專利名稱：一種疏水締合聚丙烯酰胺及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及疏水締合水溶性聚合物及其制備方法，特別是涉及一種疏水締合聚丙烯酰胺及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著石油開采次數(shù)的增加，其中的含水量也隨之提高，需要加入驅(qū)油劑才能達(dá)到一定的采收率。傳統(tǒng)的聚丙烯酰胺用于驅(qū)油主要是依靠其高分子量而達(dá)到增粘的目的，但單純追求高分子量在應(yīng)用中受到許多限制，例如，高溫、高剪切率、高礦化度等會(huì)使聚丙烯酰胺分子鏈卷曲或折斷，造成增粘效果急劇下降。
疏水締合水溶性聚合物是一類重要的水溶性高分子化合物，是在聚合物親水性大分子鏈上引入少量疏水基團(tuán)，由于其獨(dú)特的增粘、抗鹽、耐剪切等性質(zhì)，在油田三次采油中作為驅(qū)油劑對(duì)于提高石油采收率等具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在水溶性大分子主鏈上接入樹枝狀疏水單體的疏水締合聚丙烯酰胺及其制備方法。
本發(fā)明所提供的疏水締合聚丙烯酰胺，它是丙稀酰胺和式I結(jié)構(gòu)的樹枝狀疏水單體的共聚物，其中，所述丙稀酰胺的單體單元數(shù)為124013-139860的整數(shù)，所述樹枝狀疏水單體的單體單元數(shù)為140-6527的整數(shù)。
(式I)該共聚物的平均分子量為1000萬，所述丙烯酰胺的單體單元數(shù)與所述樹枝狀疏水單體的單體單元數(shù)的物質(zhì)的量之比為95-99.9∶0.1-5。
該疏水締合聚丙烯酰胺的制備方法，是先將丙烯酰胺、結(jié)構(gòu)如式I的樹枝狀疏水單體、表面活性劑及水分散混合，調(diào)節(jié)pH＝7-8；然后，加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到聚合物凝膠。
其中，樹枝狀疏水單體是由丙烯腈與二異丁烯在濃硫酸和冰醋酸的混合溶液中反應(yīng)得到的；反應(yīng)溫度低于45℃，反應(yīng)時(shí)間為2-3小時(shí)。
本發(fā)明合成方法是一種膠束共聚合法，需要使用表面活性劑增溶樹枝狀疏水單體X，常用的表面活性劑有十二烷基硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基三甲基溴化銨，十四烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基溴化銨等。所用的引發(fā)劑為氧化還原引發(fā)劑，其中氧化劑為過氧化氫、過硫酸銨或過硫酸鉀等，還原劑為硫酸亞鐵銨或亞硫酸氫鈉等。制備反應(yīng)中，水的用量為丙烯酰胺和樹枝狀疏水單體總重量的10-20倍；引發(fā)劑的用量為丙烯酰胺和樹枝狀疏水單體總量的5.0×10-4-1.0％；表面活性劑的用量為樹枝狀疏水單體的2-20倍。
上述方法中聚合引發(fā)溫度為0-40℃；聚合反應(yīng)溫度為70-80℃，反應(yīng)時(shí)間為1-8小時(shí)。
為增加聚合物的水溶性，還可以將所得到的聚合物凝膠在堿性條件下進(jìn)行水解；水解反應(yīng)溫度為80-100℃，水解反應(yīng)時(shí)間為2-4小時(shí)。
本發(fā)明采用膠束共聚合法在水溶性大分子鏈上引入高支化度疏水單體，該單體具有較大的疏水體積，疏水性能好，能大大增強(qiáng)聚合物鏈的疏水作用，且不易發(fā)生卷曲，從而可達(dá)到很好的增粘效果；通過控制高支化度疏水單體的加入量，可控制疏水鏈段的含量，有利于改善共聚物的溶解性。本發(fā)明疏水締合聚丙烯酰胺耐高溫及高礦化度，且水溶性好，在高溫、高礦化度下仍具有很好的增粘效果，能廣泛用于石油化工領(lǐng)域，特別是用作油田三次采油的驅(qū)油劑。


圖1為聚合物3在30000ppm礦化度鹽水中85℃下的粘濃關(guān)系曲線；圖2為聚合物3在30000ppm礦化度鹽水中濃度為1500mg/L時(shí)的粘溫關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、樹枝狀疏水單體X的合成在20℃下將20g濃硫酸加入100ml冰醋酸中配成溶液，攪拌下向此溶液中滴加5.7g丙烯腈，隨后再向溶液中滴加11.2g二異丁烯(購于TCI)，維持反應(yīng)體系溫度在45℃以下，繼續(xù)攪拌反應(yīng)2～3h后，向其中加入5倍體積的二次水，攪拌均勻后靜置。有針狀結(jié)晶析出，過濾，水洗，冷凍干燥，得較純凈單體。
2、樹枝狀疏水單體-丙烯酰胺共聚物的合成向容器中加入丙烯酰胺(AM)、樹枝狀疏水單體(X)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、蒸鎦水，用NaOH溶液調(diào)節(jié)上述溶液至中性，保持上述溶液溫度在40℃以下，向溶液中通入高純N2，以除去溶液中的O2。然后加入引發(fā)劑，進(jìn)行聚合反應(yīng)1～8h后，將得到的聚合物凝膠用NaOH在90℃下水解2～4h，再用丙酮沉淀后，在真空干燥箱中干燥至恒重，粉碎即得粉末狀產(chǎn)物-疏水締合聚丙烯酰胺。各種反應(yīng)物料的加入量以及反應(yīng)條件如表1和表2所示，分別得到如下五種疏水締合聚丙烯酰胺表1 聚合反應(yīng)物料及反應(yīng)條件表

