一种阳离子型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂的制备方法
阅读说明：本技术 一种阳离子型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂的制备方法 (Preparation method of cationic polyacrylamide polymeric flocculant ) 是由 王柱 刘海生 陈洋 张宇翔 李兴华 梁建文 许桂红 刘成扬 于 2021-10-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于聚丙烯酰胺絮凝剂技术领域,特别涉及一种阳离子型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂的制备方法,包括以下步骤：S1.将白油、乳化剂,混合均匀,得油相；S2.将丙烯酰胺与功能性单体按照质量比为0.2～2混合,并加入交联剂混合均匀,得水相；S3.将水相加入到油相中混合,然后将乳液均质；S4.向步骤S3得到的W/O型乳液中通入氮气除氧,加入引发剂反应,得到反相乳液；S5.在步骤S4得到的反相乳液中加入相反转剂,搅拌均匀,即得。本发明采用Span-80、Tween-20、聚苯乙烯微球、油酸、醚TX-3为复合乳化剂,更有利于聚合物和乳化剂以及油相形成疏水缔合作用,形成本发明方法获得的絮凝剂稳定性好,长时间方式不会存在分层的现象。(The invention belongs to the technical field of polyacrylamide flocculating agents, and particularly relates to a preparation method of a cationic polyacrylamide polymeric flocculating agent, which comprises the following steps: s1, uniformly mixing white oil and an emulsifier to obtain an oil phase; s2, mixing acrylamide and a functional monomer according to a mass ratio of 0.2-2, adding a cross-linking agent, and uniformly mixing to obtain a water phase; s3, adding the water phase into the oil phase, mixing, and homogenizing the emulsion; s4, introducing nitrogen into the W/O type emulsion obtained in the step S3 to remove oxygen, and adding an initiator to react to obtain an inverse emulsion; and S5, adding a phase inversion agent into the inverse emulsion obtained in the step S4, and uniformly stirring to obtain the emulsion. The invention adopts Span-80, Tween-20, polystyrene microspheres, oleic acid and ether TX-3 as composite emulsifiers, is more beneficial to the formation of hydrophobic association action of polymers, emulsifiers and oil phase, and the flocculant obtained by the method has good stability and cannot have the phenomenon of layering in a long-time mode.)
技术领域
本发明属于聚丙烯酰胺絮凝剂技术领域，特别涉及一种阳离子型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂的制备方法。
背景技术
采用油包水即反相乳液聚合方法以克服丙烯酰胺及其衍生物单体聚合反应过程中的放热过大的问题，同时提高其分子量和聚合速度。采用此法制备的聚丙烯酰胺类聚合物广泛应用于石油钻采、水处理、造纸、日化以及其它领域。但是一般来说，反相乳液聚合制得的产品存在乳液放置较长时间后聚合物沉降并与油相分离的问题，即乳液的储存稳定性较差。
发明内容
为了克服上述现有中PAE中有机氯含量高的问题，本发明提供了一种环保型湿强剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种阳离子型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将白油、乳化剂，以400～500rpm转速混合均匀，得油相；
S2.将丙烯酰胺与功能性单体按照质量比为0.2～2混合，并加入交联剂、去离子水混合均匀，得水相；
S3.将水相加入到油相中，以450～550rpm的转速搅拌20～40min，得到W/O型乳液，然后将乳液均质10～30min；
S4.向步骤S3得到的W/O型乳液中通入氮气除氧，控制温度在60～90℃，加入引发剂反应，得到反相乳液；
S5.在步骤S4得到的反相乳液中加入相反转剂，搅拌均匀，即得；
所述步骤S3中，水相加入油相中时的滴加速度为10～15mL/min。
优选地，所述白油为10#白油、26#白油中的一种或两种形成的混合物。白油的用量为丙烯酰胺和功能性单体总质量的25％～50％。
优选地，所述步骤S1中乳化剂为Span-80、Tween-20、聚苯乙烯微球、油酸、醚TX-3按照质量比(3～20):(3～5):(1～3):(5～9):(3～5)混合而成。
优选地，所述乳化剂为Span-80、Tween-20、聚苯乙烯微球、油酸、醚TX-3按照质量比15:4:2:7:4混合而成。
以不同类型的乳化剂复配得到的复合乳化剂对最终得到的絮凝剂的稳定性具有较大的影响。
优选地，所述乳化剂的用量为丙烯酰胺与功能性单体总质量的35％～65％。
优选地，所述步骤S2中功能性单体包括：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二希丙基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或多种。
优选地，所述步骤S2中交联剂为亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、烯丙基蔗糖醚中的一种或多种。
优选地，所述交联剂的用量为丙烯酰胺与功能性单体总质量的0.2％～0.4％。
优选地，所述步骤S4中，所述引发剂包括：过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或两种。
