丙烯酰胺水溶液聚合中本體溶液濃度和引發劑用量研究

唐天龍

（中石油大慶煉化公司聚合物一廠丙烯酰胺一車間，黑龍江大慶 163000）

丙烯酰胺水溶液聚合中本體溶液濃度和引發劑用量研究

唐天龍

（中石油大慶煉化公司聚合物一廠丙烯酰胺一車間，黑龍江大慶 163000）

主要對丙烯酰胺水溶液的濃度和引發劑用量進行研究。

丙烯酰胺；聚丙烯酰胺；引發劑；聚合

聚丙烯酰胺是一類常見的絮凝劑，其性質非常穩定，具有非常好的水溶性，在石油開采和選礦等行業應用廣泛，近年來，其在化學工業和污水的處理中得到了非常廣泛的應用。在進行石油開采的環節中，其在鉆井、堵水、壓裂、洗井、完井和減阻等方面得到廣泛應用。過硫酸銨是一類常見的白色晶體，其氧化性非常強，常作為強氧化劑使用，也是一類常見的單體聚合引發劑。

1 實驗部分

1.1 主要試劑和儀器

本次研究采用的藥品主要是丙烯酰胺、過硫酸銨和亞硫酸氫鈉。本次研究采用的主要的儀器包括水浴鍋、燒杯、玻璃棒、吸管、天平和量筒等。

1.2 實驗步驟

在第一階段，首先要配制丙烯酰胺，分別配制濃度為10%、8%、5%和2%的丙烯酰胺，每個濃度的溶液配制三份，每組的體積都是50mL。

其次是配制引發劑，引發劑主要采用的是過硫酸銨，將其濃度配制成1%。在實驗的環節中，分別采用同一濃度的0.2mL、0.6mL和1.0mL的丙烯酰胺，將1%的過硫酸銨與這三份溶液配制在儀器中。

最后要將水浴鍋加熱，確保水浴鍋的溫度控制在60℃，完成聚合反應。

在第二階段，配制丙烯酰胺溶液，分別配制20%、15%、10%和5%的丙烯酰胺溶液，每個濃度配制三份溶液，體積都是50mL。采用1%的過硫酸銨作為引發劑。在不同濃度的丙烯酰胺中都加入2mL過硫酸銨。最后將水浴鍋的溫度加熱到60℃，完成聚合反應。

2 結果和討論

在第一階段中，2%的丙烯酰胺加入了不同量的過硫酸銨，經過了很長時間也沒有發生聚合。在5%的丙烯酰胺中加入1mL的過硫酸銨，分別進行了三組實驗，其中的一組發生了聚合反應，聚合反應發生在2h后。在8%的丙烯酰胺中加入過硫酸銨，三組實驗都發生了聚合反應，當加入1mL的過硫酸銨后，聚合程度會更加劇烈，而且聚合反應發生的時間也會更早。在對不同濃度的丙烯酰胺加入過硫酸銨的聚合反應進行分析，在進行10%、8%和5%的丙烯酰胺反應中，聚合發生發生的時間一次增多，而且聚合程度也一次見效，2%的丙烯酰胺中甚至不會產生聚合反應，因此，聚合溶液的濃度和引發劑的含量對聚合物的反應會產生很大的影響。在發生聚合反應后，在幾組實驗中，當水浴鍋完全發生聚合反應后，產生的聚合物的量比較少，可以說明聚合物的韌性不足。所以，在實驗階段選擇的溶液的濃度和引發劑的含量都比較小。

在第二階段的實驗中，溶液的濃度和引發劑的含量都在增大，采用了5%和10%的丙烯酰胺，出現黏稠感的時間比較長，而且在15%的丙烯酰胺溶液中，在15min后就開始出現聚合反應，在20%的丙烯酰胺中，在13min后就開始出現聚合反應，繼續進行水浴，直到聚合完全發生。兩個濃度的丙烯酰胺的聚合濃度都比較好，而且韌性非常足，聚合物產生的量也非常大。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。而站在經濟的角度出發，15%的丙烯酰胺更能滿足使用要求。

3 討論

丙烯酰胺是一類常見的白色晶體的化學物質，其原料是聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺主要在水的凈化處理、紙漿的加工等運用。在高溫的條件下，可以生成丙烯酰胺。相關的研究分析表明，其在分子量的測定中可以得到廣泛應用，在油田注水井調整吸水剖面中可以應用，本品與引發劑混合注入到高滲透層帶中，形成黏度很大的聚合物。在丙烯酰胺的生產中，微生物法是一類新型的方法，其在化工產品和材料領域得到應用，突破了高分子較高的相對分子質量，并且其領域得到不斷的拓展。從產品的純度上分析，化學法的丙烯酰胺中含有微量的銅離子和其他的金屬離子，其活性會受到一定的影響，但是采用微生物法生產丙烯酰胺就不存在這一類局限性，其反應的活性非常好，提升了反應速度和生產率，而且聚合度非常高，特別適合在三次采油中使用。而且微生物法的成本優勢不可估量，可以徹底的取代化學法生產的環節中，原材料消耗非常少，而且利用率高。

丙烯酰胺水溶液和聚合與丙烯酰胺本體溶液的濃度和引發劑的含量具有很大的關系，通過本次研究，可以找到合適的聚合反應濃度，通過分段實驗的方式，確定丙烯酰胺的濃度為15%～20%，引發劑的濃度為1%時，聚合反應的效果最好。

[1] 何彥剛，黎鋼，楊超，等.等離子體引發丙烯酰胺與2-甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨水溶液聚合[J].石油化工，2015，（11）：1046-1049.

[2] 馬自俊，金日輝.丙烯酰胺水溶液聚合的幾種氧化還原引發體系的研究[J].精細石油化工，2016，（1）：41-43+59.

[3] 季鴻漸，孫占維，張萬喜，等.丙烯酰胺水溶液聚合──添加Na2CO3制取高分子量陰離子型速溶聚丙烯酰胺的研究[J].高分子學報，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

唐天龍（1988—），男，遼寧撫順人，助理工程師，主要從事煉油方面相關工作。