丙烯酰胺水溶液聚合中本體溶液濃度和引發(fā)劑用量研究

唐天龍

（中石油大慶煉化公司聚合物一廠丙烯酰胺一車間，黑龍江大慶 163000）

丙烯酰胺水溶液聚合中本體溶液濃度和引發(fā)劑用量研究

唐天龍

（中石油大慶煉化公司聚合物一廠丙烯酰胺一車間，黑龍江大慶 163000）

主要對丙烯酰胺水溶液的濃度和引發(fā)劑用量進(jìn)行研究。

丙烯酰胺；聚丙烯酰胺；引發(fā)劑；聚合

聚丙烯酰胺是一類常見的絮凝劑，其性質(zhì)非常穩(wěn)定，具有非常好的水溶性，在石油開采和選礦等行業(yè)應(yīng)用廣泛，近年來，其在化學(xué)工業(yè)和污水的處理中得到了非常廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行石油開采的環(huán)節(jié)中，其在鉆井、堵水、壓裂、洗井、完井和減阻等方面得到廣泛應(yīng)用。過硫酸銨是一類常見的白色晶體，其氧化性非常強(qiáng)，常作為強(qiáng)氧化劑使用，也是一類常見的單體聚合引發(fā)劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和儀器

本次研究采用的藥品主要是丙烯酰胺、過硫酸銨和亞硫酸氫鈉。本次研究采用的主要的儀器包括水浴鍋、燒杯、玻璃棒、吸管、天平和量筒等。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

在第一階段，首先要配制丙烯酰胺，分別配制濃度為10%、8%、5%和2%的丙烯酰胺，每個(gè)濃度的溶液配制三份，每組的體積都是50mL。

其次是配制引發(fā)劑，引發(fā)劑主要采用的是過硫酸銨，將其濃度配制成1%。在實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)中，分別采用同一濃度的0.2mL、0.6mL和1.0mL的丙烯酰胺，將1%的過硫酸銨與這三份溶液配制在儀器中。

最后要將水浴鍋加熱，確保水浴鍋的溫度控制在60℃，完成聚合反應(yīng)。

在第二階段，配制丙烯酰胺溶液，分別配制20%、15%、10%和5%的丙烯酰胺溶液，每個(gè)濃度配制三份溶液，體積都是50mL。采用1%的過硫酸銨作為引發(fā)劑。在不同濃度的丙烯酰胺中都加入2mL過硫酸銨。最后將水浴鍋的溫度加熱到60℃，完成聚合反應(yīng)。

2 結(jié)果和討論

在第一階段中，2%的丙烯酰胺加入了不同量的過硫酸銨，經(jīng)過了很長時(shí)間也沒有發(fā)生聚合。在5%的丙烯酰胺中加入1mL的過硫酸銨，分別進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，其中的一組發(fā)生了聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)發(fā)生在2h后。在8%的丙烯酰胺中加入過硫酸銨，三組實(shí)驗(yàn)都發(fā)生了聚合反應(yīng)，當(dāng)加入1mL的過硫酸銨后，聚合程度會更加劇烈，而且聚合反應(yīng)發(fā)生的時(shí)間也會更早。在對不同濃度的丙烯酰胺加入過硫酸銨的聚合反應(yīng)進(jìn)行分析，在進(jìn)行10%、8%和5%的丙烯酰胺反應(yīng)中，聚合發(fā)生發(fā)生的時(shí)間一次增多，而且聚合程度也一次見效，2%的丙烯酰胺中甚至不會產(chǎn)生聚合反應(yīng)，因此，聚合溶液的濃度和引發(fā)劑的含量對聚合物的反應(yīng)會產(chǎn)生很大的影響。在發(fā)生聚合反應(yīng)后，在幾組實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)水浴鍋完全發(fā)生聚合反應(yīng)后，產(chǎn)生的聚合物的量比較少，可以說明聚合物的韌性不足。所以，在實(shí)驗(yàn)階段選擇的溶液的濃度和引發(fā)劑的含量都比較小。

在第二階段的實(shí)驗(yàn)中，溶液的濃度和引發(fā)劑的含量都在增大，采用了5%和10%的丙烯酰胺，出現(xiàn)黏稠感的時(shí)間比較長，而且在15%的丙烯酰胺溶液中，在15min后就開始出現(xiàn)聚合反應(yīng)，在20%的丙烯酰胺中，在13min后就開始出現(xiàn)聚合反應(yīng)，繼續(xù)進(jìn)行水浴，直到聚合完全發(fā)生。兩個(gè)濃度的丙烯酰胺的聚合濃度都比較好，而且韌性非常足，聚合物產(chǎn)生的量也非常大。20%的丙烯酰胺的聚合效果要比15%的丙烯酰胺的聚合效果好。而站在經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，15%的丙烯酰胺更能滿足使用要求。

3 討論

丙烯酰胺是一類常見的白色晶體的化學(xué)物質(zhì)，其原料是聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺主要在水的凈化處理、紙漿的加工等運(yùn)用。在高溫的條件下，可以生成丙烯酰胺。相關(guān)的研究分析表明，其在分子量的測定中可以得到廣泛應(yīng)用，在油田注水井調(diào)整吸水剖面中可以應(yīng)用，本品與引發(fā)劑混合注入到高滲透層帶中，形成黏度很大的聚合物。在丙烯酰胺的生產(chǎn)中，微生物法是一類新型的方法，其在化工產(chǎn)品和材料領(lǐng)域得到應(yīng)用，突破了高分子較高的相對分子質(zhì)量，并且其領(lǐng)域得到不斷的拓展。從產(chǎn)品的純度上分析，化學(xué)法的丙烯酰胺中含有微量的銅離子和其他的金屬離子，其活性會受到一定的影響，但是采用微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺就不存在這一類局限性，其反應(yīng)的活性非常好，提升了反應(yīng)速度和生產(chǎn)率，而且聚合度非常高，特別適合在三次采油中使用。而且微生物法的成本優(yōu)勢不可估量，可以徹底的取代化學(xué)法生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中，原材料消耗非常少，而且利用率高。

丙烯酰胺水溶液和聚合與丙烯酰胺本體溶液的濃度和引發(fā)劑的含量具有很大的關(guān)系，通過本次研究，可以找到合適的聚合反應(yīng)濃度，通過分段實(shí)驗(yàn)的方式，確定丙烯酰胺的濃度為15%～20%，引發(fā)劑的濃度為1%時(shí)，聚合反應(yīng)的效果最好。

[1] 何彥剛，黎鋼，楊超，等.等離子體引發(fā)丙烯酰胺與2-甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨水溶液聚合[J].石油化工，2015，（11）：1046-1049.

[2] 馬自俊，金日輝.丙烯酰胺水溶液聚合的幾種氧化還原引發(fā)體系的研究[J].精細(xì)石油化工，2016，（1）：41-43+59.

[3] 季鴻漸，孫占維，張萬喜，等.丙烯酰胺水溶液聚合──添加Na2CO3制取高分子量陰離子型速溶聚丙烯酰胺的研究[J].高分子學(xué)報(bào)，2015，（5）：559-564.

Study on Concentration and Initiation Dose of Body Solution in Acrylamide Aqueous Solution Polymerization

Tang Tian-long

The article mainly studies the concentration of acrylamide aqueous solution and the initiator dosage.

acrylamide；polyacrylamide；initiator；polymerization；polymerization

TQ316.3；TE39

B

1003-6490（2017）12-0128-01

2017-10-16

唐天龍（1988—），男，遼寧撫順人，助理工程師，主要從事煉油方面相關(guān)工作。