CN108530579A - 一种功能型聚合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功能型聚合物及其制备方法，解决了现有功能型聚合物乳化能力弱的问题。该功能型聚合物是在链转移剂和引发剂作用下，在聚丙烯酰胺主链上嫁接有活性单体侧链和可聚合功能单体侧链得到；具体是在聚丙烯酰胺分子链上引入了苯环，S=O键及亲水单体和疏水单体，进行功能型聚合物分子的结构设计，引入具有增强乳化性能的活性单体。通过在聚丙烯酰胺上增加的活性单体和可聚合单体，改变了聚合物的结构和性能，增强乳化能力，有效提高采收率。

Description

一种功能型聚合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能型聚合物及其制备方法。

背景技术

目前，现已证明在聚合物上嫁接官能团后会产生超越聚合物性能的功能，如在聚丙烯酰胺分子链上嫁接亲水或疏水单体或新型的功能性单体，均可改良聚合物原来的性质，但目前总体乳化能力与耐温能力均有待提高。

已有专利1《可提高石油采收率的功能性聚合物》，(专利号：CN200780039561)主要是通过向聚丙烯酰胺分子链上嫁接亲水基团和疏水基团来改变聚丙烯酰胺的功能特性；已有专利2《一种具有表面活性功能的聚合物及其制备方法和应用》，(专利号：201610172922.X)，其是向聚丙烯酰胺上嫁接三种结构单元A/B/C；已有专利3《丙烯酰胺改性接枝共聚物及其制备方法和用途》，(专利号：CN200910058252)，已有专利4《一种功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组及其应用》，(专利号：CN201410468053.6)，合成的功能型聚合物表面活性剂的界面张力在10²mN/m左右，其功能型聚合物表面活性剂是以聚丙烯酰胺为主链，向其嫁接功能单体，改变其结构及性能，但乳化性能有待提高。

目前功能型聚合物存在的主要问题是乳化能力弱，而乳化能力又是其最重要的驱油机理。目前尚无完全针对乳化能力而进行的官能团嫁接先例。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种乳化能力强的功能型聚合物，同时提供该聚合物的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种功能型聚合物，是在链转移剂和引发剂作用下，在聚丙烯酰胺主链上嫁接有活性单体侧链和可聚合功能单体侧链得到，其中：

所述活性单体，其分子结构式为：

其中R₁为C₈-C₁₈的烷基；

所述可聚合功能单体，具有亲水基团和/或疏水基团；

所述亲水基团，为阴离子型，阳离子型，两性离子型或非离子型亲水基团的一种；

所述疏水基团，为长链烷烃基，长链烯烃基或芳烃基；

所述链转移剂，其分子结构式为：

优选地，所述阴离子型可聚合功能单体为丙烯酸，甲基丙烯酸，二甲基丙烯酸，3-丙烯酰亚胺-3-甲基丁酸，衣康酸或乙烯基苯磺酸。

优选地，所述阳离子型亲水基团为铵基，季铵基，吡啶基或多乙基多胺基。

优选地，所述两性离子型亲水基团为氨基酸形或甜菜碱型；所述甜菜碱型亲水基团为椰油酰胺丙基或月桂基丙基。

优选地，所述非离子型亲水基团为聚氧乙烯基。

优选地，所述功能型聚合物，其分子结构式如下：

其中：R为活性单体基团；

R₂为可聚合功能单体基团；

X，Y，Z为聚合度，30≤X≤10000，150≤Y≤30000，200≤Z≤60000。

优选地，所述功能型聚合物的制备方法中，所述嫁接反应原料还包括去离子水，所述丙烯酰胺、活性单体、可聚合功能性单体、链转移剂、引发剂和去离子水的原料用量配比是：

化学试剂	质量配比
		丙烯酰胺	1-40
活性单体	1-20
		可聚合功能单体	5-30
链转移剂	0.005-1
		去离子水	100-1000
引发剂	0.05-1

