СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЛИЗОВАННОГО ПОЛИАКРИЛАМИДА Российский патент 2024 года по МПК C08F8/12 C08F220/56 

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к получению гидролизованного полиакриламида в водном растворе, который может использоваться в составе композиций для процессов водоподготовки, изоляции водопритока в нефтедобывающих скважинах, гидрогелей для нужд сельского хозяйства.

Известен способ (патент RU 2175975, МПК C08L101/14, E21B43/22, C08F220/56, C08F220/04, 2001г.) получения гидролизованного полиакриламида, включающий приготовление реакционной смеси, содержащей водный раствор акриламида и солей щелочных металлов угольной кислоты, обескислороживание, полимеризацию акриламида с совмещенным гидролизом при нагревании указанной реакционной смеси под действием инициаторов радикального типа, выдерживанием в течение 2-4 часов при температуре 25-40°С. Получают гидролизованный полиакриламид, содержащий 5-10 моль.% карбоксильных групп.

Недостатком способа является низкая степень гидролиза (достигает только 10 %) и присутствие нерастворимого полимера.

Известен способ (патент RU 2137780, МПК C08F8/12, C08F20/56, 1999г.) получения анионного полиакриламида, включающий гидролиз 10-50%-ного водного геля полиакриламида водой при нагревании, осуществляемый непрерывно и под давлением. Гидролиз проводят в течение 10-90 минут при температуре 150-220°С под давлением 1,6-2,7 МПа. Достигается степень гидролиза до 50%.

Недостатком способа является использование высокой температуры и давления, приводящих к частичной деструкции полиакриламида.

Известен способ [патент US 3968093, МПК C08F120/52, C08F120/70, C02C1/02, B10D5/00, 1976г.] получения частично гидролизованного полиакриламида, который имеет высокую молекулярную массу и высокую растворимость в воде. Способ включает полимеризацию водного раствора мономера акриламида в присутствии гидроксида щелочного металла и борной кислоты, при этом гидролиз протекает одновременно с полимеризацией.

Недостатком способа является невозможность контролировать степень гидролиза, а также необходимость дополнительного нагревания для достижения максимальной степени гидролиза.

Известен способ [CN107163174, МПК C08F120/56, C08F8/12, C08L1/28, C08L3/06, C08L3/08, C08L33/02, C08L33/26, C08L39/06, 2017г.] получения быстрорастворимого аниона высокомолекулярного полиакриламида, включающий смешивание мономера акриламида с деионизированной водой для получения 20-40 мас.% водного раствора акриламида, добавление гидролитического реагента и сорастворителя и перемешивание, вытеснение кислорода воздуха азотом, введение инициатора, реагирующего при 0-60°С в течение 1-10 ч для получения клеевого блока и гидролиз приготовленного клеевого блока, разрушение, гранулирование, сушка и измельчение с получением быстрорастворимых анионных высокомолекулярных полиакриламидных частицы.

Недостатком способа является необходимость проведения полимеризации исходного мономера с одновременным гидролизом полиакриламида, получением сшитого полимера (клеевой блок). Нет контроля количества гидролизованных групп в составе сополимера.

Наиболее близким является способ получения гидролизованного полиакриламида в несколько стадий [Жиленко, М. П. Влияние сорбции ионов Ni(II) на синерезис и щелочной гидролиз набухших полиакриламидных гидрогелей / М.П. Жиленко, Ю.Е. Папина, А.П. Руденко // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. - 2000. - Т. 41, № 1. - С. 48-52. - EDN ESDAWP], включающий получение полиакриламида радикальной полимеризацией акриламида и N,N'-метилен-бис-акриламида. Инициатором реакции служил персульфат аммония, промотором инициатора - N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамин. Полученные гели (степень сшивки 2%) гранулировали путем их продавливания в дистиллированную воду через сито с отверстиями d = 1 мм, несколько раз промывали дистиллированной водой и высушивали водно-ацетоновыми смесями. На второй стадии проводили сорбцию ионов Ni не менее 30 мин при комнатной температуре путем взаимодействия равновесно набухшего в воде ПААГ с раствором NiCl₂. На третьей стадии гидролиз набухших в воде ПААГ с адсорбированными ионами Ni проводили при комнатной температуре растворами NaOH, концентрация которых составляла 0,05-2,5 М/л из расчета 1 мл раствора NaOH на каждые 10 мг сухого полимера после набухания в воде. Продолжительность гидролиза варьировали от 10 до 30 мин. По окончании гидролиза образцы отмывали водой до рН 6-7, отфильтровывали.

Недостатком способа является многостадийность, использование большого количества компонентов, применяемых для контроля процесса радикальной полимеризации, использование солей никеля, замедляющих процесс гидролиза, отмывание полимера и многократные стадии фильтрации и сушки. Процесс гидролиза сопровождается деструкцией полимерных цепочек.

