耐温抗盐聚丙烯酰胺的合成技术分析

耐温抗盐聚丙烯酰胺的合成技术分析

周洪吉

大庆炼化公司化工生产四部

摘要：为进一步促进聚丙烯酰胺耐温抗盐性能的提升，加快聚丙烯酰胺在实际应用时的溶解速率，本文围绕耐温抗盐聚丙烯酰胺的合成技术展开深入分析。首先简要思考提升聚丙烯酰胺耐温抗盐能力的重要性，再重点探讨耐温抗盐聚丙烯酰胺的合成要点，包括原料与仪器准备、配置聚合液、配置引发剂等，以期达到更高的耐温抗盐性能，促进生产经济效益提升。

关键词：耐温抗盐；聚丙烯酰胺；合成技术

引言：聚丙烯酰胺是一种线型的水溶性聚合物，其优异的絮凝、增稠、减阻和粘合特性，在多生产领域被广泛采用。然而，常规聚丙烯酰胺在高温和高盐度环境下的性能往往受到限制，使得某些特殊工业应用中无法充分发挥其效果，这就对开发具有耐温抗盐性能的聚丙烯酰胺提出挑战。

1 提升聚丙烯酰胺耐温抗盐能力的重要性

聚丙烯酰胺在水处理、石油开采、造纸、纺织等领域有着广泛应用。在实际应用中，聚丙烯酰胺通常需要在一定的温度和盐度条件下工作，因此，提高其耐温抗盐性能有助于保证生产效果和稳定性。首先，耐温性能的提升，可以使聚丙烯酰胺在更高的温度下保持其物理和化学性质。例如，在高温的油井中开采时，耐温性能强的聚丙烯酰胺可以作为絮凝剂，帮助提高油气的回收率，减少对环境的污染。其次，抗盐能力的增强使得聚丙烯酰胺在海水淡化、废水处理等过程发挥效用，有助于提高去除水中悬浮物和杂质的效果，进一步促进水质的提升。总之，提升聚丙烯酰胺的耐温抗盐能力是提高其在各种产业过程性能的关键，也是实现经济效益和环境保护的重要途径。

2 耐温抗盐聚丙烯酰胺的合成要点

2.1原料与仪器准备

在合成耐温抗盐聚丙烯酰胺的前期，需要做好原料与仪器的准备工作，对所有原料和仪器进行严格的筛选和准备，重视其质量与性能，为合成工作奠定物料基石。通常情况下，需要准备规格为化学纯级别，纯度达到或超过98.0%的丙烯酰胺，以此减少杂质对反应的不利影响，并提高合成质量；规格为分析纯级别，纯度达到98%的有机硅过氧化物偶联剂，作为促进反应的试剂；规格为分析纯级别，纯度达到98%的过硫酸钾，作为氧化剂，引发聚合反应；浓度为97.0%的亚硫酸钠，作为还原剂，控制聚合反应速度和程度；使用尿素，减少聚丙烯酰胺链间的氢键数量，使合成物孔径变小；电导率小于2.0μ s/cm的去离子水，促进反应纯净度的提升。在仪器方面，需要准备聚合釜、温控仪、注射器、微量滴定管、烘干机等。聚合釜是用于进行聚合反应；温控仪用于精确控制反应温度，保证反应的稳定性；注射器和微量滴定管用于准确计量和添加反应所需的试剂[1]。

2.2配置聚合液

合成耐温抗盐聚丙烯酰胺的关键要点之一是配置聚合液。该过程涉及多个细节，需要严格按照特定的比例和条件进行，为提升聚丙烯酰胺耐温抗盐特性做好准备。首先，准备丙烯酰胺单体、功能性单体以及模板物质。在配料釜中，按照质量比100:1-10:0.05-5的比例，进行投料。其次，使用蒸馏水开始配制工作。将上述的投料配成浓度为20-35wt％的水溶液。再次，向水溶液中加入助剂，以改善聚合反应的效率，提高聚丙烯酰胺的耐温抗盐性能。一般情况下，助剂会使用过硫酸钾。最后，将所有的组分搅拌混合，得到聚合液。需要注意的是，搅拌的速度和时间需要控制得当，以确保所有的组分都能充分混合，形成均匀的聚合液。

2.3配置引发剂

引发剂是启动和控制聚合反应进行的关键，科学配置引发剂，有助于保障聚合反应的顺利进行，制备出耐温、抗盐性能更为优越的聚丙烯酰胺。首先，确定引发剂中氧化剂和还原剂的用量。氧化剂的用量应为聚合液中丙烯酰胺单体重量的百万分之一到百分之一，以此能够保证引发剂有效地启动聚合反应，并且不会对最终产物的性能产生不良影响。还原剂的用量应为聚合液中丙烯酰胺单体重量的千万分之一到千分之一，通过使用还原剂可以促进聚合反应的进行，同时保持反应的稳定性。其次，按照上述比例称取氧化剂和还原剂。通过先校准称量设备，确保设备的准确性，再将称量容器放到设备上进行重量清零，依次称重氧化剂和还原剂，密切关注重量读数，确保称重量符合制备需求。在称取环节中，需要操作者始终保持专注，避免空气流动、误触等影响因素。再次，将称取的氧化剂和还原剂分别使用蒸馏水完全溶解。通过将称取的氧化剂或还原剂分别倒入干净的烧杯中，再加入适量的蒸馏水，使用搅拌棒轻轻旋转，使其在溶液中形成一个漩涡，确保氧化剂和还原剂与水充分接触，加速其溶解速度。持续搅拌，直到看不到任何固体颗粒，实现氧化剂和还原剂的完全溶解。最后，为保护引发剂的有效性，需要避光保存。通过将配置好的引发剂，放置在遮光的容器中，并储存在阴凉、干燥的环境中[2]。

