聚醚-聚丙烯酰胺类化合物的合成机理及应用简介ppt课件

1、聚醚、聚丙烯酰胺类化聚醚、聚丙烯酰胺类化合物的合成机理及应用简介合物的合成机理及应用简介一、阳离子聚丙烯酰胺类化合物一、阳离子聚丙烯酰胺类化合物1、PD(二甲基二烯丙基氯化铵均聚物二甲基二烯丙基氯化铵均聚物)2、PDA(二甲基二烯丙基氯化铵二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰丙烯酰胺共聚物胺共聚物)二、聚醚类化合物二、聚醚类化合物 (环氧丙烯环氧乙烯聚醚类环氧丙烯环氧乙烯聚醚类)清水剂清水剂定义比较广泛，所有使污水变清的化学药定义比较广泛，所有使污水变清的化学药剂，如浮选剂、反向破乳剂、絮凝剂等。剂，如浮选剂、反向破乳剂、絮凝剂等。无机无机机能性蛋白质或机能性多糖类物质机能性蛋白质或机能性多糖类物质铁

2、盐、铝盐及其水解聚合产物铁盐、铝盐及其水解聚合产物（如（如 Al(OH) mCl3-mn(PAC)）天然淀粉类、甲壳质）天然淀粉类、甲壳质）人工合成（人工合成（ 阴、阳、两性离子型和非离子型）阴、阳、两性离子型和非离子型）微生物微生物有机高分子有机高分子（含油量（含油量10ppm10ppm，悬浮物含量悬浮物含量3mg/l3mg/l） 药剂配合工艺使用药剂配合工艺使用油田生产污水中的污油、固体悬浮物等油田生产污水中的污油、固体悬浮物等处理对象处理对象u双电层负电荷稳定机理双电层负电荷稳定机理u油珠界面膜的活性物质带负电荷油珠界面膜的活性物质带负电荷u固体悬浮物表面带有负电荷固体悬浮物表面带有负电

3、荷O/W型乳状液型乳状液中和油珠或固悬物表面的负电中和油珠或固悬物表面的负电性，（带正电荷）性，（带正电荷）使失去电性的固体颗粒聚结沉使失去电性的固体颗粒聚结沉淀。（通过分子链架桥絮凝）淀。（通过分子链架桥絮凝）药剂结构药剂结构特点需求特点需求一、阳离子聚丙烯酰胺类化合物一、阳离子聚丙烯酰胺类化合物1、PD(二甲基二烯丙基氯化铵均聚物二甲基二烯丙基氯化铵均聚物)2、PDA(二甲基二烯丙基氯化铵二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰丙烯酰胺共聚物胺共聚物)二、聚醚类化合物二、聚醚类化合物均聚物：由一个单体聚合而成均聚物：由一个单体聚合而成 AAAAAA共聚物：由两种或以上的单体聚合而成共聚物：由两种或以上

4、的单体聚合而成A、B等单体）等单体）无规共聚无规共聚AABBBABABBA（最多）（最多）嵌段共聚嵌段共聚 AAAAA-BBBBBB-AAA交替共聚交替共聚 ABABAB高分子溶液粘度的最常用的表示方法。高分子溶液粘度的最常用的表示方法。为当高分子溶液浓度趋于零时的比浓粘度。即表示单个为当高分子溶液浓度趋于零时的比浓粘度。即表示单个分子对溶液粘度的贡献，是反映高分子特性的粘度，其分子对溶液粘度的贡献，是反映高分子特性的粘度，其值不随浓度而变。值不随浓度而变。常以常以表示，常用的单位是分升表示，常用的单位是分升/ /克。克。由于特性粘度与高分子的相对分子质量存在着定量的关由于特性粘度与高分子的相

5、对分子质量存在着定量的关系，所以常用系，所以常用的数值来求取相对分子质量，或作为的数值来求取相对分子质量，或作为分子量的量度。分子量的量度。特性粘度特性粘度 = KMK和和 为常数，可查）为常数，可查）PD二甲基二烯丙基氯化铵均聚物）二甲基二烯丙基氯化铵均聚物）正电荷密度高、水溶性好、无毒、价格低廉等正电荷密度高、水溶性好、无毒、价格低廉等白色吸水粉末，溶于水、甲醇、冰醋酸白色吸水粉末，溶于水、甲醇、冰醋酸水溶液在水溶液在pH0.5-14稳定）稳定）200 ，热分解，热分解其顺反异构体的比例为其顺反异构体的比例为6 1PD结构及其物理性质结构及其物理性质DMDAAC（二甲基二烯丙基氯化铵）（二

