CN116970122B - 一种速溶型聚丙烯酰胺及其制备方法 - Google Patents
一种速溶型聚丙烯酰胺及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；步骤2）引发反应；步骤1）所得水溶液温度调整在0‑5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入可溶性的碳酸盐、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入水溶性高分子包覆的固体酸即得速溶型聚丙烯酰胺。本发明具有的优点是所得速溶聚丙烯酰胺类聚合物在水溶液中溶解迅速，溶液均匀性高，溶解时间缩短了50%‑60%。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯酰胺技术领域，尤其涉及一种速溶型聚丙烯酰胺及其制备方法。
背景技术
聚丙烯酰胺是常见的水溶性高分子之一，其具有优异的亲水性，高的水溶液增粘能力，因此被广泛用于水处理，选矿，造纸、驱油、压裂等行业。由于聚丙烯酰胺分子量相对较高，一般常用的聚丙烯酰胺的分子量普遍在数百万到数千万，因此如何能使其快速溶解成均匀的溶液就是实际应用中必须解决的关键问题。
实践中，为了提高聚丙烯酰胺的溶解性，主要通过改变分子结构和引入外加组分两条路径实现。改变分子结构主要有降低分子量、引入强亲水基团、降低交联副反应、对疏水缔合型聚丙烯酰胺引入助溶的表活剂等。引入外加组分主要是通过添加无机盐、尿素等小分子，加速水分子在聚合物基体中的扩散。但是各类改变分子结构的方法都会同步改变产品性能，造成使用性能降低，而外加组分的方法则因为加入量较少时作用不明显，加量过大时，产品中聚合物有效组分含量下载，也不利于产品的使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种速溶型聚丙烯酰胺及其制备方法，基于凝胶态的聚丙烯酰胺引入碳酸盐组份，进而得到含有碳酸盐的聚丙烯酰胺粉末，将所得聚丙烯酰胺粉末与包覆有固体酸组分的水溶性高分子混合，在遇水后，聚丙烯酰胺粉末吸水溶胀，同时固体酸溶解在水中后，与凝胶中的碳酸盐反应，生成二氧化碳，二氧化碳的生成会造成凝胶的膨胀并从内部破碎，进而在溶胀过程中引入了强的一个物理刺激，实现加速聚丙烯酰胺的溶解的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：一方面，提供一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入可溶性的碳酸盐、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入水溶性高分子包覆的固体酸即得速溶型聚丙烯酰胺。
通过上述技术方案，本发明通过将带有碳酸根的无机碱吸收进入聚丙烯酰胺基体，同时将水溶性高分子包覆的固体有机酸混合在聚丙烯酰胺粉末中，可以实现在聚丙烯酰胺粉末进入水中溶解时，在溶胀的过程中，凝胶内部自生气泡，进而在溶胀过程中，引入了一个气泡生成到破裂的机制，引入物理刺激在溶胀过程中，加速聚合物在水溶液中的溶解。优选地，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠；
进一步地，在步骤4）中，所述水溶性高分子与所述固体酸的质量比为1-9:9-1；优选地，水溶性高分子与固体酸的质量比为1:9。
更进一步地，所述水溶性高分子为聚乙二醇20000。
进一步地，在步骤4）中，所述固体酸为乙二酸﹑柠檬酸﹑丁二酸﹑酒石酸、苹果酸中的至少一种。
进一步地，在步骤4）中，所述碳酸盐占聚丙烯酰胺总量的1%-5%；所述固体酸中羧酸根与碳酸盐的摩尔比为0.99-1.01:2。
通过上述技术方案，基于固体酸和碳酸盐的上述摩尔比，所得速溶型聚丙烯酰胺溶液的PH值为6.5-7.5。
进一步地，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
进一步地，在步骤1）和步骤2）中，该速溶型聚丙烯酰胺是由以下原料的重量份数组成：20-25份的丙烯酰胺20-25份、阴离子单体7.5份、阳离子单体2.5份、非离子单体2.5份、螯合剂0.001份、引发剂0.000001-0.0000015份，余量为去离子水。
进一步地，在步骤4）中，所述的聚丙烯酰胺为非离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、疏水缔合型聚丙烯酰胺、耐温抗盐聚丙烯酰胺中的任意一种。
具体地，聚丙烯酰胺的共聚单体包括丙烯酸、富马酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸、对乙烯基苯磺酸、马来酸、乙烯基苯磺酸、烯丙基磺酸、烯丙基苯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其碱金属盐和铵盐、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基三甲基氯化铵、二甲基乙基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、乙基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、烷基丙烯酰胺、烷基二甲基烯丙基氯化铵、2-丙烯酰胺基烷基丙磺酸及其碱金属盐和铵盐中的至少一种。
进一步地，在步骤2)中，引发体系选自亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钠、过硫酸盐、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐、2,2’-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、偶氮二(2,5-二甲基-6-羧基)己腈、4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)中的一种或多种。
