一种聚丙烯酰胺-泊洛沙姆高分子耐高温水凝胶及其制备方法和用途与流程
本发明涉及水凝胶，尤其是一种聚丙烯酰胺-泊洛沙姆高分子耐高温水凝胶及其制备方法和用途。
背景技术：
1、在高分子材料中，聚丙烯酰胺已经被广泛研究，这是一种线状的高分子聚合物，同时也是一种高分子水处理絮凝剂产品，聚丙烯酰胺可以吸附水中的悬浮颗粒，在颗粒之间起到链接架桥的作用，可以使颗粒形成较大的絮团，被广泛用于污水处理和油田驱油。
2、虽然聚丙烯酰胺被广泛用于驱油，但是在实际应用中还存在许多不足，主要表现在耐高温、抗盐、自愈合能力差。因此，近年来许多研究者在聚丙烯酰胺改性方面做了大量的工作，以不同结构和特性的单体与丙烯酰胺单体交联共聚，改变聚合物的分子间和分子内作用，赋予聚丙烯酰胺以更多的功能或提升聚丙烯酰胺的特性。然而，加入其他单体后反应得到的聚合物制备方法繁琐，且得到的产物仍存在温度敏感、自愈合差的缺点。
3、面对我国石油储量严重不足和供需的严峻形势，进一步提高原油开采已是迫在眉睫。然而，随着常规油藏的进一步勘探开发，油层越来越深，因此油藏温度、矿化度也越来越高，这些油田已进入高含水、高采出程度的“双高”阶段，水驱低效或无效循环，导致地层中残留的大量剩余油无法动用尤其随着近年来开采油田深度的增加，对高温条件下聚合物流变稳定有了更高的要求。因此，迫切需要找出一种制备方法简单、耐高温的聚丙烯酰胺衍生水凝胶。
4、如cn 114106808 a公开了一种水凝胶颗粒及其制备方法与应用，所述水凝胶颗粒由聚丙烯酰胺疏水缔合聚合物、酚醛树脂、纳米材料制备得到；所述水凝胶颗粒具有纳米材料增强的互穿网络结构。但是在公开的文本中并未获得此水凝胶能抵抗多少度的高温。
5、泊洛沙姆，高分子非离子表面活性剂，为聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物。作为一种药物制剂的辅料，在生物工程、医药等方面被广泛应用。其毒性低、生物相容性好，且在低温下呈流动状，在室温下即可成凝胶状的，是一种理想的温度敏感型凝胶基质。
6、现有技术中未有报道将聚丙烯酰胺和泊洛沙姆共混制备水凝胶的资料，因此，如何将两种物质共混达到使水凝胶具有可塑性，并且高温下仍能保持稳定的特性和如何使制备方法简单、原料用量少且绿色环保成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述存在的技术问题，本发明提供一种聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶，所述水凝胶以聚丙烯酰胺溶液、泊洛沙姆为原料制成，所述聚丙烯酰胺溶液包含聚丙烯酰胺，所述泊洛沙姆用于提高所述聚丙烯酰胺的稳定性，所述水凝胶耐高温的温度范围是60℃-80℃，所述水凝胶的结构为网络多孔状结构，孔径10-20μm。
2、进一步地，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的质量分数为8-12wt％。
3、进一步地，所述泊洛沙姆在水凝胶中的质量分数为0.5-3.0wt％。
4、进一步地，所述磷酸缓冲盐溶液为ph值为7.3-8.5，浓度为10-30mmol/l，所述磷酸缓冲盐溶液(pbs)中的溶质包括磷酸氢二钠或磷酸二氢钾中的一种或几种。
5、进一步地，所述泊洛沙姆的分子量为9840-14600，其中分子量以泊洛沙姆中的羟值计算。
6、进一步地，所述泊洛沙姆为购自阿拉丁试剂公司，型号为p407或f127中一种或几种的泊洛沙姆。
7、本发明还提供一种聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
8、(1)制备聚丙烯酰胺：以丙烯酰胺为原料，用水完全溶解，调节ph值，搅拌状态下通入氮气，加入引发剂后加热，将加热后的产物用无水乙醇沉淀，再对沉淀产物进行浸渍洗涤、烘干、粉碎、过筛，制得白色粉末状聚丙烯酰胺；
9、(2)配置聚丙烯酰胺溶液：用步骤(1)制备的聚丙烯酰胺，加入磷酸盐缓冲溶液中，调节ph值后，在室温下搅拌，得到聚丙烯酰胺溶液；
10、(3)制备聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶：将泊洛沙姆加入到步骤(2)配置好的聚丙烯酰胺溶液中共混，进行保温搅拌，令聚丙烯酰胺和泊洛沙姆以非共价键作用交联，再进行超声分散除去气泡，制得聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶。
11、进一步地，所述步骤(1)中的ph值为3-5，通入氮气的时间为25-35min，引发剂为过硫酸胺-亚硫酸氢钠，加热温度为60-70℃，加热时间为1-2小时，浸渍洗涤的次数至少为3次。
12、进一步地，所述步骤(2)中的ph值为5.5-8.5，室温温度为25℃，搅拌速率范围为150-300r/min，搅拌的时间为10-12小时，其中所述聚丙烯酰胺溶液的质量分数为8-12wt％，所述磷酸缓冲盐溶液为ph值为7.3-8.5，浓度为10-30mmol/l，所述磷酸缓冲盐溶液中的溶质包括磷酸氢二钠或磷酸二氢钾中的一种或几种。
13、进一步地，所述步骤(3)中的保温温度为25℃，搅拌速率范围为150-300r/min，搅拌的时间为60-90min，超声分散的功率为100-120w，超声分散的时间为30-60min，泊洛沙姆在水凝胶中的质量分数为1-3wt％，
14、其中，搅拌的作用是促使聚丙烯酰胺展开成线状结构，同时也促使聚丙烯酰胺和泊洛沙姆之间相互交联形成三维网络结构，超声分散的目的是分散均匀和去除溶液中的气泡。
