本发明专利技术提供的聚丙烯酰胺组合物性能优异，而且制备方法简便，无需高昂成本，因而具有广阔的应用前景。有广阔的应用前景。有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物


[0001]本专利技术涉及聚丙烯酰胺领域，具体涉及一种具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物。

技术介绍

[0002]水溶性高分子聚丙烯酰胺是重要的化工产品之一，主要用于水处理、原油开采、造纸、增稠等多种领域。聚丙烯酰胺的使用主要是依赖其强的对水溶液增粘的能力，而这种能力则来源于聚丙烯酰胺较高的分子量和优异的亲水性。因此，对聚丙烯酰胺增粘能力要求的不断提高是提高其应用性能的必然之路。但是聚丙烯酰胺是柔性链，在剪切的作用下，容易解缠结，进而造成粘度下降，因此如何增强其聚合物溶液的网络结构、提高粘度就成了研究关注的热点。
[0003]在聚丙烯酰胺的聚合物链上引入疏水基团是目前的研究中取得较大突破的一个点，其原理是通过在聚合物链上引入疏水侧链，使得聚丙烯酰胺水溶液中出现类似胶束的疏水缔合结构，进而形成一种交联点，由此来提高溶液的抗剪切性能。但是这样一来，疏水缔合型聚丙烯酰胺的亲水性受到了影响，因此溶解条件要更为苛刻。
[0004]因此，如何有效补充聚丙烯酰胺溶液中的网络结构，进而提高其增粘能力和抗剪切能力，成了目前研究中的难点。