2.4聚合反应

在聚合反应环节中，为保证反应的顺利进行，需要注意多个方面。在反应温度方面，应控制在10-20℃以内，以保持反应物的稳定性和反应速率；在pH值方面，应维持在6-8范围内，促进聚合反应的开展；反应气体上，应当控制其为惰性，避免氧气影响聚合反应，导致聚合物纯净度和稳定性不佳。具体聚合环节如下：首先，去除氧气。将配制好的聚合液输送到聚合釜中，然后通入高纯氮气，除去聚合液中的氧气，避免氧气对聚合反应的干扰，确保反应在绝氧条件下进行。其次，降温处理。在加入引发剂之前，需要对聚合液进行降温处理，将聚合液的温度降至0-15℃，以提高引发剂的效率和控制聚合速率。再次，加入试剂。通过将引发剂中的还原剂全部加入，然后再加入氧化剂，确保引发剂能够充分发挥作用。最后，通入氮气，密封聚合釜。持续5-10分钟，通入高纯氮气，保证反应的绝氧条件。在停止通入高纯氮气后，将聚合釜密封，隔绝外界氧气的干扰。

2.5水解反应

水解反应与聚丙烯酰胺的质量有着直接联系，因此在该环节中，需要注意细节，确保水解反应的有效性。首先，将聚合得到的聚丙烯酰胺胶体，利用高压气体从聚合釜中挤出，为后续造粒过程做好准备。其次，利用造粒机对挤出的聚丙烯酰胺胶体进行造粒处理，通过将聚丙烯酰胺胶体放入到造粒机当中，调整机器参数，获得一定粒径的聚丙烯酰胺胶体颗粒，以便于后续的处理。再次，利用螺杆传送系统来实现物料的转移。通过螺杆传送装置与输送设备相结合，将聚丙烯酰胺胶体颗粒从造粒机的出料口，经过螺杆传送到中间料仓中。同时，在螺杆传送系统的前部，安装装置，用来稳定添加氢氧化钠，促进水解反应的发生。最后，在聚丙烯酰胺胶体颗粒全部移至中间料仓后，需要将中间料仓密闭，并保持1-3小时，让聚丙烯酰胺胶体颗粒的水解反应充分进行。

2.6烘干

烘干的目的是去除胶体颗粒中的水分，以便获得干燥的聚合物粉末。首先，确保已经合成的部分水解聚丙烯酰胺胶体颗粒的质量符合要求，并且调整pH值、去除杂质。其次，温度设置。将烘干机的温度设定在80℃，蒸发胶体颗粒中的水分，避免过高温度对聚合物结构造成的损害。再次，执行烘干操作。将预处理好的聚丙烯酰胺胶体颗粒均匀地铺放在烘干机的托盘上，确保颗粒之间有足够的空间，以便于热空气能够流通并带走水分。并根据烘干机的型号和性能，以及胶体颗粒的含水量，合理设置烘干时间，以确保大部分水分被移除。需要注意的是，在烘干过程中，定期检查物料的干燥程度，若颗粒仍含有较多的水分，可以适当调整托盘的位置或者延长烘干时间。最后，粉碎处理，成品收集。使用粉碎机将干燥的聚丙烯酰胺颗粒进行粉碎处理，使其达到所需的粒度分布。使用专业器皿，收集粉碎后的干粉，从而获得水解聚丙烯酰胺干粉[3]。

结论：综上所述，对耐温抗盐聚丙烯酰胺的合成技术进行深入探究，探索高效稳定的合成方法，有益于开发更为环保、经济的技术手段。通过精确控制聚丙烯酰胺合成的原料与仪器准备、配置聚合液、配置引发剂等环节要点，可以提高聚丙烯酰胺耐温抗盐的整体水平，有利于为相关行业生产效率与效果的提高贡献力量。

参考文献：

[1]李江涛,杨旭,谢恬静,等.一种耐温抗盐型HPAM凝胶的性能研究[J].应用化工,2022,51(06):1642-1646+1651.

[2]刘彭城,李杰,陈建波.耐温抗盐聚丙烯酰胺纳米微球的合成[J].安徽化工,2022,48(03):88-90+94.

[3]齐书磊,李慎伟,杨姗,等.耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺的制备及性能研究[J].胶体与聚合物,2021,39(01):11-13+17.