聚醚-聚丙烯酰胺類化合物的合成機(jī)理及應(yīng)用簡(jiǎn)介ppt課件

1、聚醚、聚丙烯酰胺類化聚醚、聚丙烯酰胺類化合物的合成機(jī)理及運(yùn)用簡(jiǎn)介合物的合成機(jī)理及運(yùn)用簡(jiǎn)介一、陽離子聚丙烯酰胺類化合物一、陽離子聚丙烯酰胺類化合物1、PD(二甲基二烯丙基氯化銨均聚物二甲基二烯丙基氯化銨均聚物)2、PDA(二甲基二烯丙基氯化銨二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰丙烯酰胺共聚物胺共聚物)二、聚醚類化合物二、聚醚類化合物 (環(huán)氧丙烯環(huán)氧乙烯聚醚類環(huán)氧丙烯環(huán)氧乙烯聚醚類)清水劑清水劑定義比較廣泛，一切使污水變清的化學(xué)藥定義比較廣泛，一切使污水變清的化學(xué)藥劑，如浮選劑、反向破乳劑、絮凝劑等。劑，如浮選劑、反向破乳劑、絮凝劑等。無機(jī)無機(jī)機(jī)能性蛋白質(zhì)或機(jī)能性多糖類物質(zhì)機(jī)能性蛋白質(zhì)或機(jī)能性多糖類物質(zhì)鐵

2、鹽、鋁鹽及其水解聚合產(chǎn)物鐵鹽、鋁鹽及其水解聚合產(chǎn)物如如 Al(OH) mCl3-mn(PAC)天然淀粉類、甲殼質(zhì)天然淀粉類、甲殼質(zhì)人工合成人工合成 陰、陽、兩性離子型和非離子型陰、陽、兩性離子型和非離子型微生物微生物有機(jī)高分子有機(jī)高分子含油量含油量10ppm10ppm，懸浮物含量懸浮物含量3mg/l3mg/l 藥劑配合工藝運(yùn)用藥劑配合工藝運(yùn)用油田消費(fèi)污水中的污油、固體懸浮物等油田消費(fèi)污水中的污油、固體懸浮物等處置對(duì)象處置對(duì)象u雙電層負(fù)電荷穩(wěn)定機(jī)理雙電層負(fù)電荷穩(wěn)定機(jī)理u油珠界面膜的活性物質(zhì)帶負(fù)電荷油珠界面膜的活性物質(zhì)帶負(fù)電荷u固體懸浮物外表帶有負(fù)電荷固體懸浮物外表帶有負(fù)電荷O/W型乳狀液型乳狀液

3、中和油珠或固懸物外表的負(fù)電中和油珠或固懸物外表的負(fù)電性，帶正電荷性，帶正電荷使失去電性的固體顆粒聚結(jié)沉使失去電性的固體顆粒聚結(jié)沉淀。經(jīng)過分子鏈架橋絮凝淀。經(jīng)過分子鏈架橋絮凝藥劑構(gòu)造藥劑構(gòu)造特點(diǎn)需求特點(diǎn)需求一、陽離子聚丙烯酰胺類化合物一、陽離子聚丙烯酰胺類化合物1、PD(二甲基二烯丙基氯化銨均聚物二甲基二烯丙基氯化銨均聚物)2、PDA(二甲基二烯丙基氯化銨二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰丙烯酰胺共聚物胺共聚物)二、聚醚類化合物二、聚醚類化合物均聚物：由一個(gè)單體聚合而成均聚物：由一個(gè)單體聚合而成 AAAAAA共聚物：由兩種或以上的單體聚合而成共聚物：由兩種或以上的單體聚合而成A、B等單體等單體無規(guī)共聚

4、無規(guī)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。為當(dāng)高分子溶液濃度趨于零時(shí)的比濃粘度。即表示單個(gè)為當(dāng)高分子溶液濃度趨于零時(shí)的比濃粘度。即表示單個(gè)分子對(duì)溶液粘度的奉獻(xiàn)，是反映高分子特性的粘度，其分子對(duì)溶液粘度的奉獻(xiàn)，是反映高分子特性的粘度，其值不隨濃度而變。值不隨濃度而變。常以常以表示，常用的單位是分升表示，常用的單位是分升/ /克?？?。由于特性粘度與高分子的相對(duì)分子質(zhì)量存在著定量的關(guān)由于特性粘度與高分子的相對(duì)分子質(zhì)量存在著定量的關(guān)系，所以常用系，所以常用的數(shù)