技术实现思路

[0005]为了解决聚丙烯酰胺产品在增粘、抗剪切等方面的不足，本专利技术的目的是提供一种具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物，通过聚丙烯酰胺分子链上的硼与双氨配位试剂的配位作用，因而能够在聚合物分子链之间形成一种剪切后可恢复的配位交联结构，进而能够有效补充聚合物水溶液中的网络结构，由此显著提高了聚丙烯酰胺产品的增粘能力和抗剪切能力。
[0006]本专利技术提供的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物由聚丙烯酰胺以及双氨配位试剂所组成，其中，按重量份计，形成所述聚丙烯酰胺的共聚单体包括：20～60份丙烯酰胺、0.5～10份含硼共聚单体以及1～15份其他共聚单体，所述含硼共聚单体选自4
‑
乙烯基苯硼酸、3
‑
乙烯基苯硼酸、2
‑
乙烯基苯硼酸中的一种或多种，所述其他共聚单体选自阴离子单体、阳离子单体、非离子单体中的一种或多种；所述双氨配位试剂与所述含硼共聚单体的摩尔比为1～1.2：1，其选自1,10
‑
二氨基癸烷、1,11
‑
二氨基十一烷、1,12
‑
二氨基十二烷中的一种或多种。本专利技术提供的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物中包括含硼的聚丙烯酰胺以及含有两个端氨基的配位试剂，硼原子上带有一个空轨道，而氨基中则含有含孤对电子的氮原子。如图1所示，当聚丙烯酰胺溶解在水中形成聚合物溶液时，硼原子上的空轨道会与氮原子上的孤对电子相互配位，形成一种可以剪切破坏又可以恢复的交联结构，进而能够强化分子间的相互作用、提高聚合物水溶液中的网络强度，因此能够显著提高聚丙烯酰胺产品在水溶液中的粘度，同时也能够提高聚合物溶液的抗剪切性能，由此提供了一
种新型的、性能优异的聚丙烯酰胺产品。
[0007]本专利技术提供的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物中，所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为1000～3000万。在一些优选的实施方式中，所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为1000～2000万。在一些更优选的实施方式中，所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为1300～2000万。
[0008]本专利技术提供的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物中，所述含硼共聚单体、双氨配位试剂等原料可以为市售产品，也可以参照现有文献制备。
[0009]在一些优选的实施方式中，按重量份计，所述聚丙烯酰胺包括以下共聚单体：30～50份丙烯酰胺、1～5份含硼共聚单体以及5～10份其他共聚单体。
[0010]本专利技术提供的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物中，所述阴离子单体、阳离子单体、非离子单体可以为制备聚丙烯酰胺产品时所使用的常见任意种类。
[0011]在一些优选的实施方式中，所述阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸、对乙烯基苯磺酸、马来酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸及它们各自的碱金属盐和铵盐中的一种或多种。
[0012]在一些优选的实施方式中，所述阳离子单体选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或多种。
[0013]在一些优选的实施方式中，所述非离子单体选自二甲基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种。
[0014]在一些优选的实施方式中，所述具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物通过以下过程制备：S1：将所述丙烯酰胺、含硼共聚单体以及其他共聚单体加入至水中（例如50～80份去离子水，优选60～70份去离子水）配制成聚合液，并调节pH值为6～8之间（例如使用NaOH溶液进行调节）；S2：控制所述聚合液的温度在0～5℃，在惰性气体保护下，将氧化剂和还原剂加入至所述聚合液中进行聚合反应；以及S3：所述聚合反应结束后（例如聚合反应持续约8～12小时），取出所得胶体，向其中加入所述双氨配位试剂，造粒并烘干粉碎。
[0015]在一些优选的实施方式中，按重量份计，所述步骤S1制成的聚合液中还包括0.00025～0.0005份乙二胺四乙酸四钠。
[0016]在一些优选的实施方式中，所述步骤S2中的氧化剂选自过硫酸铵，其用量按重量份计为0.001～0.0025份。
[0017]在一些优选的实施方式中，所述步骤S2中的还原剂选自亚硫酸氢钠，其用量按重量份计为0.001～0.0025份。
[0018]本专利技术提供的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物在水溶液中具有优异的抗剪切性能和增粘能力，有望在污水处理、污泥处理、水溶液增粘、稠化、油田施工等领域得到广泛使用。例如，本专利技术提供的聚丙烯酰胺组合物在2000 ppm浓度时，于10000 mg/L的氯化钠盐水中在75℃、10 S
‑1剪切速率下的粘度大于37 mPaS，在170 S
‑1的高速剪切速率下剪切5分钟，再恢复5分钟后，粘度恢复率可大于90%。
[0019]本专利技术提供的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物产品为粒子或粉状聚合物产物，固含量大于89%。
[0020]本专利技术提供的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物中包括含硼的聚丙烯酰胺以及含氨基的配位试剂，通过二者的配位作用可以形成特殊的配位交联结构，因而可以有效补充聚丙烯酰胺在水溶液中形成的网络结构，强化聚丙烯酰胺分子链之间的相互作用，由此可明显增强其溶液的增粘能力和抗剪切能力。
[0021]本专利技术提供的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物性能优异，而且制备方法简便，无需高昂成本，因而具有广阔的应用前景。
附图说明
[0022]图1为本专利技术所述的具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物的配位作用示意图；图2为本专利技术实施例1制备得到的聚丙烯酰胺的核磁氢谱图；图3为本专利技术实施例2制备得到的聚丙烯酰胺的核磁氢谱图；图4为本专利技术实施例3制备得到的聚丙烯酰胺的核磁氢谱图。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有增强配位作用的聚丙烯酰胺组合物，其特征在于，由聚丙烯酰胺以及双氨配位试剂所组成，其中，按重量份计，形成所述聚丙烯酰胺的共聚单体包括：20～60份丙烯酰胺、0.5～10份含硼共聚单体以及1～15份其他共聚单体，所述含硼共聚单体选自4
‑
乙烯基苯硼酸、3
‑
乙烯基苯硼酸、2
‑
乙烯基苯硼酸中的一种或多种，所述其他共聚单体选自阴离子单体、阳离子单体、非离子单体中的一种或多种；所述双氨配位试剂与所述含硼共聚单体的摩尔比为1～1.2：1，其选自1,10
‑
二氨基癸烷、1,11
‑
二氨基十一烷、1,12
‑
二氨基十二烷中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的聚丙烯酰胺组合物，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的粘均分子量为1000～2000万。3.根据权利要求1所述的聚丙烯酰胺组合物，其特征在于，按重量份计，形成所述聚丙烯酰胺的共聚单体包括：30～50份丙烯酰胺、1～5份含硼共聚单体以及5～10份其他共聚单体。4.根据权利要求1所述的聚丙烯酰胺组合物，其特征在于，所述阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸、对乙烯基苯磺酸、马来酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸及它们各自的碱金属盐和...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖银宝，陆钊，王引成，毛彦科，牛爱连，朱真，
申请(专利权)人：河南博源新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：