6、甲基二烯丙基氯化铵）DMDAAC水溶液，外观为无色透明、无刺激性气味的水溶液，外观为无色透明、无刺激性气味的液体，稍有稠度。液体，稍有稠度。常温下十分稳定，不水解、不易燃、对皮肤刺激性小、常温下十分稳定，不水解、不易燃、对皮肤刺激性小、低毒。低毒。合成合成PD原料的结构及物性原料的结构及物性DMDAAC合成方法简述合成方法简述水溶液聚合工艺简单、成本低、产品直接用）水溶液聚合工艺简单、成本低、产品直接用）有机相溶液聚合有机溶剂回收困难、实验室研究）有机相溶液聚合有机溶剂回收困难、实验室研究）沉淀聚合难以得到高分子量的聚合物）沉淀聚合难以得到高分子量的聚合物）反相乳液聚合聚合速率快、产品性能好；

7、需回收溶反相乳液聚合聚合速率快、产品性能好；需回收溶剂、生产效率低等剂、生产效率低等 ）其他聚合其他聚合-射线辐射聚合、荧光聚合）射线辐射聚合、荧光聚合）PD水溶液聚合水溶液聚合单体水溶液一般在单体水溶液一般在60 %60 %左右左右, ,在通在通N2 N2 除除氧的条件下氧的条件下, ,用适量引发剂在引发剂的用适量引发剂在引发剂的适宜温度范围内引发聚合适宜温度范围内引发聚合, ,聚合过程中聚合过程中还可加入其它助剂以提高聚合物性能。还可加入其它助剂以提高聚合物性能。DMDAACPD反应机理：自由基引发链式聚合反应反应机理：自由基引发链式聚合反应链引发：形成初级自由基，与单体形成单体自由基；链

8、引发：形成初级自由基，与单体形成单体自由基；链增长：聚合发生、主要反应过程链增长：聚合发生、主要反应过程链终止：自由基消失，聚合终止链终止：自由基消失，聚合终止SOH4NOOOSOOONH4(NH4)2S2O8O(NH4)2S2O82NH42- + S2O82-2SO4-S2O82-影响反应的因素影响反应的因素引发剂种类和用量）引发剂种类和用量）单体纯度和浓度）单体纯度和浓度）反应温度、时间反应温度、时间自聚阻聚作用）自聚阻聚作用）聚合助剂聚合助剂过硫酸盐类分解产生的氧中心自由基具有较强的过硫酸盐类分解产生的氧中心自由基具有较强的夺氢能力，它本身又是氧化剂，在聚合过程中由于夺氢能力，它本身又是

9、氧化剂，在聚合过程中由于离子化反应使体系离子化反应使体系pH pH 值降低，加快引发剂分解，值降低，加快引发剂分解，降低其引发效率；另外，能使降低其引发效率；另外，能使Cl-Cl-产生产生Cl Cl 自由自由基终止反应，产物分子量不高；价格便宜，较适合基终止反应，产物分子量不高；价格便宜，较适合水溶液聚合）水溶液聚合）水溶液偶氮类提高引发速率，得到高分子量的水溶液偶氮类提高引发速率，得到高分子量的DMDAACDMDAAC，但其价格较昂贵），但其价格较昂贵）氧化还原复合类过硫酸盐氧化还原复合类过硫酸盐- -亚硫酸钠）亚硫酸钠）引发剂种类引发剂种类F引发剂用量少时，分解产生的用于引发的自由基很少，

10、引发剂用量少时，分解产生的用于引发的自由基很少，因此聚合物分子量较小；因此聚合物分子量较小；F随着引发剂用量加大，引发自由基增多，分子链增长，随着引发剂用量加大，引发自由基增多，分子链增长，几率增大，因而聚合物分子量明显增大；几率增大，因而聚合物分子量明显增大；F当引发剂用量太大时，降低了体系的当引发剂用量太大时，降低了体系的pH pH 值，而有利于引值，而有利于引发剂离子分解反应的进行，使引发效率大大降低，从而影发剂离子分解反应的进行，使引发效率大大降低，从而影响季胺盐阳离子单体分子内环化，过多的自由基也增长了响季胺盐阳离子单体分子内环化，过多的自由基也增长了链终止几率。链终止几率。引发剂用

11、量引发剂用量自由基聚合动力学：随着自由基聚合动力学：随着DMDAAC 起始浓度升高，聚合反起始浓度升高，聚合反应速率增大，单体转化率必然升高。在低浓度时，单体与应速率增大，单体转化率必然升高。在低浓度时，单体与引发自由基或增长链自由基碰撞的机会较少，难以形成高引发自由基或增长链自由基碰撞的机会较少，难以形成高聚物；在高浓度时，增长链自由基碰撞的机会增多，但链聚物；在高浓度时，增长链自由基碰撞的机会增多，但链终止几率也增大，当链增长几率大于链终止几率时，聚合终止几率也增大，当链增长几率大于链终止几率时，聚合物分子量会有所下降。物分子量会有所下降。单体浓度举例说明）单体浓度举例说明）在一步法合成单

