專利名稱：一種含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子及其制法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三次采油領(lǐng)域，具體涉及一種含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子合成及其在制 備長支鏈結(jié)構(gòu)高分子量耐溫抗鹽聚丙烯酰胺中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚丙烯酰胺是一類多用途的水溶性高分子，在造紙工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金、選礦以 及污水處理上有著廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著油田開采難度的加大，以聚丙烯酰胺溶液為代 表的聚合物驅(qū)油劑在三次采油中有著優(yōu)異的表現(xiàn)，為油田穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。工業(yè) 上的應(yīng)用也帶動(dòng)了聚丙烯酰胺的研發(fā)熱潮，以三次采油為例，基于經(jīng)濟(jì)效益和滿足油藏地 質(zhì)環(huán)境，制備高分子量和耐溫抗鹽型聚丙烯酰胺是目前的主攻方向。分子量的重要性在于 配制相同黏度的聚合物水溶液，分子量越高，所需聚合物用量就越少，且實(shí)際使用效果也已 經(jīng)表明高分子量聚丙烯酰胺在耐鹽性、抗剪切性以及提高采收率上都要明顯優(yōu)于普通的聚 丙烯酰胺。合成新型功能單體，包括耐溫抗鹽單體，兩性離子單體和疏水單體，再與丙烯酰 胺共聚，通過提高功能單體的比例或者從增加分子間作用力角度提高溶液黏度，是耐溫抗 鹽型聚丙烯酰胺的合成思路。若要此類聚丙烯酰胺有更好的耐溫抗鹽效果，仍要以提高分 子量作為基礎(chǔ)，但功能單體的純度，溶解性能以及空間位阻效應(yīng)，使多元體系聚合條件更為 復(fù)雜，產(chǎn)物分子量不易做大，從化學(xué)角度和物理角度出發(fā)，提高共聚物綜合性能的實(shí)驗(yàn)構(gòu)想 往往不能充分實(shí)現(xiàn)，因此最大程度地提高分子量是耐溫抗鹽型聚丙烯酰胺的研究基礎(chǔ)。增 加分子量的一個(gè)行之有效的辦法是通過實(shí)驗(yàn)選擇合適的引發(fā)體系，好的引發(fā)體系在保障高 轉(zhuǎn)化率的同時(shí)，能夠控制誘導(dǎo)期，減小自動(dòng)加速現(xiàn)象，使反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。近年來，圍繞聚丙烯酰胺引發(fā)體系，科研工作者在合成配方，引發(fā)機(jī)理及合成工藝 等方面做了大量工作。其中以過硫酸鹽為氧化劑，以小分子叔胺為還原劑的氧化-還原引 發(fā)體系成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。丘坤元等對過硫酸鹽與脂肪胺體系進(jìn)行了系統(tǒng)研究，經(jīng)自 由基捕捉與電子自旋共振波譜(ESR)測定，發(fā)現(xiàn)當(dāng)所用的脂肪胺是伯、仲胺時(shí)，產(chǎn)生的是氮 自由基，若是叔胺則形成碳自由基。他們對過硫酸鹽與N，N, N’，N’ -四甲基乙二胺，在室 溫下引發(fā)丙烯酰胺的聚合進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并提出了可能引發(fā)機(jī)理。功能性引發(fā)體系不僅 可以提高聚合物的分子量，同時(shí)也可以決定產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)，為合成特殊結(jié)構(gòu)聚丙烯酰胺 提供了方法。張貞浴合成了系列水溶性的脂肪叔胺基單體，將其用作還原劑與過硫酸鹽組 成氧化-還原體系，引發(fā)丙烯酰胺聚合，得到具有支鏈結(jié)構(gòu)、分子量高達(dá)上千萬的聚丙烯酰 胺。該引發(fā)體系中的叔胺基單體具有雙重功能，既可參與引發(fā)，又可參與聚合，因此體系引 發(fā)活性很高。在此基礎(chǔ)上，他們還研究了將含叔胺基單體作為第二還原劑與過硫酸銨和亞 硫酸氫鈉組成的三元氧化-還原引發(fā)體系，在引發(fā)丙烯酰胺聚合時(shí)，聚合誘導(dǎo)期可控，產(chǎn)物 分子量高且凝膠含量低，是個(gè)很有潛力和實(shí)用的弓I發(fā)體系。在過硫酸鹽和脂肪叔胺(單體)組成的氧化-還原引發(fā)體系中，還原劑叔胺的結(jié) 構(gòu)將直接影響引發(fā)體系活性，決定聚合產(chǎn)物分子量以及產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)。目前對于此類引 發(fā)體系的研究，還原劑還僅限為小分子叔胺，而對于多官能團(tuán)的大分子叔胺尚未有研究報(bào)道。在本發(fā)明中，我們制備了含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子，將其用作還原劑，與氧化劑過硫酸 鹽組成新型氧化-還原引發(fā)體系，引發(fā)丙烯酰胺聚合，合成長支鏈結(jié)構(gòu)的高分子量耐溫抗 鹽型聚丙烯酰胺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對傳統(tǒng)聚丙烯酰胺耐溫抗鹽性能差，以及采用耐溫抗鹽單體共聚方法合成聚丙 烯酰胺分子量不易做大的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子及其制備方法， 將其與過硫酸鹽組成氧化-還原引發(fā)體系，在水溶液中引發(fā)丙烯酰胺與耐溫抗鹽單體聚 合，得到長支鏈結(jié)構(gòu)高分子量耐溫抗鹽聚丙烯酰胺，產(chǎn)品的耐溫抗鹽性能較現(xiàn)有產(chǎn)品有較 大提高。本發(fā)明的含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子產(chǎn)品技術(shù)方案是
一種含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子，所述含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子的結(jié)構(gòu)式如(1)式所示
權(quán)利要求
1.一種含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子，其特征是 所述的含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子的結(jié)構(gòu)式如(1)式所示