表2 聚合反應(yīng)物料及反應(yīng)條件表

其中，在這些共聚物中丙稀酰胺的單體單元數(shù)為124013-139860，樹枝狀疏水單體的單體單元數(shù)為140-6527。
聚合物3在30000ppm礦化度鹽水中85℃下的粘濃關(guān)系曲線如圖1所示，圖2是聚合物3在30000ppm礦化度鹽水中濃度為1500mg/L時(shí)的粘溫關(guān)系曲線，結(jié)果表明，本發(fā)明疏水締合聚丙烯酰胺在高溫、高礦化度下仍具有很好的增粘效果。
權(quán)利要求
1.一種疏水締合聚丙烯酰胺，它是丙稀酰胺和式I結(jié)構(gòu)的樹枝狀疏水單體的共聚物，其中，所述丙稀酰胺的單體單元數(shù)為124013-139860的整數(shù)，所述樹枝狀疏水單體的單體單元數(shù)為140-6527的整數(shù)。 (式I)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水締合聚丙烯酰胺，其特征在于所述共聚物的平均分子量為1000萬，所述丙烯酰胺的單體單元數(shù)與所述樹枝狀疏水單體的單體單元數(shù)的物質(zhì)的量之比為95-99.9∶0.1-5。
3.權(quán)利要求1所述疏水締合聚丙烯酰胺的制備方法，是先將丙烯酰胺、結(jié)構(gòu)如式I的樹枝狀疏水單體、表面活性劑及水分散混合，調(diào)節(jié)pH＝7-8；然后，加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到聚合物凝膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述樹枝狀疏水單體是由丙烯腈與二異丁烯在濃硫酸和冰醋酸的混合溶液中反應(yīng)得到的；反應(yīng)溫度低于45℃，反應(yīng)時(shí)間為2-3小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基三甲基溴化銨，十四烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基溴化銨；所述引發(fā)劑為氧化還原引發(fā)劑，所述氧化還原引發(fā)劑中氧化劑為過氧化氫、過硫酸銨或過硫酸鉀，還原劑為硫酸亞鐵銨或亞硫酸氫鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一所述的制備方法，其特征在于所述水的用量為丙烯酰胺和樹枝狀疏水單體總重量的10-20倍；所述引發(fā)劑的用量為丙烯酰胺和樹枝狀疏水單體總摩爾數(shù)的5.0×10-4-1.0％；所述表面活性劑的用量為樹枝狀疏水單體X的2-20倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一所述的制備方法，其特征在于所述聚合引發(fā)溫度為0-40℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一所述的制備方法，其特征在于所述聚合反應(yīng)溫度為70-80℃，反應(yīng)時(shí)間為1-8小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一所述的制備方法，其特征在于所述得到的聚合物凝膠還要在堿性條件下進(jìn)行水解。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述水解反應(yīng)溫度為80-100℃，水解反應(yīng)時(shí)間為2-4小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種疏水締合聚丙烯酰胺及其制備方法。本發(fā)明疏水締合聚丙烯酰胺，它是丙稀酰胺和式I結(jié)構(gòu)的樹枝狀疏水單體的共聚物，其中，丙稀酰胺的單體單元數(shù)為124013－139860的整數(shù)，樹枝狀疏水單體的單體單元數(shù)為140－6527的整數(shù)。本發(fā)明采用膠束共聚合法在水溶性大分子鏈上引入高支化度疏水單體，該單體具有較大的疏水體積，能增強(qiáng)聚合物鏈的疏水作用，且不易發(fā)生卷曲，從而可達(dá)到很好的增粘效果；通過控制高支化度疏水單體的加入量，可控制疏水鏈段的含量，有利于改善共聚物的溶解性。本發(fā)明疏水締合聚丙烯酰胺耐高溫及高礦化度，且水溶性好，在高溫、高礦化度下仍具有很好的增粘效果，能廣泛用于石油化工領(lǐng)域，特別是用作油田三次采油的驅(qū)油劑。
文檔編號(hào)C08F20/00GK1891725SQ20051008033
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者王金本, 樊明紅, 李靜, 伍家忠, 王毅琳, 閆海科, 向問陶, 張健, 韓明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所, 中海石油研究中心