又提供了一种速溶型聚丙烯酰胺，其是由上述的速溶型聚丙烯酰胺的制备方法制备而成。
本发明的有益效果在于：
本发明基于凝胶态的聚丙烯酰胺引入碳酸盐组份，进而得到含有碳酸盐的聚丙烯酰胺粉末，将所得聚丙烯酰胺粉末与包覆有固体酸组分的水溶性高分子混合，在遇水后，聚丙烯酰胺粉末吸水溶胀，同时固体酸溶解在水中后，与凝胶中的碳酸盐反应，生成二氧化碳，二氧化碳的生成会造成凝胶的膨胀并从内部破碎，进而在溶胀过程中引入了强的一个物理刺激，加速聚丙烯酰胺的溶解。
本发明在固体酸混入聚丙稀酰胺干粉时，也通过水溶性高分子对固体酸的包覆，解决了长期存放中固体酸对聚丙烯酰胺分子直接接触造成的不良影响。
本发明克服了单独引入酸或碱会造成配制液体的PH值改变，不利于现场应用的问题，通过严格控制固体酸和碳酸盐的比例，可以有效的使两者相互反应而无大量残留，进而可以不影响配制溶液的酸碱性。
具体实施方式
下面将结合发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例和对比例中所使用的原料或试剂如无特别说明均为商购产品。如无特别说明，本发明的实施例和对比例中所使用的百分数均为质量百分数。
实施例1
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺20份、阴离子共聚单体丙烯酸7.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入碳酸钠0.55份、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入水溶性高分子包覆的固体酸即得速溶型聚丙烯酰胺。
其中，水溶性高分子包覆固体酸的制备：称取确定量的柠檬酸0.7379份和分子量为20000的聚乙二醇，质量比9:1，在捏合机中，热空气加热至65℃，捏合均匀，得到包覆的固体酸。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺加入碳酸钠后捏合并放置1小时，干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，与包覆的柠檬酸混合得速溶型聚丙烯酰胺。
实施例2
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺25份、阳离子共聚单体二甲基烯丙基氯化铵2.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入碳酸钾0.825份、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入水溶性高分子包覆的固体酸即得速溶型聚丙烯酰胺。
其中，水溶性高分子包覆固体酸的制备：称取确定量的乙二酸0.5979份和分子量为20000的聚乙二醇，质量比9:1，在捏合机中，热空气加热至65℃，捏合均匀，得到包覆的固体酸。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺加入碳酸钾后捏合并放置1小时，干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，与包覆的乙二酸混合得速溶型聚丙烯酰胺。
实施例3
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺25份、非离子共聚单体乙烯基吡咯烷酮，2.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入碳酸钠0.55份、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入水溶性高分子包覆的固体酸即得速溶型聚丙烯酰胺。
其中，水溶性高分子包覆固体酸的制备：称取确定量的丁二酸0.6803份和分子量为20000的聚乙二醇，质量比9:1，在捏合机中，热空气加热至65℃，捏合均匀，得到包覆的固体酸。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺加入碳酸钠后捏合并放置1小时，干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，与包覆的丁二酸混合得速溶型聚丙烯酰胺。
对比例1
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺20份、阴离子共聚单体丙烯酸7.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
对比例2
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺25份、阳离子共聚单体二甲基烯丙基氯化铵2.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
对比例3
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺25份、非离子共聚单体乙烯基吡咯烷酮，2.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
对比例4
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺20份、阴离子共聚单体丙烯酸7.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入水溶性高分子包覆的固体酸即得速溶型聚丙烯酰胺。
