雙丙酮丙烯酰胺在聚丙烯酰胺改性中的應用

第35卷第11期應Vol 35 No. 112006年11月Applied Chemical IndustryNov.2006雙丙酮丙烯酰胺在聚丙烯酰胺改性中的應用張玉平葉彥春2郭燕文2關(guān)薦伊〔1.河北承德石油高等專(zhuān)科學(xué)?；は岛颖背械?670002.北京理工大學(xué)理學(xué)院北京100081)摘要以雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)和丙烯酰胺(AM)為原料K2S2O3- Naso3氧化還原體系為引發(fā)劑采用水溶液聚合法合成了IAM-DAAM)二元共聚物用紅外光譜、核磁共振氫譜進(jìn)行了表征。研究了原料中單體配比、應時(shí)間、引發(fā)劑用量對共聚物的特性粘數的影響。結果表明當DAAM在共聚物中的含量為33.64%時(shí)聚合物的特性粘數比相同條件下合成的聚丙烯酰胺PAM)提高9.9倍通過(guò)對各種組成共聚物在不同鹽溶液中的特性粘數的測定表明該共聚物具有良好的耐鹽性能關(guān)鍵詞雙丙酮丙烯酰胺聚丙烯酰胺特性粘數耐鹽性中圖分類(lèi)號E39文獻標識碼:文章編號1671-3206(2006)11-0858-03Application of diacetone acrylamide in themodification of polyacrylamideZHANG Yu-ping E Yan-chun Guo Yan-wen GUAN Jian-yi(1. Department of Chemical Engineering Chengde Petroleum College Chengde 067000 Chir2. School of Science Beijing Institute of Technology Beijing 100081 ChinaAbstract AM-DAAM copolymers were synthesized with diactone acrylamide and acrylamide. The AMDAAM copolymer structure was identified by characteristic absorption peaks in its IR spectrum and thecomposition of AM-DAAM copolymer was calculated according to the proportions in its H-NMR spec-trum. The factors influencing on the intrinsic viscosity of AM-DAAM copolymer prepared by radicial initiis solution are investigated mole ratio of daam to am concentration ofinitiator K,S2OB-NaHSO, and reaction time. When the content of DAAM was 33. 64% the intrinsic vis-cosity[ n was increased by 9. 9 times and the copolymer has good salt-resistant properKey words diactone acrylamide PAM intrinsic viscosity i salt-resistant property聚丙烯酰胺PAM)的優(yōu)點(diǎn)是相對分子量高水改善PAM的耐溫抗鹽性能用于油田驅油洛性好可以通過(guò)調節分子量或引進(jìn)各種基團得到1實(shí)驗部分具有特定性能的多種分子。PAM不但對許多固體1.1試劑與儀器表面和溶解物質(zhì)有良好的粘附力而且還可以制成雙丙酮丙烯酰胺自制丙烯酰胺、過(guò)硫酸鉀、亞親水而不溶性的凝膠。它是目前世界上應用最廣硫酸氫鈉、氯化鈉、無(wú)水氯化鈣均為分析純實(shí)驗用效能最高的高分子有機合成絮凝劑也是聚合物驅水均為去離子水。采油中應用最為廣泛的品種之一。但PAM及部分水解聚丙烯酰胺HPAM)在應用時(shí)也存在一些缺NEXUS470FTR( Nicolet)型紅外光譜儀陪例如在鹽水中有粘度損失絞高溫度下放置ARXN400型核磁共振譜儀馮氏粘度計等。易降解部分水解的PAM所帶羧基可與二價(jià)離子反2 P AM-DAAM)二元共聚物的合成應。這些缺陷影響了PAM的廣泛應用,因此對按預先設計好的實(shí)驗配方,將一定量的AM、PAM耐溫抗鹽性的研究一直比較活躍4]。應用DAAM單體配成水溶液投入帶有攪拌器、溫度計雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)改性PAM的研究只見(jiàn)國氮氣進(jìn)口、出口的標準磨口四口瓶中,升溫攪拌通外報道”。作者采用自制的DAM與丙烯酰胺N(AM)共聚合成 PC AM-DAAM)二元共聚物可望(用H中國煤化工一定量濃度的引發(fā)劑CNMHG)加入到反應體系中30℃恒溫反應4h反應結束。共聚反應完成液經(jīng)丙收稿日期2006-05-10作者簡(jiǎn)平(191-)女(滿(mǎn)族)河北承德人承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校講師主要從事油田化學(xué)品的研究。