[发明专利]一种高分子量阴离子聚合物分散液及其制备和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种以水分散液形式存在的高分子量阴离子型聚合物及其合成和使用方法。此聚合物分散液可作为絮凝剂、污泥脱水剂、驱油剂应用于城市污水、石油、化工、造纸等行业的污水、污泥处理，及油田三次采油用驱油。

背景技术：

目前高分子絮凝剂或三次采油驱油剂的阴离子高分子聚合物，面临着溶解速度慢，产物耐盐性差两大技术难题。作为絮凝剂和驱油剂的有机聚合物，提高分子量可以提高其使用效果和降低用量，但随着分子量的提高，产物的溶解就随之减慢。以水溶液为介质聚合的阴离子聚合物分子量越大，分子链越长，分子链间的缠绕与作用力越大，导致溶液粘度大，给产品的使用带来许多不便，不仅溶解速度慢，而且溶解不易均匀。为解决高分子量聚合物溶解性的问题，早期研究者采用了油包水的反相乳液合成技术，生成的水溶性聚合物在油的介质中分散为一个个独立的小乳胶粒子，减少了分子间的缠绕，使其在溶于水时能很快分散迅速溶解。但以油为介质的乳液聚合，不仅成本高，而且使用时易造成环境污染。

上世纪九十年代早期，US4929655与US5006590介绍了一种阳离子分散聚合物，它以无机盐水为介质，阳离子聚合产物以分散状态存在，产物粘度较低，方便实用。

上世纪九十年代后期，US5837776介绍了一种阴离子分散聚合物，在饱和盐溶液中合成的非离子乙烯基单体和阴离子乙烯基单体的共聚物不溶于该盐溶液，以分散状态存在于介质中，合成的聚合物特性粘数最高可达31dl/g，产物pH值为2～4。US6265477也介绍了以盐水为介质合成的阴离子聚合物，只是将产物的pH值提高为7。CYTEC公司在中国申请的专利CN1281472A也介绍了一种阴离子水溶或水溶胀聚合物的合成方法，该专利为提高产物pH值引入了甲基丙烯酸等疏水性较强的单体。这些分散状态的聚合物的优点在于产物表观粘度低，使用时在水中能快速分散均匀，并且因介质为无机盐溶液，和乳液聚合相比成本低，无污染。

但这些专利介绍的聚合物都为线性分子，亲水性强，对盐敏感，即在盐的环境中使用粘度容易降低。作为驱油聚合物和絮凝剂除要求聚合物分子量高外，还要求使用表观粘度要高，耐盐。使用表观粘度为产品应用所需要的粘度，它是在应用环境里表现出的一种表观粘度。所以提高聚合物耐盐性成为合成高分子量阴离子聚合物的另一技术难点。

美国专利US5605970在内烯酸的阴离子聚合物中引入了疏水单体2-乙基丙烯酸己酯，但由于其疏水烷基较短，所以使用表观粘度增加不是很大，另外由于酯基易水解，提高的粘度难以保持。

发明内容：

本发明目的在于，提供一种高分子量阴离子聚合物分散液及其制备和应用方法。此分散液聚合物耐盐、速溶性好，可作为絮凝剂、污泥脱水剂、驱油剂，应用于城市污水、石油、化工、造纸等行业的污水、污泥处理，及油田三次采油用驱油。

本发明的一种高分子量阴离子聚合物分散液，其特征是，该阴离子聚合物分散液为特性粘数大于13.2dl/g的白色乳状液体，聚合物以一个个独立小粒子形式均匀分散于盐水介质中，粒径低于100nm，由下述原料制成，各原料按质量百分比计为：

聚合反应单体           15％～20％

无机盐                 10％～25％

稳定剂                 6％～8％

稳定助剂               低于1％

双亲表面活性剂         低于1％

引发剂：1％偶氮二异丁基脒盐酸盐溶液1％～2％

乙二胺四乙酸二钠盐：0.3％～0.4％

水                  余量；

其中，所述的聚合反应单体组成，按摩尔百分比计为：

水溶性乙烯基阴离子单体     10％～100％摩尔

丙烯酰胺单体               0～90％摩尔

乙烯基疏水单体             0～0.3％摩尔；

所述的稳定助剂为乙二醇、丙三醇或聚乙二醇。

本发明以盐水溶液为介质合成高分子量的阴离子聚合物，产物状态为稳定的分散液，溶解时在水中能快速均匀分散；并且引入含八个以上碳烷基长链的疏水单体，采取非离子型单体、阴离子单体和疏水单体三元共聚，以提高聚合物使用表观粘度及耐盐性。

本发明聚合反应单体组成为：

1.非离子型单体使用丙烯酰胺单体，用量在聚合反应单体总摩尔量的90％～0％摩尔之间选择；