способ получения высокомолекулярного частично гидролизованного полиакриламида
Классы МПК: | C08F220/56 акриламид; метакриламид |
Автор(ы): | Телешов Эдуард Никанорович, Громов Владимир Федорович, Макаров Виктор Алексеевич, Бунэ Елена Викторовна, Ковалев Александр Александрович |
Патентообладатель(и): | Телешов Эдуард Никанорович, Громов Владимир Федорович, Макаров Виктор Алексеевич, Бунэ Елена Викторовна, Ковалев Александр Александрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-07-23 публикация патента:
10.05.1997 |
Использование: в качестве флокулянтов для ускорения процессов отстаивания различных суспензий, в качестве агента, загущающего воду, для повышения нефтеотдачи, для снижения гидродинамического сопротивления трения, для очистки воды и др. Сущность: высокомолекулярный, частично гидролизованный полиакриламид получают полимеризацией акриламида в концентрированных водных растворах (до 40 мас.%) при начальной температуре 20-50oC в буферных растворах. В качестве последних используют смеси буры с едким натром при молярном соотношении 1:3 или двузамещенного ортофосфорнокислого натрия с едким натром при молярном отношении 1:1, или карбоната натрия с едким натром при концентрации в буферном растворе соли от 0,02 до 0,36 мол/л и едкого натрия от 0,04 до 0,54 моль/л при PH равном 12,0 - 12,4. Реакционную массу прогревают в течение 5 ч при 60-75oC в вакууме или инертной атмосфере, полимер высушивают и истирают в порошок крупностью 0,1-5 мм. 8 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Способ получения высокомолекулярного частично гидролизованнаго полиакриламида полимеризацией акриламида в концентрированных водных растворах (до 40 мас.) при начальной температуре 20 50oС, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности полимера, его молекулярной массы и скорости растворения полимера в воде, процесс полимеризации осуществляют в буферных растворах смесей буры с едким натром при молярном соотношении 1:3, или двузамещенного ортофосфорнокислого натрия с едким натром при молярном соотношении 1:1, или карбоната натрия с едким натром при концентрации в буферном растворе соли 0,02 0,36 моль/л и едкого натра 0,04 0,54 моль/л при pH 12,0 12,4 с последующими прогревом реакционной массы в течение 5 ч при 60 75oС в вакууме или инертной атмосфере, высушиванием и истиранием полимера в порошок крупностью 0,1 5,0 мм.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к полимерной химии, а именно к способу получения высокомолекулярного водорастворимого частично гидролизованного полиакриламида. Частично гидролизованные высокомолекулярные водорастворимые полимеры акриламида, отличающиеся содержание акрилатных звеньев в полимерной цепи, применяют в различных отраслях народного хозяйства в качестве флокулянтов для ускорения процесса отстаивания различных суспензий, в качестве агента, загущающего воду, для повышения нефтеотдачи для снижения гидродинамического сопротивления трения, для очистки воды и других целей. Такие полимеры можно получать сополимеризацией акриламида с акриловой кислотой и ее солями [1] или гидролизом. При совместной полимеризации акриламида необходимо наличие второго сомономера акриловой кислоты или ее солей. Кроме того, образующиеся при этом полимеры имеют более низкую молекулярную массу, чем гомополимер акриламида. В случае гидролиза гомополимера акриламида требуется проведение процесса в две стадии: на первой получают гомополимер акриламида и на второй проводят его гидролиз. Более того, если при гидролизе используется водный раствор полиакриламида, содержащий более 15 вес. полимера [2] то образующийся гидролизованный продукт является неоднородным по составу. Проведение же реакции гидролиза полиакриламида в среде органического растворителя, не растворяющего полимер [3] требует больших количеств органического растворителя, что с одной стороны, удорожает процесс, а с другой, делает его пожароопасным. Наиболее