12、体溶液在一步法合成单体溶液DM过程中过程中,可能会含有原料氯可能会含有原料氯丙烯、二甲胺、氢氧化钠，带入的变价金属离子丙烯、二甲胺、氢氧化钠，带入的变价金属离子(Cu2+等等)以及中间产物烯丙基二甲胺以及中间产物烯丙基二甲胺(叔胺叔胺) 、副产物二甲胺盐酸盐、副产物二甲胺盐酸盐、叔胺盐酸盐、烯丙醇、烯丙醛和氯化钠等杂质组分。叔胺盐酸盐、烯丙醇、烯丙醛和氯化钠等杂质组分。杂质起阻聚或缓聚作用！杂质起阻聚或缓聚作用！单体纯度单体纯度反应温度的变化主要影响引发剂的分解速度反应温度的变化主要影响引发剂的分解速度低温链增长主导）低温链增长主导）高温链转移主导）高温链转移主导）反应温度和时间举例说明）反应

13、温度和时间举例说明）由于单体烯丙基由于单体烯丙基C H(连在双键连在双键位置上的位置上的C H) 键很弱键很弱,而链自由基活泼而链自由基活泼,结果向单体转移而终止。结果向单体转移而终止。自聚阻聚作用）自聚阻聚作用）H2CCHH2CNCH3CH3CH2CHH2CCl-烯丙基型自由基非常稳定，不再引发，相互、或烯丙基型自由基非常稳定，不再引发，相互、或与其他增长自由基进行终止反应，相当于阻聚剂与其他增长自由基进行终止反应，相当于阻聚剂的终止作用。的终止作用。EDTA-Na4乙二胺四乙酸钠盐）乙二胺四乙酸钠盐）聚合助剂聚合助剂NCH2CH2NCH2COONaCH2COONaNaOOCH2CNaOOC

14、H2C单体单体 DMDAAC的生产过程中的生产过程中 ,由于反应容器或管道的材由于反应容器或管道的材质原因可能带入质原因可能带入 Fe2+、 Cu2+等金属离子，会对等金属离子，会对PD的的聚合反应起到缓聚或阻聚作用聚合反应起到缓聚或阻聚作用;能与反应液中的微量金属离子形成稳定的络合物能与反应液中的微量金属离子形成稳定的络合物, 消除消除微量金属离子对聚合反应的不良影响微量金属离子对聚合反应的不良影响一、阳离子聚丙烯酰胺类化合物一、阳离子聚丙烯酰胺类化合物1、PD(二甲基二烯丙基氯化铵均聚物二甲基二烯丙基氯化铵均聚物)2、PDA(二甲基二烯丙基氯化铵二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰丙烯酰胺共聚物胺

15、共聚物)二、聚醚类化合物二、聚醚类化合物 (环氧丙烯环氧乙烯聚醚类环氧丙烯环氧乙烯聚醚类)PDA二甲基二烯丙基氯化铵二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物）丙烯酰胺共聚物）性能随阳离子度性能随阳离子度DM与与DM+AM的摩尔比值和分的摩尔比值和分子质量变化子质量变化白色吸水粉末，溶于水、甲醇、冰醋酸，白色吸水粉末，溶于水、甲醇、冰醋酸，水溶液在碱性环境中部分水解水溶液在碱性环境中部分水解正电荷密度可调、无毒注：毒性来自未反应的正电荷密度可调、无毒注：毒性来自未反应的AM）PDA结构及物性结构及物性在酸碱环境中可水解成丙烯酸；在酸碱环境中可水解成丙烯酸；丙烯酰胺单体在室温下很稳定，但当处于熔点或以

16、上温丙烯酰胺单体在室温下很稳定，但当处于熔点或以上温度、氧化条件以及在紫外线的作用下很容易发生聚合反度、氧化条件以及在紫外线的作用下很容易发生聚合反应；应；当加热使其溶解时，丙烯酰胺释放出强烈的腐蚀性气体当加热使其溶解时，丙烯酰胺释放出强烈的腐蚀性气体和氮的氧化物类化合物；和氮的氧化物类化合物；通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等接触，有神经毒性。通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等接触，有神经毒性。AM结构及物性结构及物性AMDMPDA+与与PDPD聚合机理类似，链引发聚合机理类似，链引发和增长过程不同所涉及到和增长过程不同所涉及到单体不同）单体不同）自由基聚合过程无规聚合）自由基聚合过程无规聚合）除了

