CN107304240A - 一种缔合强度可控的聚合物体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缔合强度可控的聚合物体系，包括主体环糊精聚合物，客体表面活性剂；所述环糊精聚合物选自线性环糊精聚合物、改性Nano‑SiO2星形高分子环糊精聚合物；所述表面活性剂选自金刚烷‑八烷基硫酸钠、金刚烷‑十二烷基硫酸钠、金刚烷‑十六烷基硫酸钠、苄基‑八烷基硫酸钠、苄基‑十二烷基硫酸钠、苄基‑十六烷基硫酸钠。应用时，将环糊精聚合物配置成浓度为0.1～0.5g/ml的水溶液，然后与表面活性剂混合，通过环糊精优势包合金刚烷或苯环，而烷基疏水链裸漏在环糊精疏水空腔以外，以实现缔合强度可控的聚合物体系，进而改变体系粘度，从而达到体系粘度动态可调的目的。

Description

一种缔合强度可控的聚合物体系
技术领域
本发明涉及一种缔合强度可控的聚合物体系，体系粘度动态可调，适用于油田驱油聚合物体系的研制。
背景技术
疏水缔合聚合物指的是亲水基和亲油基团同时出现在分子中的，同时具备水溶性质的高分子聚合物。少量的疏水基团的存在，使疏水缔合聚合物在水溶液中有临界聚集浓度(CAC)。当水溶液中聚合物浓度高于CAC时，疏水基团发生分子间缔合作用，形成聚集体结构，聚合物溶液的流体力学体积增大，溶液具有较高粘度。现有技术中的油田驱油所用的疏水缔合聚合物，一旦制备完成，其高分子疏水基团的缔合强度不可控，在一定浓度下所形成的聚集体流体力学半径不变，体系粘度不可调控，不能针对不同的地质条件改变分子构型，从而增加了设计及合成成本。
发明内容
针对上述现有技术，为了解决疏水缔合聚合物驱油体系的油藏适应性问题，本发明提供了一种缔合强度可控的聚合物体系，其具有环糊精侧链丙烯酰胺，由于环糊精特有的外亲水、内疏水的分子结构，可以与不同疏水单体结构的表面活性剂发生包合作用，从而形成一种缔合强度可控的高分子体系。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种缔合强度可控的聚合物体系，包括主体环糊精聚合物，客体表面活性剂；
所述环糊精聚合物选自线性环糊精聚合物、改性Nano-SiO2星形高分子环糊精聚合物；
所述表面活性剂选自金刚烷-八烷基硫酸钠、金刚烷-十二烷基硫酸钠、金刚烷-十六烷基硫酸钠、苄基-八烷基硫酸钠、苄基-十二烷基硫酸钠、苄基-十六烷基硫酸钠。
优选的，所述环糊精聚合物与表面活性剂的配比关系为：环糊精分子与金刚烷或苯环的摩尔比为1:0.01～1。
所述线性环糊精聚合物是通过自由基聚合法制备而成的，分子量为1200万，水解度为25％；其制备方法如下：烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠在水中发生聚合反应，得到线性环糊精聚合物，其中，烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠三者的摩尔比为5:70:25，反应条件为：三种反应原料在水中的总质量浓度为25wt％；反应温度为15～40℃；过硫酸铵/亚硫酸氢钠氧化还原引发体系，其浓度为1～5wt％；其合成路线如图1所示。
所述改性Nano-SiO2星形高分子环糊精聚合物，是由Nano-SiO2表面硅烷偶联化形成表面含有烯烃的改性纳米颗粒后，再与烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠发生自由基聚合形成的，分子量800万，水解度25％；其制备方法如下：首先，对Nano-SiO2表面进行硅烷偶联化，形成表面含有烯烃(乙烯基)的改性纳米颗粒，然后，再与烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠(三者摩尔比为5:70:25)在水中发生自由基聚合，其中，反应条件为：三种反应原料在水中的总质量浓度为25wt％；反应温度为15～40℃；过硫酸铵/亚硫酸氢钠氧化还原引发体系，其浓度为1～5wt％：其合成路线如图2所示。
本发明的缔合强度可控的聚合物体系，应用时，将环糊精聚合物配置成浓度为0.1～0.5g/ml的水溶液，然后与表面活性剂(终浓度为0.01～0.05g/ml)混合，通过环糊精优势包合金刚烷或苯环，而烷基疏水链裸漏在环糊精疏水空腔以外，以实现缔合强度可控的聚合物体系，进而改变体系粘度，从而达到体系粘度动态可调的目的(通过调控表面活性剂类型及其疏水链疏水强度，以及表面活性剂的添加量，表面活性剂的添加量不同，则所得体系的粘度不同)。
本发明的缔合强度可控的高分子体系，包括带有环糊精分子的线性聚丙烯酰胺聚合物和带有环糊精分子侧链的纳米SiO2无机颗粒为中心的星形高分子，线性聚丙烯酰胺高分子以及无机颗粒中心星形高分子上接枝聚合环糊精基团(接枝率为1mol％)，应用时，与带有刚性疏水基团的表面活性剂互溶于水中，形成主客体包合体系(其机理如图3所示)，由于裸漏在环糊精疏水空腔以外的疏水基团不同的疏水性，实现体系缔合强度可控。本发明的体系可用于石油化工、矿石遴选、涂料等领域，特别是用作油田三次采油驱油剂。