5、值來求取相對(duì)分子質(zhì)量，或作為的數(shù)值來求取相對(duì)分子質(zhì)量，或作為分子量的量度。分子量的量度。特性粘度特性粘度 = KMK和和 為常數(shù)，可查為常數(shù)，可查PD二甲基二烯丙基氯化銨均聚物二甲基二烯丙基氯化銨均聚物正電荷密度高、水溶性好、無毒、價(jià)錢低廉等正電荷密度高、水溶性好、無毒、價(jià)錢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穩(wěn)定穩(wěn)定200 ，熱分解，熱分解其順反異構(gòu)體的比例為其順反異構(gòu)體的比例為6 1PD構(gòu)造及其物理性質(zhì)構(gòu)造及其物理性質(zhì)DMDAAC二甲基二烯丙基氯化銨二甲基二烯丙基氯化銨DMDAAC水溶液，外觀為無色透明、無刺激性氣味的水

6、溶液，外觀為無色透明、無刺激性氣味的液體，稍有稠度。液體，稍有稠度。常溫下非常穩(wěn)定，不水解、不易燃、對(duì)皮膚刺激性小、常溫下非常穩(wěn)定，不水解、不易燃、對(duì)皮膚刺激性小、低毒。低毒。合成合成PD原料的構(gòu)造及物性原料的構(gòu)造及物性DMDAAC合成方法簡(jiǎn)述合成方法簡(jiǎn)述水溶液聚合工藝簡(jiǎn)單、本錢低、產(chǎn)品直接用水溶液聚合工藝簡(jiǎn)單、本錢低、產(chǎn)品直接用有機(jī)相溶液聚合有機(jī)溶劑回收困難、實(shí)驗(yàn)室研討有機(jī)相溶液聚合有機(jī)溶劑回收困難、實(shí)驗(yàn)室研討沉淀聚合難以得到高分子量的聚合物沉淀聚合難以得到高分子量的聚合物反相乳液聚合聚合速率快、產(chǎn)品性能好；需回收溶反相乳液聚合聚合速率快、產(chǎn)品性能好；需回收溶劑、消費(fèi)效率低等劑、消費(fèi)效率低等

7、 其他聚合其他聚合-射線輻射聚合、熒光聚合射線輻射聚合、熒光聚合PD水溶液聚合水溶液聚合單體水溶液普通在單體水溶液普通在60 %60 %左右左右, ,在通在通N2 N2 除除氧的條件下氧的條件下, ,用適量引發(fā)劑在引發(fā)劑的用適量引發(fā)劑在引發(fā)劑的適宜溫度范圍內(nèi)引發(fā)聚合適宜溫度范圍內(nèi)引發(fā)聚合, ,聚合過程中聚合過程中還可參與其它助劑以提高聚合物性能。還可參與其它助劑以提高聚合物性能。DMDAACPD反響機(jī)理：自在基引發(fā)鏈?zhǔn)骄酆戏错懛错憴C(jī)理：自在基引發(fā)鏈?zhǔn)骄酆戏错戞溡l(fā)：構(gòu)成初級(jí)自在基，與單體構(gòu)成單體自在基；鏈引發(fā)：構(gòu)成初級(jí)自在基，與單體構(gòu)成單體自在基；鏈增長(zhǎng)：聚合發(fā)生、主要反響過程鏈增長(zhǎng)：聚合發(fā)生

8、、主要反響過程鏈終止：自在基消逝，聚合終止鏈終止：自在基消逝，聚合終止SOH4NOOOSOOONH4(NH4)2S2O8O(NH4)2S2O82NH42- + S2O82-2SO4-S2O82-影響反響的要素影響反響的要素引發(fā)劑種類和用量引發(fā)劑種類和用量單體純度和濃度單體純度和濃度反響溫度、時(shí)間反響溫度、時(shí)間自聚阻聚作用自聚阻聚作用聚合助劑聚合助劑過硫酸鹽類分解產(chǎn)生的氧中心自在基具有較強(qiáng)的過硫酸鹽類分解產(chǎn)生的氧中心自在基具有較強(qiáng)的奪氫才干，它本身又是氧化劑，在聚合過程中由于奪氫才干，它本身又是氧化劑，在聚合過程中由于離子化反響使體系離子化反響使體系pH pH 值降低，加快引發(fā)劑分解，值降低，加