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子，其特征是 (1)式中R2為酰胺基；R3為亞乙基或亞丙基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2之一所述的含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子，其特征是(1)式中m η = 1 9 150 ；所述的含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子的平均分子量為10000 200000。
4.一種權(quán)利要求1至3之一所述的含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子的制備方法， 其特征是按質(zhì)量份數(shù)，原料包括脂肪叔胺基單體1份；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1 2000 份；氫氧化鈉1 400份；水1 10000份；引發(fā)劑0. 01 20份； 所述的脂肪叔胺基單體結(jié)構(gòu)如式O)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是 在⑵式中=R3為亞乙基或亞丙基。在第2步中，脂肪叔胺基單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸水=1 20 1000 60 4000。
6.根據(jù)權(quán)利要求4至5之一所述的制備方法，其特征是 在第4步中，按質(zhì)量份數(shù)，還加入0. 01 20份的鏈轉(zhuǎn)移劑；所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為下列中的至少一種巰基乙酸、巰基乙胺鹽酸鹽、巰基乙醇和碘乙酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征是 在第3步中，反應(yīng)時(shí)間為6 8小時(shí)。
8.一種驅(qū)油劑的制備方法，其特征是 按質(zhì)量份數(shù)，所述驅(qū)油劑的原料配方為.0. 01 10份權(quán)利要求1至3之一所述的含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子或權(quán)利要求4至7之 一所述方法制備的產(chǎn)物，丙烯酰胺100份，耐溫抗鹽單體10 300份，亞硫酸氫鈉0. .001 0. 1份，過硫酸鹽0. 001 0.2份，引發(fā)劑0. 001 0.2份，乙二胺四乙酸二鈉0. 005 1 份，尿素0. 005 1份，堿10 200份，水100 10000份；所述的耐溫抗鹽單體為下列中的至少一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基 吡咯烷酮和N，N- 二甲基丙烯酰胺；所述的過硫酸鹽為下列中的至少一種過硫酸銨和過硫酸鉀； 所述的引發(fā)劑為下列中的至少一種2，2_偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、2，2_偶氮 雙(2-脒唑啉丙烷)鹽酸鹽、偶氮二(2，5-二甲基-6-羧基)己腈和4，4’ -偶氮二(4-氰 基戊酸)；所述的堿為下列中的至少一種氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉； 所述的驅(qū)油劑制備方法包括以下步驟第1步，將100份丙烯酰胺、10 300份所述耐溫抗鹽單體加入到反應(yīng)容器中，加水溶解；第2步，向反應(yīng)容器中通入氮?dú)?，除?0分鐘以上；第3步，加入0. 001 0. 2份所述引發(fā)劑，0. 001 0. 2份所述過硫酸鹽，0. 01 10份 所述含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子，0. 005 1份乙二胺四乙酸二鈉，0. 005 1份尿素，10 200份堿，調(diào)節(jié)pH值為5 14 ；第4步，進(jìn)行一段聚合反應(yīng)，溫度為0°C 30°C，反應(yīng)時(shí)間為4 12小時(shí)，優(yōu)選2 6 小時(shí)；第5步，升溫至35°C 50°C，進(jìn)行二段聚合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4 12小時(shí)，得到膠狀聚 合物產(chǎn)物；第6步，上述產(chǎn)物造粒，干燥，粉碎；得到耐溫抗鹽長支鏈聚丙烯酰胺驅(qū)油劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征是在第3步之后，增加第3. 1步向反應(yīng)容器中通入氮?dú)猓?0分鐘以上；加入亞硫酸 氫鈉水溶液，其中亞硫酸氫鈉的加入量為0. 001 0. 1份。
10.根據(jù)權(quán)利要求8至9之一所述的制備方法，其特征是 所述的引發(fā)劑為2，2-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽； 所述的過硫酸鹽為過硫酸銨；所述的堿為氫氧化鈉；優(yōu)選，在第4步，一段聚合反應(yīng)時(shí)間為2 6小時(shí)； 在第5步，二段聚合反應(yīng)時(shí)間為2 6小時(shí)。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求8至10之一所述方法制備的耐溫抗鹽長支鏈聚丙烯酰胺驅(qū)油劑。
全文摘要
一種含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子及其制備和在驅(qū)油劑中應(yīng)用。涉及制備長支鏈結(jié)構(gòu)高分子量耐溫抗鹽聚丙烯酰胺。本發(fā)明合成的含脂肪叔胺基團(tuán)的大分子與過硫酸鹽組成氧化-還原引發(fā)體系，在水溶液中引發(fā)丙烯酰胺與耐溫抗鹽單體聚合，得到長支鏈結(jié)構(gòu)高分子量耐溫抗鹽聚丙烯酰胺，產(chǎn)品的耐溫抗鹽性能較現(xiàn)有產(chǎn)品有較大提高。本發(fā)明用于三次采油領(lǐng)域。
文檔編號C08F220/58GK102050916SQ200910235938
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者伊卓, 劉曉光, 李勇, 杜凱, 林蔚然, 祝綸宇, 計(jì)文希, 趙方園, 魏小林 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院