附图说明
图1：线性环糊精聚合物的合成路线。
图2：改性Nano-SiO2星形高分子环糊精聚合物的合成路线。
图3：主体环糊精聚合物与带有刚性疏水基团的表面活性剂包合作用机理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
实施例1缔合强度可控的高分子体系的应用
步骤如下：将0.15g线性环糊精聚合物加入到100mL水中，50℃充分溶解，使用粘度计在剪切速率为7.34s-条件下的到粘度为180mPa·s。分别缓慢加入金刚烷-12烷基硫酸钠0.002g、0.003g和0.004g后，搅拌溶解，在同样条件下测量该体系粘度分别为210mPa·s、280mPa·s和320mPa·s。
所述线性环糊精聚合物，分子量为1200万，水解度为25％；是通过以下方法制备得到的：烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠发生聚合反应，得到线性环糊精聚合物，其中，烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠三者的摩尔比为5:70:25，反应条件为：总浓度为25wt％；反应温度为30℃；过硫酸铵/亚硫酸氢钠氧化还原引发体系，其浓度为3wt％；其合成路线如图1所示。
实施例2缔合强度可控的高分子体系的应用
步骤如下：将0.20g改性Nano-SiO2星形高分子环糊精聚合物加入到100mL水中，60℃充分溶解，使用粘度计在剪切速率为7.34s-条件下的到粘度为150mPa·s。分别缓慢加入金刚烷-12烷基硫酸钠0.002g、0.003g和0.004g后，搅拌溶解，在同样条件下测量该体系粘度分别为180mPa·s、220mPa·s和260mPa·s。
所述改性Nano-SiO2星形高分子环糊精聚合物，是由Nano-SiO2表面硅烷偶联化形成表面含有烯烃的改性纳米颗粒后，再与烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠发生自由基聚合形成的，分子量800万，水解度25％；其制备方法如下：首先，对Nano-SiO2表面进行硅烷偶联化，形成表面含有烯烃(乙烯基)的改性纳米颗粒，然后，再与烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠(三者摩尔比为5:70:25)发生自由基聚合，其中，反应条件为：单体总浓度为25wt％；反应温度为30℃；过硫酸铵/亚硫酸氢钠氧化还原引发体系，其浓度为3wt％：其合成路线如图2所示。
实施例3缔合强度可控的高分子体系的应用
步骤如下：将0.15g线性环糊精聚合物加入到100mL水中，50℃充分溶解，使用粘度计在剪切速率为7.34s-条件下的到粘度为200mPa·s。分别缓慢加入苄基-12烷基硫酸钠0.002g、0.003g和0.004g后，搅拌溶解，在同样条件下测量该体系粘度分别为240mPa·s、300mPa·s和330mPa·s。
所述线性环糊精聚合物的制备方法同实施例1。
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种缔合强度可控的聚合物体系，其特征在于：包括主体环糊精聚合物，客体表面活性剂；
所述环糊精聚合物选自线性环糊精聚合物、改性Nano-SiO2星形高分子环糊精聚合物；
所述表面活性剂选自金刚烷-八烷基硫酸钠、金刚烷-十二烷基硫酸钠、金刚烷-十六烷基硫酸钠、苄基-八烷基硫酸钠、苄基-十二烷基硫酸钠、苄基-十六烷基硫酸钠。
所述环糊精聚合物与表面活性剂的配比关系为：环糊精分子与金刚烷或苯环的摩尔比为1:0.01～1。
2.根据权利要求1所述的缔合强度可控的聚合物体系，其特征在于：所述线性环糊精聚合物是通过以下方法制备得到的：烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠发生聚合反应，得到线性环糊精聚合物，其中，烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠三者的摩尔比为5:70:25。
3.根据权利要求1所述的缔合强度可控的聚合物体系，其特征在于：所述改性Nano-SiO2星形高分子环糊精聚合物是通过以下方法制备得到的：首先，对Nano-SiO2表面进行硅烷偶联化，形成表面含有烯烃的改性纳米颗粒，然后，再与烯丙基-β-环糊精、丙烯酰胺和丙烯酸钠(三者摩尔比为5:70:25)发生自由基聚合。
4.权利要求1～3中任一项所述的缔合强度可控的聚合物体系的制备方法，其特征在于：将环糊精聚合物配置成浓度为0.1～0.5g/ml的水溶液，然后与表面活性剂混合，混匀，即得。
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