9、快引發(fā)劑分解，降低其引發(fā)效率；另外，能使降低其引發(fā)效率；另外，能使Cl-Cl-產(chǎn)生產(chǎn)生Cl Cl 自在自在基終止反響，產(chǎn)物分子量不高；價(jià)錢廉價(jià)，較適宜基終止反響，產(chǎn)物分子量不高；價(jià)錢廉價(jià)，較適宜水溶液聚合水溶液聚合水溶液偶氮類提高引發(fā)速率，得到高分子量的水溶液偶氮類提高引發(fā)速率，得到高分子量的DMDAACDMDAAC，但其價(jià)錢較昂貴，但其價(jià)錢較昂貴氧化復(fù)原復(fù)合類過硫酸鹽氧化復(fù)原復(fù)合類過硫酸鹽- -亞硫酸鈉亞硫酸鈉引發(fā)劑種類引發(fā)劑種類F引發(fā)劑用量少時(shí)，分解產(chǎn)生的用于引發(fā)的自在基很少，引發(fā)劑用量少時(shí)，分解產(chǎn)生的用于引發(fā)的自在基很少，因此聚合物分子量較?。灰虼司酆衔锓肿恿枯^??；F隨著引發(fā)劑用量加大，

10、引發(fā)自在基增多，分子鏈增長(zhǎng)，隨著引發(fā)劑用量加大，引發(fā)自在基增多，分子鏈增長(zhǎng)，幾率增大，因此聚合物分子量明顯增大；幾率增大，因此聚合物分子量明顯增大；F當(dāng)引發(fā)劑用量太大時(shí)，降低了體系的當(dāng)引發(fā)劑用量太大時(shí)，降低了體系的pH pH 值，而有利于引值，而有利于引發(fā)劑離子分解反響的進(jìn)展，使引發(fā)效率大大降低，從而影發(fā)劑離子分解反響的進(jìn)展，使引發(fā)效率大大降低，從而影響季胺鹽陽離子單體分子內(nèi)環(huán)化，過多的自在基也增長(zhǎng)了響季胺鹽陽離子單體分子內(nèi)環(huán)化，過多的自在基也增長(zhǎng)了鏈終止幾率。鏈終止幾率。引發(fā)劑用量引發(fā)劑用量自在基聚合動(dòng)力學(xué)：隨著自在基聚合動(dòng)力學(xué)：隨著DMDAAC 起始濃度升高，聚合反起始濃度升高，聚合反響速

11、率增大，單體轉(zhuǎn)化率必然升高。在低濃度時(shí)，單體與響速率增大，單體轉(zhuǎn)化率必然升高。在低濃度時(shí)，單體與引發(fā)自在基或增長(zhǎng)鏈自在基碰撞的時(shí)機(jī)較少，難以構(gòu)成高引發(fā)自在基或增長(zhǎng)鏈自在基碰撞的時(shí)機(jī)較少，難以構(gòu)成高聚物；在高濃度時(shí)，增長(zhǎng)鏈自在基碰撞的時(shí)機(jī)增多，但鏈聚物；在高濃度時(shí)，增長(zhǎng)鏈自在基碰撞的時(shí)機(jī)增多，但鏈終止幾率也增大，當(dāng)鏈增長(zhǎng)幾率大于鏈終止幾率時(shí)，聚合終止幾率也增大，當(dāng)鏈增長(zhǎng)幾率大于鏈終止幾率時(shí)，聚合物分子量會(huì)有所下降。物分子量會(huì)有所下降。單體濃度舉例闡明單體濃度舉例闡明在一步法合成單體溶液在一步法合成單體溶液DM過程中過程中,能夠會(huì)含有原料氯能夠會(huì)含有原料氯丙烯、二甲胺、氫氧化鈉，帶入的變價(jià)金屬離子

12、丙烯、二甲胺、氫氧化鈉，帶入的變價(jià)金屬離子(Cu2+等等)以及中間產(chǎn)物烯丙基二甲胺以及中間產(chǎn)物烯丙基二甲胺(叔胺叔胺) 、副產(chǎn)物二甲胺鹽酸鹽、副產(chǎn)物二甲胺鹽酸鹽、叔胺鹽酸鹽、烯丙醇、烯丙醛和氯化鈉等雜質(zhì)組分。叔胺鹽酸鹽、烯丙醇、烯丙醛和氯化鈉等雜質(zhì)組分。雜質(zhì)起阻聚或緩聚作用！雜質(zhì)起阻聚或緩聚作用！單體純度單體純度反響溫度的變化主要影響引發(fā)劑的分解速度反響溫度的變化主要影響引發(fā)劑的分解速度低溫鏈增長(zhǎng)主導(dǎo)低溫鏈增長(zhǎng)主導(dǎo)高溫鏈轉(zhuǎn)移主導(dǎo)高溫鏈轉(zhuǎn)移主導(dǎo)反響溫度和時(shí)間舉例闡明反響溫度和時(shí)間舉例闡明由于單體烯丙基由于單體烯丙基C H(連在雙鍵連在雙鍵位置上的位置上的C H) 鍵很弱鍵很弱,而鏈自在基活潑而鏈