Задача изобретения является разработка способа получения гидролизованного полиакриламида с разной степенью гидролиза.

Техническим результатом являются гидролизованный полиакриламид и упрощение способа его получения.

Технический результат достигается в способе получения гидролизованного полиакриламида, включающем выдерживание при 25°С водного раствора полиакриламида с солью, при этом при постоянном перемешивании осуществляют последовательное растворение в дистиллированной воде полиакриламида, сульфата меди кристаллогидрата и тетрагидридобората натрия, выдерживают полученный реакционный раствор в течение 1-24 часов и отделяют раствор гидролизованного полиакриламида декантацией, при следующем компонентном составе реакционного раствора, масс. %:

Полиакриламид 0,007-0,71 Сульфата меди кристаллогидрат 0,025-2,495 Тетрагидридоборат натрия 0,008-0,756 Дистиллированная вода остальное

Сущность способа заключается в получении реакционного раствора заданного состава, содержащего помимо полиакриламида сульфата меди кристаллогидрат и тетрагидридоборат натрия. В зависимости от времени выдержки указанного реакционного раствора (1-24 часов) может быть получен гидролизованный полиакриламид разной степени гидролиза.

Способ осуществляется с использованием следующих реагентов:

- полиакриламид (ПАА) неионогенный (количество катионных или анионных групп не более 1-2 %), молекулярной массой в интервале 5000 - 500000 а.е.м., степень сшивки не более 1-2%;

- сульфата меди кристаллогидрат (CuSO₄×5H₂O) х.ч.;

- тетрагидридоборат натрия (NaBH₄) х.ч.

Примеры составов реакционнного раствора приведены в таблице 1.

Таблица 1 Компонентный состав реакционнного раствора Масса компонентов, г Состав 1 Состав 2 Состав 3 Полиакриламид 0,07 3,585 7,100 Сульфата меди кристаллогидрат 0,25 12,6 24,95 Тетрагидридоборат натрия 0,08 3,82 7,560 Дистиллированная вода 999,60 980 960,390

Способ реализуется следующим образом. В дистиллированную воду при 25°С при постоянном перемешивании последовательно загружают и растворяют полиакриламид, сульфата меди кристаллогидрат и тетрагидридоборат натрия (в соответствии с загрузками, приведенными в таблице 1). Полученный раствор выдерживают при той же температуре.

Разная степень гидролиза достигается при разном времени гидролиза.

Гидролизованный полиакриламид отделяют от осадка дисперсии медных частиц методом декантации.

Степень гидролиза (%) полиакриламида в реакционном растворе через разные интервалы времени представлена в таблице 2.

Таблица 2 Примеры составов реакционного раствора Время выдерживания исходного раствора, час 0,25 1,00 24,00 Состав 1 22 54 85 Состав 2 24 54 87 Состав 3 24 52 89

Таким образом, получение гидролизованного полиакриламида, включающее растворение в дистиллированной воде при постоянном перемешивании последовательно полиакриламида, сульфата меди кристаллогидрата и тетрагидридобората натрия, выдерживание полученного реакционного раствора, при 25°С в течение 1-24 часов и отделение раствора гидролизованного полиакриламида декантацией, при заявленном компонентном составе реакционного раствора, является простым способом получения гидролизованного полиакриламида.

Изобретение относится к получению гидролизованного полиакриламида в водном растворе. Предложен способ получения гидролизованного полиакриламида путём последовательного растворения в дистиллированной воде полиакриламида – 0,007-0,71 масс.%, кристаллогидрата сульфата меди – 0,025-2,495 масс.% и тетрагидридобората натрия – 0,008-0,756 масс.% при постоянном перемешивании с последующем выдерживании при 25 °С в течение 1-24 часов, после чего отделяют раствор гидролизованного полиакриламида декантацией. Технический результат – получение гидролизованного полиакриамида и упрощение способа его получения, с возможностью достижения разной степени гидролиза. 2 табл., 3 пр.

Способ получения гидролизованного полиакриламида, включающий выдерживание при 25 °C водного раствора полиакриламида с солью, отличающийся тем, что при постоянном перемешивании осуществляют последовательное растворение в дистиллированной воде полиакриламида, сульфата меди кристаллогидрата и тетрагидридобората натрия, выдерживают полученный реакционный раствор в течение 1-24 часов и отделяют раствор гидролизованного полиакриламида декантацией, при следующем компонентном составе реакционного раствора, масс. %:

Полиакриламид 0,007-0,71 Сульфата меди кристаллогидрат 0,025-2,495 Тетрагидридоборат натрия 0,008-0,756 Дистиллированная вода остальное