丙烯酰胺水溶液聚合中本体溶液浓度和引发剂用量研究

唐天龙

（中石油大庆炼化公司聚合物一厂丙烯酰胺一车间，黑龙江大庆 163000）

丙烯酰胺水溶液聚合中本体溶液浓度和引发剂用量研究

唐天龙

（中石油大庆炼化公司聚合物一厂丙烯酰胺一车间，黑龙江大庆 163000）

主要对丙烯酰胺水溶液的浓度和引发剂用量进行研究。

丙烯酰胺；聚丙烯酰胺；引发剂；聚合

聚丙烯酰胺是一类常见的絮凝剂，其性质非常稳定，具有非常好的水溶性，在石油开采和选矿等行业应用广泛，近年来，其在化学工业和污水的处理中得到了非常广泛的应用。在进行石油开采的环节中，其在钻井、堵水、压裂、洗井、完井和减阻等方面得到广泛应用。过硫酸铵是一类常见的白色晶体，其氧化性非常强，常作为强氧化剂使用，也是一类常见的单体聚合引发剂。

1 实验部分

1.1 主要试剂和仪器

本次研究采用的药品主要是丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠。本次研究采用的主要的仪器包括水浴锅、烧杯、玻璃棒、吸管、天平和量筒等。

1.2 实验步骤

在第一阶段，首先要配制丙烯酰胺，分别配制浓度为10%、8%、5%和2%的丙烯酰胺，每个浓度的溶液配制三份，每组的体积都是50mL。

其次是配制引发剂，引发剂主要采用的是过硫酸铵，将其浓度配制成1%。在实验的环节中，分别采用同一浓度的0.2mL、0.6mL和1.0mL的丙烯酰胺，将1%的过硫酸铵与这三份溶液配制在仪器中。

最后要将水浴锅加热，确保水浴锅的温度控制在60℃，完成聚合反应。

在第二阶段，配制丙烯酰胺溶液，分别配制20%、15%、10%和5%的丙烯酰胺溶液，每个浓度配制三份溶液，体积都是50mL。采用1%的过硫酸铵作为引发剂。在不同浓度的丙烯酰胺中都加入2mL过硫酸铵。最后将水浴锅的温度加热到60℃，完成聚合反应。

2 结果和讨论

在第一阶段中，2%的丙烯酰胺加入了不同量的过硫酸铵，经过了很长时间也没有发生聚合。在5%的丙烯酰胺中加入1mL的过硫酸铵，分别进行了三组实验，其中的一组发生了聚合反应，聚合反应发生在2h后。在8%的丙烯酰胺中加入过硫酸铵，三组实验都发生了聚合反应，当加入1mL的过硫酸铵后，聚合程度会更加剧烈，而且聚合反应发生的时间也会更早。在对不同浓度的丙烯酰胺加入过硫酸铵的聚合反应进行分析，在进行10%、8%和5%的丙烯酰胺反应中，聚合发生发生的时间一次增多，而且聚合程度也一次见效，2%的丙烯酰胺中甚至不会产生聚合反应，因此，聚合溶液的浓度和引发剂的含量对聚合物的反应会产生很大的影响。在发生聚合反应后，在几组实验中，当水浴锅完全发生聚合反应后，产生的聚合物的量比较少，可以说明聚合物的韧性不足。所以，在实验阶段选择的溶液的浓度和引发剂的含量都比较小。

在第二阶段的实验中，溶液的浓度和引发剂的含量都在增大，采用了5%和10%的丙烯酰胺，出现黏稠感的时间比较长，而且在15%的丙烯酰胺溶液中，在15min后就开始出现聚合反应，在20%的丙烯酰胺中，在13min后就开始出现聚合反应，继续进行水浴，直到聚合完全发生。两个浓度的丙烯酰胺的聚合浓度都比较好，而且韧性非常足，聚合物产生的量也非常大。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。而站在经济的角度出发，15%的丙烯酰胺更能满足使用要求。

3 讨论

丙烯酰胺是一类常见的白色晶体的化学物质，其原料是聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺主要在水的净化处理、纸浆的加工等运用。在高温的条件下，可以生成丙烯酰胺。相关的研究分析表明，其在分子量的测定中可以得到广泛应用，在油田注水井调整吸水剖面中可以应用，本品与引发剂混合注入到高渗透层带中，形成黏度很大的聚合物。在丙烯酰胺的生产中，微生物法是一类新型的方法，其在化工产品和材料领域得到应用，突破了高分子较高的相对分子质量，并且其领域得到不断的拓展。从产品的纯度上分析，化学法的丙烯酰胺中含有微量的铜离子和其他的金属离子，其活性会受到一定的影响，但是采用微生物法生产丙烯酰胺就不存在这一类局限性，其反应的活性非常好，提升了反应速度和生产率，而且聚合度非常高，特别适合在三次采油中使用。而且微生物法的成本优势不可估量，可以彻底的取代化学法生产的环节中，原材料消耗非常少，而且利用率高。

丙烯酰胺水溶液和聚合与丙烯酰胺本体溶液的浓度和引发剂的含量具有很大的关系，通过本次研究，可以找到合适的聚合反应浓度，通过分段实验的方式，确定丙烯酰胺的浓度为15%～20%，引发剂的浓度为1%时，聚合反应的效果最好。

[1] 何彦刚，黎钢，杨超，等.等离子体引发丙烯酰胺与2-甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液聚合[J].石油化工，2015，（11）：1046-1049.

[2] 马自俊，金日辉.丙烯酰胺水溶液聚合的几种氧化还原引发体系的研究[J].精细石油化工，2016，（1）：41-43+59.

[3] 季鸿渐，孙占维，张万喜，等.丙烯酰胺水溶液聚合──添加Na2CO3制取高分子量阴离子型速溶聚丙烯酰胺的研究[J].高分子学报，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

唐天龙（1988—），男，辽宁抚顺人，助理工程师，主要从事炼油方面相关工作。