13、自在基活潑,結(jié)果向單體轉(zhuǎn)移而終止。結(jié)果向單體轉(zhuǎn)移而終止。自聚阻聚作用自聚阻聚作用H2CCHH2CNCH3CH3CH2CHH2CCl-烯丙基型自在基非常穩(wěn)定，不再引發(fā)，相互、或烯丙基型自在基非常穩(wěn)定，不再引發(fā)，相互、或與其他增長(zhǎng)自在基進(jìn)展終止反響，相當(dāng)于阻聚劑與其他增長(zhǎng)自在基進(jìn)展終止反響，相當(dāng)于阻聚劑的終止作用。的終止作用。EDTA-Na4乙二胺四乙酸鈉鹽乙二胺四乙酸鈉鹽聚合助劑聚合助劑NCH2CH2NCH2COONaCH2COONaNaOOCH2CNaOOCH2C單體單體 DMDAAC的消費(fèi)過程中的消費(fèi)過程中 ,由于反響容器或管道的材由于反響容器或管道的材質(zhì)緣由能夠帶入質(zhì)緣由能夠帶入 Fe2+

14、、 Cu2+等金屬離子，會(huì)對(duì)等金屬離子，會(huì)對(duì)PD的的聚合反響起到緩聚或阻聚作用聚合反響起到緩聚或阻聚作用;能與反響液中的微量金屬離子構(gòu)成穩(wěn)定的絡(luò)合物能與反響液中的微量金屬離子構(gòu)成穩(wěn)定的絡(luò)合物, 消除消除微量金屬離子對(duì)聚合反響的不良影響微量金屬離子對(duì)聚合反響的不良影響一、陽離子聚丙烯酰胺類化合物一、陽離子聚丙烯酰胺類化合物1、PD(二甲基二烯丙基氯化銨均聚物二甲基二烯丙基氯化銨均聚物)2、PDA(二甲基二烯丙基氯化銨二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰丙烯酰胺共聚物胺共聚物)二、聚醚類化合物二、聚醚類化合物 (環(huán)氧丙烯環(huán)氧乙烯聚醚類環(huán)氧丙烯環(huán)氧乙烯聚醚類)PDA二甲基二烯丙基氯化銨二甲基二烯丙基氯化銨-

15、丙烯酰胺共聚物丙烯酰胺共聚物性能隨陽離子度性能隨陽離子度DM與與DM+AM的摩爾比值和分的摩爾比值和分子質(zhì)量變化子質(zhì)量變化白色吸水粉末，溶于水、甲醇、冰醋酸，白色吸水粉末，溶于水、甲醇、冰醋酸，水溶液在堿性環(huán)境中部分水解水溶液在堿性環(huán)境中部分水解正電荷密度可調(diào)、無毒注：毒性來自未反響的正電荷密度可調(diào)、無毒注：毒性來自未反響的AMPDA構(gòu)造及物性構(gòu)造及物性在酸堿環(huán)境中可水解成丙烯酸；在酸堿環(huán)境中可水解成丙烯酸；丙烯酰胺單體在室溫下很穩(wěn)定，但當(dāng)處于熔點(diǎn)或以上溫丙烯酰胺單體在室溫下很穩(wěn)定，但當(dāng)處于熔點(diǎn)或以上溫度、氧化條件以及在紫外線的作用下很容易發(fā)生聚合反度、氧化條件以及在紫外線的作用下很容易發(fā)生聚

16、合反響；響；當(dāng)加熱使其溶解時(shí)，丙烯酰胺釋放出劇烈的腐蝕性氣體當(dāng)加熱使其溶解時(shí)，丙烯酰胺釋放出劇烈的腐蝕性氣體和氮的氧化物類化合物；和氮的氧化物類化合物；經(jīng)過消化道、呼吸道、皮膚黏膜等接觸，有神經(jīng)毒性。經(jīng)過消化道、呼吸道、皮膚黏膜等接觸，有神經(jīng)毒性。AM構(gòu)造及物性構(gòu)造及物性AMDMPDA+與與PDPD聚合機(jī)理類似，鏈引發(fā)聚合機(jī)理類似，鏈引發(fā)和增長(zhǎng)過程不同所涉及到和增長(zhǎng)過程不同所涉及到單體不同單體不同自在基聚合過程無規(guī)聚合自在基聚合過程無規(guī)聚合除了引發(fā)劑、單體濃度、純度、反響溫度等外，除了引發(fā)劑、單體濃度、純度、反響溫度等外，單體摩爾比單體摩爾比DM：AM舉例闡明舉例闡明DMDAAC 的陽離子性及