所述反应过程中pH值为4-10，反应温度20-120℃，反应时间24-48小时，所述反应的引发剂为过硫酸钠和过硫酸钾。

优选地，所述活性单体的制备方法是：

1)2,3-二苯基马来酸酐和C8-C18的脂肪醇进行酯化反应，得到第一中间产物；

2)将第一中间产物与烯丙基卤代烃进行取代反应，得到第二中间产物；

3)将第二中间产物与亚硫酸氢钠进行加成反应生成活性单体，然后用无水乙醇洗涤，最后进行干燥纯化，得到活性单体成品。

优选地，所述C8-C18的脂肪醇，是正辛醇、正十二醇或正十四醇中的一种。

优选地，所述步骤1)的酯化反应，其反应式是：

优选地，所述步骤2)的取代反应，其反应式是：

优选地，所述步骤3)的加成反应，其反应式是：

优选地，所述链转移剂的制备方法是：

(1)将2-溴-3-甲基丁酰溴与对铵基苯磺酸钠进行取代反应生成第一中间物；

(2)将第一中间产物与乙硫醇在充满氮气的条件下反应生成所需的链转移剂。

优选地，所述步骤(1)的取代反应，其反应式是：

优选地，所述步骤(2)的取代反应，其反应式是：

本发明的有益效果：

本发明提供的驱油用功能型聚合物及其制备方法，与现有技术相比，针对油田使用聚合物所存在的问题，以研究提高聚合物洗油能力，乳化能力为主，本发明在聚丙烯酰胺分子链上引入了苯环，S＝O键及亲水单体和疏水单体，进行功能型聚合物分子的结构设计，引入具有增强乳化性能的活性单体。通过在聚丙烯酰胺上增加的活性单体和可聚合单体，改变了聚合物的结构和性能，增强乳化能力，有效提高采收率，

附图说明

图1是本发明功能型聚合物与已有专利聚合物的30天时乳化效果对比图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

实施例：

一、活性单体的制备

1)将2,3-二苯基马来酸酐与辛烷醇发生酯化反应，在乙酸钠条件下反应，得到第一中间产物。所述2,3-二苯基马来酸酐和辛烷醇的质量比为1:1.5。反应温度为80℃，酯化反应时间为6小时。

2)将第一中间产物与烯丙基氯代烃在三乙胺和碳酸钠溶液中反应生成第二中间产物，反应温度为50℃，反应时间为8小时，将反应混合物过滤取出固体杂质，除去多余的反应物和溶剂丙酮，水洗，干燥得到纯化的第二中间产物。

3)将所得第二中间产物与亚硫酸氢钠进行加成反应，制得活性单体，反应的温度在120℃，反应时间为4小时。然后将反应后的溶液用无水乙醇进行洗涤过滤除去多余的杂质，干燥，得到纯化的活性单体。

二、链转移剂的制备

(1)将2-溴-3-甲基丁酰溴与对铵基苯磺酸钠在氢氧化钠溶液中反应生成第一中间物；

(2)将第一次中间产物与乙硫醇在充满氮气的条件下反应生成所需的链转移剂。

三、功能型聚合物合成

将40g丙烯酰胺，15g二甲基丙烯酸，活性单体15g，去离子水800毫升加入到烧瓶中，溶液的pH为6，通入氮气，并在60℃下加入0.5g过硫酸盐和0.5g链转移剂，然后反应24小时，得到所需的功能型聚合物。其结构式如下：

X＝2000，Y＝5000，Z＝20000。

验证例：

将所合成的功能型聚合物与已有专利的功能型聚合物进行乳化能力测定与对比。

测定条件：温度45摄氏度，将原油与配制功能型聚合物目的液各10ml按1:1比例置于悬塞比色管中，同时将已有专利的功能型聚合物与新合成的功能型聚合物分别与原油以1:1比例置于比色管中，震荡均匀后放入恒温箱中。观测混合溶液吸水量与时间的关系。从表1中可以看出实施例中功能型聚合物与已有专利聚合物的吸水量在不同天数下存在差异。在早期阶段，本发明的功能型聚合物的吸水量少于其他已有专利聚合物的吸水量，当30天时，本发明的功能型聚合物的吸水量为7.6mL，与其他已有专利聚合物相比，仍是吸水量最少，表明本发明的功能型聚合物的乳化能力强于其他已有专利的聚合物。