15、本发明还提供一种聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶的用途，例如，所述水凝胶用于制备可塑性材料或在耐高温材料。
16、本发明的有益效果在于：
17、1、本发明提供的聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶，不仅解决了聚丙烯酰胺高温(60℃-80℃)下强度降低的问题，而且加入了泊洛沙姆后还可以提高了聚丙烯酰胺的机械强度。本发明制备的聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶，创新型的加入泊洛沙姆作为聚丙烯酰胺的共混物，利用非共价键作用，如氢键或疏水作用，通过共聚形成具有网络多孔的聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶，所述水凝胶耐高温的温度范围是60℃-80℃，所述水凝胶的结构为网络多孔状结构，孔径10-20μm。
18、2、本发明提供的聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶的制备方法，在水凝胶形成过程中，剧烈的搅拌作用促使聚丙烯酰胺展开成线状结构，同时也促使聚丙烯酰胺和泊洛沙姆之间相互交联形成三维网络结构，再通过超声作用使之分散均匀，最后通过加入泊洛沙姆与聚丙烯酰胺合形成凝胶，制备过程简单易行，成本低用量少，材料利用率高，无毒无害无副产物可商业化，适于大规模生产，可应用于用具备耐高温、可塑性的绿色环保材料。
技术特征：
1.一种聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶，其特征在于，所述水凝胶以聚丙烯酰胺溶液、泊洛沙姆为原料制成，所述聚丙烯酰胺溶液包含聚丙烯酰胺，所述泊洛沙姆用于提高所述聚丙烯酰胺的稳定性，所述水凝胶耐高温的温度范围是60℃-80℃，所述水凝胶的结构为网络多孔状结构，孔径10-20μm。
2.根据权利要求1所述聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶，其特征在于，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的质量分数为8-12wt％。
3.根据权利要求1所述聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶，其特征在于，所述泊洛沙姆在水凝胶中的质量分数为0.5-3.0wt％。
4.根据权利要求1所述聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶，其特征在于，所述磷酸缓冲盐溶液为ph值为7.3-8.5，浓度为10-30mmol/l，所述磷酸缓冲盐溶液中的溶质包括磷酸氢二钠或磷酸二氢钾中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶，其特征在于，所述泊洛沙姆的分子量为9840-14600，其中分子量以泊洛沙姆中的羟值计算，或所述泊洛沙姆为购自阿拉丁试剂公司，型号为p407或f127中一种或几种的泊洛沙姆。
6.一种权利要求1-5任一项所述聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的ph值为3-5，通入氮气的时间为25-35min，引发剂为过硫酸胺-亚硫酸氢钠，加热温度为60-70℃，加热时间为1-2小时，浸渍洗涤的次数至少为3次。
8.根据权利要求6所述聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的ph值为5.5-8.5，室温温度为25℃，搅拌速率范围为150-300r/min，搅拌的时间为10-12小时，其中所述聚丙烯酰胺溶液的质量分数为8-12wt％，所述磷酸缓冲盐溶液为ph值为7.3-8.5，浓度为10-30mmol/l，所述磷酸缓冲盐溶液中的溶质包括磷酸氢二钠或磷酸二氢钾中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的保温温度为25℃，搅拌速率范围为150-300r/min，搅拌的时间为60-90min，超声分散的功率为100-120w，超声分散的时间为30-60min，泊洛沙姆在水凝胶中的质量分数为1-3wt％，
10.一种权利要求1-5任一项所述聚丙烯酰胺-泊洛沙姆耐高温水凝胶的用途，其特征在于，所述水凝胶用于制备可塑性材料或在耐高温材料。
技术总结
本发明涉及一种聚丙烯酰胺‑泊洛沙姆耐高温水凝胶及其制备方法和用途，所述水凝胶以聚丙烯酰胺溶液、泊洛沙姆为原料制成，所述聚丙烯酰胺溶液包含聚丙烯酰胺，所述泊洛沙姆用于提高所述聚丙烯酰胺的稳定性，所述水凝胶耐高温的温度范围是60℃‑80℃，所述水凝胶的结构为网络多孔状结构，孔径10‑20μm。并且本发明制备的聚丙烯酰胺‑泊洛沙姆耐高温水凝胶，开发出泊洛沙姆作为聚丙烯酰胺的共混物，利用非共价键作用，如氢键或疏水作用，通过共聚形成具有网络多孔的聚丙烯酰胺‑泊洛沙姆耐高温水凝胶，并且可用于制备可塑性材料或在耐高温材料。
技术研发人员：刘平,王友启,吕成远,祝仰文,张莉,周元龙
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23