удобным способом получения гидролизованных полимеров полиакриламида является проведение процесса полимеризации и гидролиза одновременно в одну стадию. Такие способы известны, однако они также не лишены существенных недостатков. Так, при полимеризации акриламида в водном растворе в присутствии больших количеств гидроокиси натрия или аммиака с целью получения гидролизованных полимеров [4] резко снижается молекулярная масса образующегося полимера. Для преодоления этих трудностей предлагается в качестве гидролизующего агента карбонат щелочного металла [5] и смесь гидроокиси щелочного металла или карбоната щелочного металла с сульфатом или хлоридом щелочного металла [6] В японском патенте 890/72 в качестве гидролизующего агента используется фосфат натрия в смеси с боратом натрия. В случае всех этих гидролизующих агентов удовлетворительные результаты получают лишь при концентрации мономера не выше 10% При более высоких концентрациях мономера образуется либо частично нерастворимый полимер, либо при использовании в качестве гидролизующего агента смеси фосфата и бората натрия соль фосфорной кислоты не растворяется в водном растворе мономера, что не позволяет получать высокогидролизованный продукт. Наиболее близким является способ получения частично гидролизованного полиакриламида путем адиабатической полимеризации акриламида при концентрации мономера выше 18% в присутствии гидроокиси щелочного металла и борной кислоты при их молярном соотношении от 0,8 до 1,3 и начальной температуре 0 50oC и последующего прогрева образовавшегося полимера на воздухе при температуре 75 100oC в течение 4 20 ч. Этот способ также обладает рядом существенных недостатков:Известно, что для получения водорастворимых полимеров полимеризацией акриламида в водных растворах, содержащих более 15 вес. мономера, необходимо введение гидроокиси щелочного металла или аммиака. При этом больше вводится гидроокиси щелочного металла, тем ниже молекулярная масса образующегося полимера за счет образования в этих условиях







где V и V1 объем раствора едкого натра, необходимый для доведения pH рабочего раствора и холостой пробы соответственно до 7,5 мл. Предлагаемый способ получения полимера иллюстрируется следующими примерами. Пример 1 7. 4 г акриламида растворяют в буферном растворе (pH 12,37), содержащим буру и едкий натр при молярном соотношении 1 3. Полученный раствор облучают

Детальные условия проведения опытов и свойства получаемых полимеров приведены в табл. 1. В примере 6 полимеризацию индицировали не g-лучами, а персульфатом калия при его концентрации в растворе 0,01 вес. В примере 7 полученный полимер не подвергали дополнительному прогреву. Примеры 8 10. 20 г акриламида растворяют в 80 мл буферного раствора (pH 12,06), содержащего двузамещенный ортофосфорный натрий и едкий натр при молярном соотношении 1 1, приготовленного смешением 32 мл водного раствора Na2HPO4 и 48 мл водного раствора едкого натра. Полученный раствор облучают в стеклянной ампуле в отсутствие воздуха g-лучами 60Co при мощности дозы 4,0 рад/с в течение 25 мин при 30oC, а затем прогревают в течение 30 мин при 75oC. Выход полимера около 100%
Детальные условия проведения реакции и свойства полученных полимеров приведены в табл. 2. Опыт 10 проводили без прогрева полимера при 75oC. Примеры 11 15. 10 г акриламида растворяют в буферном растворе (pH 12,4), содержащем соду и едкий натр. Полученный раствор облучают в стеклянной ампуле в отсутствие воздуха g-лучами при 30oC в течение 35 мин и затем прогревают в течение 5 ч при 75oC. Детальные условия этих опытов приведены в табл. 3. Полимер, полученный в примере 12, не подвергали дополнительному прогреву. Примеры 16 21. 