其中，水溶性高分子包覆固体酸的制备：称取确定量的柠檬酸0.7379份和分子量为20000的聚乙二醇，质量比9:1，在捏合机中，热空气加热至65℃，捏合均匀，得到包覆的固体酸。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，与包覆的柠檬酸混合得速溶型聚丙烯酰胺。
对比例5
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺25份、阳离子共聚单体二甲基烯丙基氯化铵2.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入水溶性高分子包覆的固体酸即得速溶型聚丙烯酰胺。
其中，水溶性高分子包覆固体酸的制备：称取确定量的乙二酸0.5979份和分子量为20000的聚乙二醇，质量比9:1，在捏合机中，热空气加热至65℃，捏合均匀，得到包覆的固体酸。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，与包覆的乙二酸混合得速溶型聚丙烯酰胺。
对比例6
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺25份、非离子共聚单体乙烯基吡咯烷酮，2.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入水溶性高分子包覆的固体酸即得速溶型聚丙烯酰胺。
其中，水溶性高分子包覆固体酸的制备：称取确定量的丁二酸0.6803份和分子量为20000的聚乙二醇，质量比9:1，在捏合机中，热空气加热至65℃，捏合均匀，得到包覆的固体酸。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，与包覆的丁二酸混合得速溶型聚丙烯酰胺。
对比例7
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺20份、阴离子共聚单体丙烯酸7.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入碳酸钠0.55份、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末，即得速溶型聚丙烯酰胺。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺加入碳酸钠后捏合并放置1小时，干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，即得速溶型聚丙烯酰胺。
对比例8
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺25份、阳离子共聚单体二甲基烯丙基氯化铵2.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入碳酸钾0.825份、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末，即得速溶型聚丙烯酰胺。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺加入碳酸钾后捏合并放置1小时，干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，即得速溶型聚丙烯酰胺。
对比例9
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺25份、非离子共聚单体乙烯基吡咯烷酮，2.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入碳酸钠0.55份、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末，即得速溶型聚丙烯酰胺。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺加入碳酸钠后捏合并放置1小时，干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，即得速溶型聚丙烯酰胺。
对比例10
一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
具体地，将丙烯酰胺25份、非离子共聚单体乙烯基吡咯烷酮，2.5份、乙二胺四乙酸二钠0.001份加入至水中配制成聚合液，单体浓度为30%，使用氢氧化钠水溶液调节pH值为6～9，保温备用；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液的温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
具体地，将步骤1）所得聚合液的反应体系温度调节为0-5℃，加入引发剂的水溶液，通入氮气搅拌直至反应体系变粘，密封保存直至升温结束，保温2小时，取出聚丙烯酰胺胶块。其中，引发剂为0.000001份溴酸钾、0.0000012份焦亚硫酸钠和0.0000015份偶氮二异丁基脒盐酸盐。
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入碳酸钠0.55份、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入0.6803份的丁二酸，即得速溶型聚丙烯酰胺。
具体地，将步骤3）所得凝胶状聚丙烯酰胺加入碳酸钠后捏合并放置1小时，干燥，在85℃下烘干1小时，粉碎筛分后，与丁二酸混合得速溶型聚丙烯酰胺。
效果实施例