電話(huà)446255E-mailigzhangyuping@sohu.com第11期張玉平等雙丙酮丙烯酰胺在聚丙烯酰胺改性中的應用859酮沉淀真空干燥即得Ⅸ AM-DAAM)二元共聚物。3211cm-為NH吸收峰2927.9cm-為甲基吸收13分析方法峰。上述峰值分別包括了AM、DAAM單體官能團1.3.1共聚物組成的測定利用共聚物的NMR譜的吸收峰并且DAAM、PAM中C=C的特征吸收中各峰面積與共振核數目成比例的原則定量計算162.7989.0和961.3cm-1已經(jīng)消失表明此兩種共聚物的組成m。由共聚物的HNMR計算在不單體進(jìn)行了聚合反應。同的單體配比時(shí)共聚物中DAAM的含量。2.2反應條件對共聚物特性粘數的影響1.3.2特性粘數的測定參照GB12005.189使2.2.1單體DAM含量對特性粘數影響RAM用烏氏粘度計分別測定共聚物在30℃的純水、DAM)二元共聚物的組成見(jiàn)表1。其單體DAAMlmol冮L(cháng)氯化鈉水溶液ρ.257mol/L氯化鈉水溶液,含量對共聚物特性粘數的影響見(jiàn)圖3。1mol/L無(wú)水氯化鈣水溶液0.257mol/L無(wú)水氯化表1AM、DAAM共聚的工藝參數及共聚物組成鈣水溶液中的相對粘度和增比粘度采用逐步稀釋Table 1 Technics parameters and composition法測定共聚物的特性粘數。of R( AM-DAAM2結果與討論DAAM原料組成DAAM共聚物組成樣2.1紅外光譜的測定PAM、PDAM、 AM-DAAM)二元共聚物的紅外光譜特征見(jiàn)圖1、圖2。l001--P(AM-DA AM)注習發(fā)劑用量為單體用量的0.35%2--PAM400035003000250020005001000500波數140圖1PAM與RAM-DAM)的紅外光譜圖Fig 1 IR spectrum of PAM and R AM-DAAM)1015DAAM含量/%圖3DAAM的含量對共聚物特性粘數的影響Fig 3 Effect of DAAM content on the intrinsic viscosity1--P(AM-DAAM)of R AM-DAAM)2--PDAAM由圖3可知DAAM含量對二元共聚物特性粘4000350030002500200015001000500數影響顯著(zhù)。當DAAM在共聚物中的含量為波數cm圖2PDAM與 F AM-DAAM)的紅外光譜圖33.64%時(shí)聚合物的特性粘數比相同條件下合成的Fig 2 IR spectrum of R AM-DAAM and PDAAM中國煤化工DAAM分子中含有龐通過(guò)對 PDAAM、PAM與 R AM-DAAM)紅外光大側CNMHG在聚合物分子中引入譜圖的比較在共聚物譜圖中可見(jiàn)164.21452.9,了龐大側基使分子長(cháng)鏈的卷曲變得困難從而提高1415.7cm-為AM中的C=0吸收峰;1657.3了聚合物的特性粘數。1546.41449.81364.81262.2cm-為DAAM中的C=0咴收鑫據342.1cm-1為_(kāi)NH2吸收峰2.2.2引發(fā)劑用量對溶液的特性粘數的影響引860應用化工第35卷發(fā)劑用量對特性粘數的影響見(jiàn)圖4。2.3RAM-DAAM)二元共聚物溶液的耐鹽性能見(jiàn)圖6905050505052-NaHSO160DAAM33.64%DAAM14.56%引發(fā)劑用量/%圖4引發(fā)劑用量對共聚物特性粘數η]的影響NaC濃度,CaC1濃度/mol·L)Fig 4 Effect of amount of initiator on the圖6鹽的水溶液對共聚物的特性粘數η]的影響intrinsic viscosity of R AM-DAAMFig 6 Effect of aqueous solution on the intrinsic由圖4可知當引發(fā)劑的總量一定時(shí)氧化還原viscosity of R AM-DAAM)體系中氧化劑和還原劑的用量均影響共聚物的特性12在CaCl2水溶液中測定№2′在NaCl水溶液中測定粘數。當引發(fā)劑中過(guò)硫酸鉀質(zhì)量大于0.375%時(shí)由圖6可知DAAM含量不同的共聚物其溶液特性粘數隨引發(fā)劑用量的增大而降低當引發(fā)劑中的特性粘數隨鹽溶液(CaCl2水溶液、NaCl水溶液)亞硫酸氫鈉的質(zhì)量大于0.35%時(shí)特性粘數隨引發(fā)濃度的增加變化不大。這充分說(shuō)明,由于龐大側基的引入提高了大分子鏈的剛性使聚合物分子鏈受劑用量的增大而降低。所以在進(jìn)行該聚合反應時(shí),溶液中鹽離子的影響較小。還原劑的用量要盡量少些,一般選擇03%-0.4%3結論為宜(1)R(AM-DAAM)二元共聚物具有優(yōu)于在相同2.2.3反應時(shí)間的影響反應時(shí)間對特性粘數的條件下合成的PAM的抗鹽性能共聚物溶液的特性影響見(jiàn)圖5。粘數幾乎不隨溶液中Ca2+、Na濃度的增加而改變。(2)反應條件的改變對 PC AM-DAAM)二元共聚物的特性粘數影響來(lái)看,AM與DAAM的聚合符合自由基聚合規律。參考文獻[1]馬自俊羅健輝瀏繼德.國外提高采收率化學(xué)劑發(fā)展狀洲J]油田化學(xué)19963(4)381-3[2]陳立滇.驅油用聚丙烯酰胺[J]油田化學(xué),1993103)283-29068101214161820[3]葛廣章王勇進(jìn)王彥玲等.