[发明专利]一种钻井液用环保型聚丙烯酰胺干粉及其制备方法

说明书

本发明涉及钻井液用添加剂技术领域，具体涉及一种钻井液用环保型聚丙烯酰胺干粉及其制备方法。采用特定方法制备得到纳米微晶纤维素，使用紫外光辐射引发其与丙烯酰胺聚合，获得分子量大于2.4×10⁷、特性粘数高于3500mL/g且固含量可大于90%的聚丙烯酰胺干粉，该聚丙烯酰胺干粉具有优良的辅助降滤失功效，热稳定性好，生物毒性等级为无毒，具有良好的环保性能。本发明制备原料获取难度低，易于生物降解，对环境无污染，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及钻井液用添加剂技术领域，具体涉及一种钻井液用环保型聚丙烯酰胺干粉及其制备方法。

背景技术

聚丙烯酰胺(PAM)是一类线性高分子聚合物，通常是丙烯酰胺(AM)及其衍生物的均聚物和共聚物的总称，在工业领域中含不低于50%的丙烯酰胺单体的高分子聚合物也泛称为聚丙烯酰胺。因其分子结构侧链存在酰胺基(-CONH₂),其化学性质特别活泼,可跟许多物质发生转化反应,所以聚丙烯酰胺的用途极广。

聚丙烯酰胺聚合反应为自由基聚合类型，由引发剂产生自由基引发体系进行聚合反应从而获得高聚物。然而，现有技术中聚丙烯酰胺反应过程中，影响因素多、反应条件控制难度大，影响分子量和溶解性的因素主要有：引发剂种类、单体质量和浓度、体系pH值、杂质含量等，上述因素均容易对所得聚丙烯酰胺的分子量及溶解性造成影响，导致合成的聚丙烯酰胺分子量不够高、特性粘数低，难以满足钻井液添加剂性能要求。

辐射聚合是一项能耗低、效率高、污染小的新技术，通常是在紫外光的照射下，光引发剂被紫外光能量激发产生活性自由基，引发单体发生聚合反应，主要包括链引发、链增长、链终止、链转移等阶段。相对于传统聚合方式，辐射聚合具有方法简单、影响因素较少、条件控制难度低等优点，并且光引发剂在辐射作用下可提供大量高活性自由基，使得反应原料充分聚合，产物分子量高。

可见，使用辐射聚合制备聚丙烯酰胺可克服传统聚合方法中存在的诸多缺陷，具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井液用环保型聚丙烯酰胺干粉，本发明在大量创造性劳动基础上，采用特定方法制备得到的纳米微晶纤维素，使用紫外光辐射引发其与丙烯酰胺聚合，获得分子量大于2.4×10⁷、特性粘数高于3500mL/g且固含量可大于90%的聚丙烯酰胺干粉，通过性能测试可知，其具有优良的辅助降滤失功效，热稳定性好，此外，本发明聚丙烯酰胺干粉生物毒性等级为无毒，具有良好的环保性能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种钻井液用环保型聚丙烯酰胺干粉的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

S1：称取纳米微晶纤维素、丙烯酰胺、光引发剂、助溶剂、碱剂、去离子水；

S2：将丙烯酰胺溶于去离子水得到25-50%的丙烯酰胺溶液，随后加入助溶剂、碱剂，恒温搅拌至溶解完全，随后对溶液超声处理20-40min；

S3：通入惰性气体排除体系中氧气，降低体系温度至15℃以下，加入纳米微晶纤维素和光引发剂，搅拌均匀后升高体系温度至20-30℃；

S4：使用UV固化机照射引发聚合反应，将所得胶状产物烘干、粉碎、过筛，获得粒径为0.01-1.00mm的聚丙烯酰胺干粉。

进一步地，所述纳米微晶纤维素制备方法包括如下步骤，

SS1：配制酸溶液；

SS2：使用高速粉碎机对甘蔗渣进行反复粉碎，使物料粒径为1-3mm；

SS3：在搅拌状态下使所述酸溶液与粉碎后的甘蔗渣充分接触，控制体系温度为45-75℃，恒温搅拌反应2-4h，然后停止加热并加入所述酸溶液2倍体积的蒸馏水终止反应，离心去除上层清液，使用蒸馏水对分离得到的下层不溶于水的白色乳状悬浮液洗涤5-8次；