4 г акриламида растворяют в буферном растворе (pH 12,37),содержащем буру и едкий натр при молярном соотношении 1 3. Полученный раствор помещают в стеклянный аппарат, снабженный вакуумной рубашкой для предотвращения отвода тепла, выделяющегося в ходе полимеризации. Затем туда же добавляют раствор инициатора, содержащего эквимолярные количества персульфата калия и тиосульфата натрия. Концентрация персульфата составляет 0,01 вес. (по отношению к акриламиду) в примере 16 и 0,03% в остальных примерах. Полимеризацию проводят в отсутствие воздуха при начальной температуре 25oC. Свойства полимеров, полученных таким образом, приведены в табл. 4. Эффективность применения высокомолекулярного водорастворимого частично гидролизованного полиакриламида определяли по скорости осаждения флокул в цилиндре. В стеклянный цилиндр объемом 500 мл засыпалась глина кварц-каолинит-гидрокслюдного типа одного из россыпных месторождений Дальнего Востока, готовилась водная суспензия с концентрацией твердого 20 г/л. Суспензия отстаивалась в течение 30 мин для набухания и дезинтеграции глинистых частиц, перемешивалась для равномерного распределения частиц по всему объему. В суспензию добавлялось необходимое количество флокулянта в виде 0,1-ного водного раствора, после чего суспензия вновь перемешивалась путем 6-кратного переворачивания цилиндра. Скорость осаждения илисто-глинистых частиц определялась по времени прохождения флокул между двумя отметками в цилиндре, различными по высоте. Результаты исследований приведены в таб. 5. Как видно из приведенных в табл. 5 данных, применение высокомолекулярного водорастворимого частично гидролизованного полиакриламида при расходах 0,05-10 мг/л позволяет увеличить скорость осаждения тонкодисперсных илисто-глинистых частиц в 26 708 раз. По сравнению с обычным полиакриламидом при добавке высокомолекулярного водорастворимого частично гидролизованного полиакриламида скорость осаждения возрастает в 28,7 118 раз. Исследовано также влияние композиции флокулянтов высокомолекулярного водорастворимого частично гидролизованного полиакриламида и полиоксиэтилена на скорость осаждения тонкодисперсных частиц. Результаты исследований приведены в табл. 6. Как видно из данных, приведенных в табл. 6, дополнительное дозирование полиоксиэтилена позволяет повысить скорость осаждения тонкодисперсных частиц в 1,8-4 раза по сравнению с использованием только высокомолекулярного водорастворимого частично гидролизованного полиакриламида. Изучено влияние коагулянтов на скорость осаждения тонкодисперсных илисто-глинистых частиц высокомолекулярным водорастворимым частично гидролизованным полиакриламидом. Результаты исследований приведены в табл. 7. Как видно из данных, приведенных в табл. 7, добавка коагулянтов, например хлор- и серусодержащих солей железа, алюминия, цинка, гидроокисей калия, натрия, кальция, железа, алюминия, цинка, а также серной и соляной кислот, позволяет дополнительно увеличить скорость осаждения тонкодисперсных частиц на 34 что весьма существенно при использовании флокулянтов и коагулянтов в локальных схемах водоснабжения. Исследовано влияние высокомолекулярного водорастворимого частично гидролизованного полиакриламида при его дробной подаче в суспензию. Результаты исследований приведены в табл. 8. Как видно из данных, приведенных в табл.8, при дозировании высокомолекулярного водорастворимого частично гидролизованного полиакриламида в несколько точек схемы водоснабжения скорость осаждения тонкодисперсных частиц возрастает дополнительно на 14% что позволяет снизить расход реагента, необходимый для достижения определенной скорости осаждения тонкодисперсных частиц. Таким образом, предлагаемый способ получения и применения высокомолекулярного водорастворимого частично гидролизованного полиакриламида позволяет существенно интенсифицировать процесс флокуляции, повысить молекулярную массу и скорость растворения полимера в воде. При расходе предлагаемого флокулянта 0,05-10 мг/л скорость осаждения тонкодисперсных илисто-глинистых частиц в 29 118 раз выше, чем при использовании известного полиакриламидного флокулянта.
Класс C08F220/56 акриламид; метакриламид