优选地，所述引发剂的用量为丙烯酰胺与功能性单体总质量的0.1％～0.3％。
优选地，所述步骤S5中，相反转剂为Hypinvert 3110，使用量为丙烯酰胺和功能性单体总质量的10％～14％。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明公开的一种阳离子型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂，采用Span-80、Tween-20、聚苯乙烯微球、油酸、醚TX-3为复合乳化剂，更有利于聚合物和乳化剂以及油相形成疏水缔合作用，形成本发明方法获得的絮凝剂稳定性好，长时间方式不会存在分层的现象。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实验例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
一种阳离子型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.称取120g，10#白油，复合乳化剂6g，以450rpm的转速混合均匀得到油相。
S2.称取丙烯酰胺60g，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵80g，交联剂亚甲基双丙烯酰胺0.42g和去离子是混合得到水相。
S3.将水相加入到油相中，以500rpm的转速搅拌30min，得到W/O型乳液，然后将乳液均质20min。
S4.将步骤S3得到的W/O型乳液中通入氮气除氧，控制温度在80℃，加入引发剂过硫酸钾0.28g反应。
S5.在步骤S4德奥的反相乳液中加入相反转剂Hypinvert 3110，16.8g，搅拌均匀得到阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂乳液；
所述步骤S3中，水相加入油相中时的滴加速度为12mL/min。
上述复合乳化剂包括Span-80、Tween-20、聚苯乙烯微球、油酸、醚TX-3按照质量比15:4:2:7:4混合而成。
实施例2
一种阳离子型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.称取120g，10#白油，复合乳化剂6g，以450rpm的转速混合均匀得到油相。
S2.称取丙烯酰胺60g，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵80g，交联剂亚甲基双丙烯酰胺0.42g和去离子是混合得到水相。
S3.将水相加入到油相中，以500rpm的转速搅拌30min，得到W/O型乳液，然后将乳液均质20min。
S4.将步骤S3得到的W/O型乳液中通入氮气除氧，控制温度在80℃，加入引发剂过硫酸钾0.28g反应。
S5.在步骤S4德奥的反相乳液中加入相反转剂Hypinvert 3110，16.8g，搅拌均匀得到阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂乳液；
所述步骤S3中，水相加入油相中时的滴加速度为15mL/min。
上述复合乳化剂包括Span-80、Tween-20、聚苯乙烯微球、油酸、醚TX-3按照质量比20:3:1:5:3混合而成。
实施例3
一种阳离子型聚丙烯酰胺高分子絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.称取120g，10#白油，复合乳化剂6g，以450rpm的转速混合均匀得到油相。
S2.称取丙烯酰胺60g，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵80g，交联剂亚甲基双丙烯酰胺0.42g和去离子是混合得到水相。
S3.将水相加入到油相中，以500rpm的转速搅拌30min，得到W/O型乳液，然后将乳液均质20min。
S4.将步骤S3得到的W/O型乳液中通入氮气除氧，控制温度在80℃，加入引发剂过硫酸钾0.28g反应。
S5.在步骤S4德奥的反相乳液中加入相反转剂Hypinvert 3110，16.8g，搅拌均匀得到阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂乳液；
所述步骤S3中，水相加入油相中时的滴加速度为10mL/min。
上述复合乳化剂包括Span-80、Tween-20、聚苯乙烯微球、油酸、醚TX-3按照质量比3:5:3:9:5混合而成。
对比例1
与实施例1相比，本对比例中采用的复合乳化剂为Tween-20、聚苯乙烯微球、油酸、醚TX-3按照质量比4:2:7:4混合而成，其他组成和条件与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，本对比例采用的复合乳化剂为Span-80、聚苯乙烯微球、油酸、醚TX-3按照质量比15:2:7:4混合而成，其他组成和条件与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，本对比例中采用的复合乳化剂为Span-80、Tween-20、油酸、醚TX-3按照质量比15:4:7:4混合而成，其他组成和条件与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，本对比例中采用的复合乳化剂为Span-80、Tween-20、聚苯乙烯微球、醚TX-3按照质量比15:4:2:4混合而成，，其他组成和条件与实施例1相同。
对比例5
与实施例1相比，本对比例中采用的复合乳化剂为Span-80、Tween-20、聚苯乙烯微球、油酸按照质量比20:3:1:5混合而成。
对比例6
与实施例1相比，本对比例中水相加入油相中采用的是一次性滴加的方式。
对比例7
与实施例1相比，本对比例中水相加入油相中滴加速度为20mL/min。
实验例
采用离心机告诉离心等量实施例、对比例获得的絮凝剂，以9000rpm的转速，离心20min，离心后测量离心管上层油相的高度，以及离心管底部是否有沉淀物，结果如下表所示:
组别
离心后上层油相高度/mm
离心后底部沉淀物情况
实施例1
0.6
无
实施例2
1.6
几乎没有
实施例3
1.3
几乎没有
对比例1
4
有
对比例2
2
几乎没有
对比例3
6
有
对比例4
10
有
对比例5
5
有
对比例6
3.1
有
对比例7
2.3
几乎没有
离心后离心管上层油相越少，说明产品的存储稳定性越好，从上表可以看出，实施例各组获得的絮凝剂的稳定性较好。而对比例各组中离心之后普遍出现了较为的油相和水相分离的情况，对比例3和对比例4中最为明显，说明本发明中采用不同乳化剂进行复配得到的复合乳化剂可以明显提高絮凝剂的稳定性。从对比例6和对比例7可知，水相加入到油相的速度也会影响絮凝剂的稳定性。当滴加速度过快时，不利于形成的稳定相，造成形成的絮凝剂不稳定。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
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