表1：功能型聚合物与原油混合溶液吸水体积(ml)

备注：已有专利1《可提高石油采收率的功能性聚合物》，已有专利2《一种具有表面活性功能的聚合物及其制备方法和应用》，已有专利3《丙烯酰胺改性接枝共聚物及其制备方法和用途》，已有专利4《一种功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组及其应用》。

由图1可见，30天时，本发明的功能型聚合物与已有专利聚合物的吸水量对比图。能明显看出本发明的功能型聚合物的乳化能力强于其他已有专利聚合物。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种功能型聚合物，其结构式如下：

其中的R为活性单体基团，具体结构式是：

R₁为C₈-C₁₈的烷基；

R₂为可聚合功能单体基团；

X，Y，Z为聚合度，30≤X≤10000，150≤Y≤30000，200≤Z≤60000。

2.权利要求1所述的功能型聚合物的制备方法，是在链转移剂和引发剂作用下，在聚丙烯酰胺主链上嫁接有活性单体侧链和可聚合功能单体侧链得到；

所述可聚合功能单体，具有亲水基团和/或疏水基团；

所述亲水基团，为阴离子型，阳离子型，两性离子型或非离子型亲水基团的一种；

所述疏水基团，为长链烷烃基，长链烯烃基或芳烃基；

所述链转移剂，其结构式为：

3.根据权利要求2所述的功能型聚合物的制备方法，其特征在于：所述阴离子型可聚合功能单体含有丙烯酸，甲基丙烯酸，二甲基丙烯酸，3-丙烯酰亚胺-3-甲基丁酸，衣康酸或乙烯基苯磺酸；所述阳离子型亲水基团含有铵基，季铵基，吡啶基或多乙基多胺基；所述两性离子型为氨基酸型或甜菜碱型，所述甜菜碱型亲水基团含有椰油酰胺丙基或月桂基丙基；所述非离子型亲水基团含有聚氧乙烯基。

4.根据权利要求2所述的功能型聚合物的制备方法，其特征在于：所述嫁接反应所用原料还包括去离子水；所述丙烯酰胺、活性单体、可聚合功能性单体、链转移剂、引发剂和去离子水的原料用量质量配比是：

丙烯酰胺：1-40；

活性单体：1-20；

可聚合功能单体：5-30；

链转移剂：0.005-1

去离子水：100-1000；

引发剂：0.05-1；

所述反应过程中pH值为4-10，反应温度20-120℃，反应时间24-48小时，所述反应的引发剂为过硫酸钠和过硫酸钾。

5.根据权利要求2所述的功能型聚合物的制备方法，其特征在于：

所述活性单体的制备方法是：

1)2,3-二苯基马来酸酐和C8-C18的脂肪醇进行酯化反应，得到第一中间产物；

2)将第一中间产物与烯丙基卤代烃进行取代反应，得到第二中间产物；

3)将第二中间产物与亚硫酸氢钠进行加成反应生成活性单体，然后用无水乙醇洗涤，最后进行干燥纯化，得到活性单体成品。

6.根据权利要求5所述的功能型聚合物的制备方法，其特征在于：

所述C8-C18的脂肪醇，是正辛醇、正十二醇或正十四醇中的一种。

7.根据权利要求5所述的功能型聚合物的制备方法，其特征在于：

所述步骤1)的酯化反应，其反应式是：

8.根据权利要求5所述的功能型聚合物的制备方法，其特征在于：

所述步骤2)的取代反应，其反应式是：

9.根据权利要求5所述的功能型聚合物的制备方法，其特征在于：

所述步骤3)的加成反应，其反应式是：

10.根据权利要求2所述的功能型聚合物的制备方法，其特征在于：

所述链转移剂的制备方法是：

(1)将2-溴-3-甲基丁酰溴与对铵基苯磺酸钠进行取代反应生成第一中间产物；

(2)将第一中间产物与乙硫醇在充满氮气的条件下反应生成所需的链转移剂。