聚合物驅及相關(guān)化學(xué)驅聚合時(shí)間h進(jìn)J]油田化學(xué)200118(3)282-286圖5共聚物的特性粘數η]聚合時(shí)間的變化4] Aggour Y A Synthesis and characterization of copolymersFig 5 Effect of reaction time on the2( dimethyl-amino )ethyl acrylate with 2-acrylamido-2intrinsic viscosity of R AM-DAAM)methylpropanesulphonic acid[ J Polymer Degradation由圖5可知當其它條件不變時(shí)隨著(zhù)聚合時(shí)間and Stability 1994 45 273-276的延長(cháng)共聚物的特性粘數逐漸增大。當時(shí)間足夠[5]中國煤化工etal. Properties of the forCNMHGith itaconic acid acrylam-長(cháng)時(shí)聚合物的特性粘數趨于不變。這充分說(shuō)明聚acrylamide-Z-methyl-1-propane sulfonic acid as合時(shí)間增長(cháng)使得聚合反應趨于完全fluid-loss reducer for drillid at high temperatures]. Colloid Polymer Science 2001 279 836-842[6]羅健輝,卜若潁王平美等.驅油用抗鹽 KYPAM的應(下轉第863頁(yè))第11期張漪等微波促進(jìn)二氯菊酸甲酯旳水解新工藝研究863C—H鍵的彎曲振動(dòng)吸收峰2964cmˉ處的吸收峰水乙醇用量減少60%摶統法NaOH用量為2.88g屬于C—H鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰。3076cm-屬于羧而微波法NaOH用量為2.39g、aOH用量減少了基中O_H鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰J692cmˉ處的吸17%摶統法最高反應溫度為78℃而微波法反應收峰屬于C=0鍵的伸縮振動(dòng)吸收。1010,溫度為90℃。860cm處的吸收峰屬于環(huán)丙烷的吸收峰。該優(yōu)化工藝條件具有較高的可靠性和重現性。用微波法進(jìn)行此實(shí)驗工藝簡(jiǎn)單、易操作、基本無(wú)環(huán)境污染比常規加熱法具有速度快、條件溫和、產(chǎn)率高、安全、環(huán)保和節能等許多優(yōu)點(diǎn),為二氯菊酸的工業(yè)化生產(chǎn)起到指導作用參考文獻:[1]程暄生.除蟲(chóng)菊酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑及增效劑品種手冊[M]南京江蘇省農藥研究所』993.4000350030002500200015001000500[2]薛振祥.二氯菊酸生產(chǎn)工藝路線(xiàn)評述[J]農藥波數/cm34(11)29-33圖1二氯菊酸的紅外光譜圖(KBr壓片)[3]汪樂(lè )豐.DV-菊酸合成方?jīng)KJ]湖南化工J994(3)Fig 1 IR spectrum of Dv-chrysanthemic acid23-263結論[4]孫劍飛封祿田關(guān)瑾.微波加熱法合成氯乙酸正丁通過(guò)正交實(shí)驗得出微波條件下二氯菊酸甲酯水J]沈陽(yáng)化工學(xué)報2003K(3):61-164.解成二氯菊酸的最佳條件,即反應溫度90℃反應「5] Caddick s. Microwave assisted organic reactions[ J]Tet時(shí)間10min,物質(zhì)的量比n(二氯菊酸甲酯):nrahedron Lett19955l(38)0403-10432.(C2H3OH): nd( Naoh)=1:4:1.5總收率99.6%[6 Galema S A Microwave cheJ ]. Chemical Re比傳統法提高10%時(shí)間縮短30倍無(wú)水乙醇減少views I997(26)233-238[7]吳少林李來(lái)生.SO2/Fe2O3-Dy2O3固體超強酸催化60%NaOH用量減少17%。合成α-萘乙酸甲甑J]化學(xué)世界,197738(4):84傳統法總收率最高的為75%,而微波法收率9.6%比傳統法收率提高24.6%傳統法反應時(shí)[8]陳業(yè)高張燕除德祥二氯菊酸新合成路線(xiàn)的研究間為5h而微波法僅需10min時(shí)間縮短30倍傳J]農藥200241(2)13-14統法無(wú)水乙醇用量18.4g而微波法僅需7.36g無(wú)(上接第860頁(yè))用性能J]油田化學(xué)20021%1)467.3647[7] McCormick C L Hutchinson B H Morgan S E. Studies of [9 McCormick C L Chen G S Copolymers of acrylamide withthe behavior of acrylamide copolymers in aqueous salt so-N(I 1-dimethyl-3-oxybutyl )acrylamide and N -dimelutions[J ]. 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