17、較大的空間位阻使其相對(duì)反響的陽離子性及較大的空間位阻使其相對(duì)反響活性較低與活性較低與AM相比相比一、陽離子聚丙烯酰胺類化合物一、陽離子聚丙烯酰胺類化合物1、PD(二甲基二烯丙基氯化銨均聚物二甲基二烯丙基氯化銨均聚物)2、PDA(二甲基二烯丙基氯化銨二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰丙烯酰胺共聚物胺共聚物)二、聚醚類化合物二、聚醚類化合物 (環(huán)氧丙烯環(huán)氧乙烯聚醚類環(huán)氧丙烯環(huán)氧乙烯聚醚類)破乳劑運(yùn)用背景破乳劑運(yùn)用背景注水開發(fā)方式注水開發(fā)方式含水期采出的原油和水混合在一同，一部分水呈游離含水期采出的原油和水混合在一同，一部分水呈游離形狀，采出后經(jīng)沉降即可分出；另一部分那么以液珠形狀，采出后經(jīng)沉降即可分出；

18、另一部分那么以液珠方式分散在原油中，構(gòu)成方式分散在原油中，構(gòu)成W/O型原油乳狀液。型原油乳狀液。商品原油含水要求：商品原油含水要求：我國(guó)：我國(guó)：0.5-2.0%國(guó)際：國(guó)際：0.2-3.0%化學(xué)破乳化學(xué)破乳重力沉降重力沉降加熱加熱電脫電脫最終目的：利用原油最終目的：利用原油1和水的密度差而分開。和水的密度差而分開。原油脫水方法原油脫水方法原油破乳脫水過程原油破乳脫水過程分散水滴接近結(jié)合分散水滴接近結(jié)合界面膜破裂界面膜破裂水滴合并粒徑增大水滴合并粒徑增大從油相中沉降分別從油相中沉降分別以環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷為根底原料，在有活波氫以環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷為根底原料，在有活波氫起始劑引發(fā)下，有催化劑存在時(shí)，

19、按一定程序聚起始劑引發(fā)下，有催化劑存在時(shí)，按一定程序聚合而成。合而成。以醇類為起始劑的嵌段聚醚以醇類為起始劑的嵌段聚醚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起始劑，起始劑，1：6：9wtPO-EO-PO聚醚聚醚順應(yīng)于石蠟基原油順應(yīng)于石蠟基原油不適用于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)高稠油，高含水原油不適用于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)高稠油，高含水原油AE型二嵌段型二嵌段 (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

20、三嵌段 多支鏈，較高的潤(rùn)濕性和浸透才干，用量少，低溫破乳效多支鏈，較高的潤(rùn)濕性和浸透才干，用量少，低溫破乳效果好。果好。以多乙烯多胺為起始劑以多乙烯多胺為起始劑異丁基苯酚，異辛基苯酚，壬基酚或以異丁基苯酚，異辛基苯酚，壬基酚或以C9為主的混合烷基酚為主的混合烷基酚ROHCH2CH2CH2OHCCH2OCH3xynH具有與原油天然乳化劑相近的分子構(gòu)造，良好的浸透分具有與原油天然乳化劑相近的分子構(gòu)造，良好的浸透分散效應(yīng)等散效應(yīng)等以烷基酚醛樹脂為起始劑以烷基酚醛樹脂為起始劑AF、AR型型以多乙烯多胺為起始劑的嵌段聚醚與聚烷基硅氧烷反響以多乙烯多胺為起始劑的嵌段聚醚與聚烷基硅氧烷反響H(OC3H6)1

21、.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對(duì)原油乳狀液類型不太敏感。對(duì)原油乳狀液類型不太敏感。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離子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物的改性非離子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物的改性改頭、換尾、加骨、擴(kuò)鏈、接枝、交聯(lián)、復(fù)配改頭、換尾、加骨、擴(kuò)鏈、接枝、交聯(lián)、復(fù)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的合成舉例闡明的合成舉例闡明單體開環(huán)聚合單體開環(huán)聚合陰離子聚合陰離子聚合鏈?zhǔn)角抖尉酆戏错戞準(zhǔn)角抖尉酆戏错懛错憴C(jī)理反響機(jī)理C18H37-OHH2COHHCOHH2COH(十八醇)（丙三醇）NHNH2H2N(二乙烯三胺)C18H37OCHCH2CH3OHm鏈引發(fā)及鏈增長(zhǎng)過程鏈引發(fā)及鏈增長(zhǎng)過程KO