将实施例1-3和对比例1-10所得的样品在盐水（矿化度30000 mg/L，钙离子含量800 mg/L，镁离子含量200 mg/L，其他为氯离子和钠离子，）中配制成2000mg/L的溶液，搅拌速度为7000rpm，从样品加入溶液中开始计时，取不同溶解时间的样品溶液300g，在0.2MPa气体压力下，使溶液通过3μm的核孔滤膜，记录溶液流出100g的时间为t1，200g的时间为t2，300g的时间为t3。过滤因子为（t3-t2）与（t2-t1）的比值。记录过滤因子小于1.2的时间，作为该样品的特征溶解时间。测试数据如表1所示：
| 编号 | 丙烯酰胺及用量 | 阴离子单体及用量 | 阳离子单体及用量 | 非离子单体及用量 | 碳酸盐及用量 | 包覆固体酸及用量 | 特征溶解时间，min |
| 实施例1 | 20 | 丙烯酸，7.5 | 碳酸钠，0.55份 | 包覆柠檬酸，0.7379份 | 36.5 | ||
| 实施例2 | 25 | 二甲基烯丙基氯化铵，2.5份 | 碳酸钾，0.825份 | 包覆草酸，0.5979份 | 23.78 | ||
| 实施例3 | 25 | 乙烯基吡咯烷酮，2.5份 | 碳酸钠，0.55份 | 包覆丁二酸，0.6803份 | 35.2 | ||
| 对比例1 | 20 | 丙烯酸，7.5 | --- | --- | 73 | ||
| 对比例2 | 25 | 二甲基烯丙基氯化铵，2.5份 | --- | --- | 58 | ||
| 对比例3 | 25 | 乙烯基吡咯烷酮，2.5份 | --- | --- | 64 | ||
| 对比例4 | 20 | 丙烯酸，7.5 | --- | 包覆柠檬酸，0.7379份 | 72 | ||
| 对比例5 | 25 | 二甲基烯丙基氯化铵，2.5份 | --- | 包覆草酸，0.5979份 | 57 | ||
| 对比例6 | 25 | 乙烯基吡咯烷酮，2.5份 | --- | 包覆丁二酸，0.6803份 | 64 | ||
| 对比例7 | 20 | 丙烯酸，7.5 | 碳酸钠，0.55份 | --- | 70 | ||
| 对比例8 | 25 | 二甲基烯丙基氯化铵，2.5份 | 碳酸钾，0.825份 | --- | 55 | ||
| 对比例9 | 25 | 乙烯基吡咯烷酮，2.5份 | 碳酸钠，0.55份 | --- | 60 | ||
| 对比例10 | 25 | 乙烯基吡咯烷酮，2.5份 | 碳酸钠，0.55份 | 未包覆丁二酸，0.6123份 | ---- |
通过上表1的数据得出，将实施例与比较例一一对应，本发明引入的速溶方法能够将聚丙烯酰胺在水中溶解速度大幅度提升，同样的聚合物，在引入该方法后，特征溶解时间缩短50%-60%，明显加快了溶液配制环节；不加碳酸盐所得速溶聚丙烯酰胺，由于固体酸对溶解没有帮助，因此可以看出特征溶解时间几乎不变，而不加固体酸所得速溶聚丙烯酰胺，由于碳酸盐的加入使得凝胶中形成了少量速溶的通道，特征溶解时间只是略有缩短。单独加入固体酸或碳酸盐也会对产品溶液的PH值造成影响，部分实践应用中无法接受该影响。
并且，由于聚丙烯酰胺干粉中是含有少量的结合水的，固体酸未经包覆，和聚丙烯酰胺粉末混合后长期放置，则会在结合水存在的条件下，显示其酸性且对聚合物产生影响，通过实施例3和对比例10对比可知，对比例10的样品长期放置后产品明显变黄，且有氨味散发，这是固体酸直接接触造成产品变质的表象，也说明了本发明方案中包覆的必要性。本发明方案中采用的包覆物为聚乙二醇20000，由于其分子量远小于聚丙烯酰胺，水溶迅速，因此不会影响固体酸在水中的溶解。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）混液；将丙烯酰胺溶液、共聚单体溶液、螯合剂、去离子水配制成水溶液；
步骤2）引发反应；将步骤1）所得水溶液温度调整在0-5℃之间，通氮气除氧后，加入引发剂水溶液进行引发反应，得聚丙烯酰胺胶块；
步骤3）将所述聚丙烯酰胺胶块切割、造粒、干燥、粉碎后即得凝胶状聚丙烯酰胺；
步骤4）将步骤3）所得凝胶态的聚丙烯酰胺加入可溶性的碳酸盐、捏合后，烘干粉碎，粉碎后的粉末中混入水溶性高分子包覆的固体酸即得速溶型聚丙烯酰胺；
其中，在步骤4）中，所述碳酸盐占聚丙烯酰胺总量的1%-5%；所述固体酸中羧酸根与碳酸盐的摩尔比为0.99-1.01:2；
所述水溶性高分子为聚乙二醇20000；所述固体酸为乙二酸﹑柠檬酸﹑丁二酸﹑酒石酸、苹果酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，在步骤4）中，所述水溶性高分子与所述固体酸的质量比为1-9:9-1。
3.根据权利要求1所述的速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，在步骤4）中，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，在步骤4）中，所述的聚丙烯酰胺为非离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、疏水缔合型聚丙烯酰胺、耐温抗盐聚丙烯酰胺中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的速溶型聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述引发剂选自亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐、2,2’-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、偶氮二(2,5-二甲基-6-羧基)己腈、4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)中的一种或多种。
6.一种速溶型聚丙烯酰胺，其特征在于，其是由权利要求1-5任一项所述的速溶型聚丙烯酰胺的制备方法制备而成。
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