17、引发剂、单体浓度、纯度、反应温度等外，除了引发剂、单体浓度、纯度、反应温度等外，单体摩尔比单体摩尔比DM：AM）（举例说明）（举例说明）DMDAAC 的阳离子性及较大的空间位阻使其相对反应的阳离子性及较大的空间位阻使其相对反应活性较低与活性较低与AM相比）相比）一、阳离子聚丙烯酰胺类化合物一、阳离子聚丙烯酰胺类化合物1、PD(二甲基二烯丙基氯化铵均聚物二甲基二烯丙基氯化铵均聚物)2、PDA(二甲基二烯丙基氯化铵二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰丙烯酰胺共聚物胺共聚物)二、聚醚类化合物二、聚醚类化合物 (环氧丙烯环氧乙烯聚醚类环氧丙烯环氧乙烯聚醚类)破乳剂应用背景破乳剂应用背景注水开发方式注水开发方式

18、含水期采出的原油和水混合在一起，一部分水呈游离含水期采出的原油和水混合在一起，一部分水呈游离状态，采出后经沉降即可分出；另一部分则以液珠形状态，采出后经沉降即可分出；另一部分则以液珠形式分散在原油中，形成式分散在原油中，形成W/O型原油乳状液。型原油乳状液。商品原油含水要求：商品原油含水要求：我国：我国：0.5-2.0%国际：国际：0.2-3.0%化学破乳化学破乳重力沉降重力沉降加热加热电脱电脱最终目的：利用原油（最终目的：利用原油（1和水的密度差而分开。和水的密度差而分开。原油脱水方法原油脱水方法原油破乳脱水过程原油破乳脱水过程分散水滴接近结合分散水滴接近结合界面膜破裂界面膜破裂水滴合并粒径

19、增大水滴合并粒径增大从油相中沉降分离从油相中沉降分离以环氧丙烷、环氧乙烷为基础原料，在有活波氢以环氧丙烷、环氧乙烷为基础原料，在有活波氢起始剂引发下，有催化剂存在时，按一定程序聚起始剂引发下，有催化剂存在时，按一定程序聚合而成。合而成。以醇类为起始剂的嵌段聚醚以醇类为起始剂的嵌段聚醚SP，BP等）等）所用的醇有十八碳醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇等所用的醇有十八碳醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇等例：例：SP169C18H37OH起始剂，起始剂，1：6：9wtPO-EO-PO聚醚聚醚适应于石蜡基原油适应于石蜡基原油不适用于胶质、沥青质高稠油，高含水原油不适用于胶质、沥青质高稠油，高含水原油AE型二嵌

20、段）型二嵌段） (CH2CH2N)nNCH2CH2(PO)x(EO)yH(PO)x(EO)yH(PO)x(EO)yHH(EO)y(PO)xH(EO)y(PO)xAP型三嵌段）型三嵌段） 多支链，较高的润湿性和渗透能力，用量少，低温破乳效多支链，较高的润湿性和渗透能力，用量少，低温破乳效果好。果好。以多乙烯多胺为起始剂以多乙烯多胺为起始剂异丁基苯酚，异辛基苯酚，壬基酚或以异丁基苯酚，异辛基苯酚，壬基酚或以C9为主的混合烷基酚为主的混合烷基酚ROHCH2CH2CH2OHCCH2OCH3xynH具有与原油天然乳化剂相近的分子结构，良好的渗透扩具有与原油天然乳化剂相近的分子结构，良好的渗透扩散效应等散

21、效应等以烷基酚醛树脂为起始剂以烷基酚醛树脂为起始剂AF、AR型）型）以多乙烯多胺为起始剂的嵌段聚醚与聚烷基硅氧烷反应以多乙烯多胺为起始剂的嵌段聚醚与聚烷基硅氧烷反应H(OC3H6)1.5(OC2H4)9.1(OC3H6)10.3(OC2H4)9.1(OC3H6)1.5OSi(CH3)21.5(OC3H6)1.5(OC2H4)9.1(OC2H4)10.3(OC2H4)9.1(OC3H6)1.5OH对原油乳状液类型不太敏感。对原油乳状液类型不太敏感。SAE，SAP系列系列聚甲基苯基硅油聚甲基苯基硅油-聚氧丙烯聚氧乙烯醚聚氧丙烯聚氧乙烯醚非离子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物的改性非离子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物的改性改头、换尾、加骨、扩链、接枝、交联、复配改头、换尾、加骨、扩链、接枝、交联、复配十八醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚十八醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚SP169的合成举例说明）的合成举例说明）单体开环聚合单体开环聚合阴离子聚合阴离子聚合链式嵌段聚合反应链式嵌段聚合反应反应机理反应机理C18H37-OHH2COHHCOHH2COH(十八醇)（丙三醇）NHNH2H2N(二乙烯三胺)C18H37OCHCH2CH3OHm链引发及链增长过程链引发及