曼尼希堿-對(duì)丙烯酰胺苯甲酸鈉聚合物的合成及性能研究.pdf

1、隨著石油資源日益枯竭，我國(guó)大部分油田都已進(jìn)入“三次開(kāi)采”期。在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量成分復(fù)雜和酸性較大的油田廢水，這會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境并損壞生產(chǎn)設(shè)備及管道。因此，該類(lèi)廢水在回注或排放之前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理。一般來(lái)說(shuō)，處理過(guò)程會(huì)涉及水質(zhì)凈化、阻垢及設(shè)備管道防腐等問(wèn)題。傳統(tǒng)做法是使用多種功能單一的水處理劑，這很難達(dá)到理想效果，且后續(xù)處理較為繁瑣。為了簡(jiǎn)化處理流程、提高功效并降低成本，在廢水處理過(guò)程中，添加多功能水處理劑可以達(dá)到事半功倍的效果。

2、>　　本文首先以丙烯酸羥乙酯、乙酰氯、甲醛及二乙醇胺為原料，制得一種新曼尼希堿。然后以丙烯酰氯、對(duì)氨基苯甲酸和NaOH為原料，通過(guò)酰氯氨解反應(yīng)和中和反應(yīng)制得對(duì)丙烯酰胺苯甲酸鈉單體。最后以曼尼希堿和對(duì)丙烯酰胺苯甲酸鈉為原料，采取水溶液自由基聚合法制得一種二元聚合物，并對(duì)該聚合物的絮凝-緩蝕性能及機(jī)理進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下：
　　（1）以丙烯酸羥乙酯和乙酰氯為原料，三乙胺為縛酸劑，經(jīng)過(guò)酰氯醇解反應(yīng)制得丙烯酸乙酸二乙酯。利用FT-

3、IR和1H NMR對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化合成條件，得到丙烯酸乙酸二乙酯適宜的合成條件為：丙烯酸羥乙酯、乙酰氯及三乙胺的物質(zhì)的量比為1:1.6:0.5，反應(yīng)時(shí)間為1.1 h和反應(yīng)溫度為15℃，此時(shí)產(chǎn)物產(chǎn)率達(dá)94.2％。
　?。?）以丙烯酸乙酸二乙酯、甲醛和二乙醇胺為原料，通過(guò)Mannich反應(yīng)制得一種曼尼希堿，用FT-IR和1H NMR對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。利用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化合成條件，得到曼尼希堿適宜的合成條件為：甲醛、丙

4、烯酸乙酸二乙酯及二乙醇胺的物質(zhì)的量比為1.5:1.3:1，pH值為4、反應(yīng)時(shí)間為8 h、反應(yīng)溫度為90℃及反應(yīng)溶劑為乙醇，在此條件下產(chǎn)率為86.4%。同時(shí)采用失重法、電化學(xué)、SEM、AFM及XPS等方法研究了該曼尼希堿的緩蝕性能，研究表明，該曼尼希堿是以抑制陽(yáng)極為主的吸附成膜型緩蝕劑。
　　（3）以丙烯酰氯、對(duì)氨基苯甲酸和NaOH為原料，乙酸乙酯為溶劑，通過(guò)酰氯氨解反應(yīng)及中和反應(yīng)制得對(duì)丙烯酰胺苯甲酸鈉。用FT-IR和1H NMR對(duì)

5、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化合成條件，得到對(duì)丙烯酰胺苯甲酸鈉適宜的合成條件為：反應(yīng)溫度為0℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5 h，丙烯酰氯滴加時(shí)間為0.6 h，丙烯酰氯與對(duì)氨基苯甲酸的物質(zhì)的量比為1.6:1，此時(shí)產(chǎn)物產(chǎn)率達(dá)91%以上。
　　（4）以曼尼希堿和對(duì)丙烯酰胺苯甲酸鈉為原料，以過(guò)硫酸鉀/亞硫酸氫鈉為復(fù)合引發(fā)劑，采用水溶液自由基聚合法制得二元聚合物，用FT-IR和13C NMR對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。利用響應(yīng)面法優(yōu)化了合成條件，得到聚合

6、物適宜的合成條件為：曼尼希堿與對(duì)丙烯酰胺苯甲酸鈉的物質(zhì)的量比為1.3:1，引發(fā)劑用量為0.17%，pH為7，聚合時(shí)間為6.5 h及聚合溫度為80℃，在此條件下，聚合物產(chǎn)率為85.2%。同時(shí)采用失重法、電化學(xué)法、AFM、SEM和XPS對(duì)該聚合物的緩蝕性能和對(duì)油田廢水的除油效果進(jìn)行了研究。研究表明，在60℃，聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%，鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的條件下，對(duì)N80鋼的緩蝕率達(dá)98%，且該聚合物是以抑制陽(yáng)極為主的緩蝕劑；在油田廢水中，