聚丙烯酰胺无机物复合高吸水性树脂的合成

聚丙烯酰胺有很强的增稠和减阻能力，因而在石油工业中大量使用，部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在提高采油率方面起到重要作用，但其水溶液的剪切稳定性、耐盐性等不尽人意.本文通过添加硅藻土以改进其凝胶强度，并研究了以AM、硅藻土为主要原料，采用水溶液聚合合成高吸水性树脂的工艺条件及树脂的性能.
1 实验部分
1.1 主要原料：丙烯酰胺(AM)：化学纯　上海精细化工科技有限公司N，N 双亚基双丙烯酰胺　中国医药集团上海化学试剂公司C.PNa2CO3、NaCl、过硫酸钾等分析纯
1.2 聚合方法按一定比例称取单体AM，配制成12%的水溶液，加入单体质量28%的硅藻土，搅拌分散，加入交联剂MBAM，引发剂过硫酸钾，待搅拌混合均匀，再加入Na2CO3水溶液，并加入定量的蒸馏水配制成聚合液，通氮气排除氧气，搅拌恒温55℃反应3h，待聚合反应交联结束，升温至80℃，皂化水解20min，将聚合物切片制粒，烘干恒重，得固体颗粒产品.
1.3 吸水材料性能测定
1.3.1 吸水率的测定准确称取一定量的吸水性材料于烧杯中，加入大量自来水，待充分溶胀后，用筛网滤去多余的水分，然后称出吸水胶的重量.按下式计算吸水倍率：Q=(m2-m1)/m1式中：Q———为吸水倍率(g/g)；m1———为溶胀前样品质量(g)；m1———为溶胀后样品质量(g).
1.3.2 吸水速度的测定在数只盛有1000mL左右自来水的烧杯中，分别加入1g样品，测定不同时间内样品的吸水倍率.
2 结果与讨论
2.1 交联剂用量的选择吸水倍率随交联剂加入量的增加而降低，当交联剂用量较少时，形成稀疏的三维网络结构，易于水进入，从而吸水量较大；交联剂用量加大后，聚合物交联密度增大，形成大的三维交联网络，水分子需克服交联网络间的阻力方能进入，从而吸水能力降低，根据需求选用0.15%的用量.
硅藻土2.8g/10g单体　引发剂0.4g/10g单体
2.2 引发剂用量的选择引发剂用量过低时，单体溶液不能成胶，仅粘度有所上升，只有当引发剂用量大于0.1mg/g单体时，方可凝胶化，而在采用化学引发聚合高吸水性树脂时，引发剂用量宜偏高，在实际聚合时，采用0.4g/g单体.
交联剂0.015g/10g单体　硅藻土2.8g/10g单体
2.3 不同硅藻土对吸水性树脂的影响为了改进吸水树脂的凝胶强度，添加3种不同含量硅藻土进行聚合，制得的树脂吸水时间与吸水倍率如表3.
交联剂0.015g/10g单体　硅藻土2.8g/10g单体 引发剂0.4g/10g单体产品已通过华北油田油井堵水性能测试.
3 结　论
(1)采用K2S2O8为引发剂，MBAM为交联剂，通过水溶液聚合AM可制得交联型PAMG高吸水树脂，其碳酸钠水解体吸水倍率可达125g/g自来水.
(2)PAMG吸水树脂的吸水能力随交联密度提高而降低，其吸去离子水能力及速率均高于其吸盐水能力.
(3)添加硅藻土可提高树脂的凝胶强度.
(4)产品可用于油田堵水.