CN114591193A - 一种抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体、制备方法及其应用，所述单体其结构式如式I所示。所述制备方法：包括(1)将多巴胺盐酸盐溶解在溶剂中，然后加入甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；(2)向步骤(1)得到的混合物中加入有机硼催化剂、催化调节剂，混合均匀，在温度10‑30℃反应20‑25小时，得到反应液；(3)将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得，所述甲基丙烯酸多巴胺两亲单体。本发明的单体具有邻位双羟基结构，可与高价金属离子形成螯合配位络合物，作为功能单体参与聚合反应，合成耐盐型油田化学品，可提高聚合物对钙、镁离子的承受力，用于高温高盐油藏调剖、驱油、降粘等。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料及其制备技术领域，涉及一种两亲单体，具体涉及一种抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体、制备方法及应用。
背景技术
目前，我国各大油田陆续进入了含水开发的中后期，需要通过三次采油手段来提高原油采收率。聚合物驱是三次采油的主要技术方法，因为其驱油机理清楚，工艺相对简单，技术相对成熟，是一项有效的提高采收率技术措施；同时，其操作方便，原料易得，成本较低，并可与调整油水剖面相结合而备受青睐。聚合物驱油时聚合物的加入可以在有效增加水相粘度的同时减小水相相对渗透率、增加油相相对渗透率，减小注入水沿高渗透层发生指进现象的概率，提高波及效率，从而提高原油采收率。
近年来，由于聚合物驱实施对象已经从常规油藏向稠油、高温和高矿化度等特殊油藏转移，因而油藏埋藏更深，地层温度及地层水矿化度更高，油层渗透率更低。如西部的塔里木油田、塔河油田油藏温度达到130℃，矿化度大于2×105mg·L-1，其中Ca2+、Mg2+浓度高达1×104mg/L，属于典型的高温高盐油藏。
因此，耐温抗盐聚合物的研发成为了油田工作者研究的重要课题。耐温、耐盐单体共聚物是将一种或几种耐温、耐盐的单体与丙烯酰胺共聚，得到的聚合物在高温、高盐的条件下水解受到限制，不会出现与钙、镁离子反应而发生沉淀的现象，从而实现耐温、抗盐的目的。
能抑制丙烯酰胺基水解的非离子型水溶性单体有两大类：一类为可溶于水的N-取代丙烯酰胺或α-烷基取代丙烯酰胺；另一类是N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，其五元环结构可有效抑制酰胺基团水解、增加链刚性，因而可提高聚合物耐温抗盐性能。
宋泽文等在新型哌嗪酰胺聚合物驱油剂的合成与溶液性能(精细石油化工，2016(033)003)中将1-丙烯酰基-4-甲基的刚性六元环的结构引入到聚丙烯酰胺主链上，合成了1-丙烯酰基-4-甲基，并用于制备驱油剂。该单体在一定程度上提高了共聚物对高温、高盐、高剪切的抵抗作用，抑制了丙烯酰胺基的水解。但该单体的合成产率为86.9％，纯度为91.5％，且该方法为实验室很微量的制备，若用于实际生产中，由于大生产中工艺控制难度增大，产率很有可能进一步降低。同时，该单体在用于聚合时，因纯度不够高存在聚合活性不足、聚合效果差、或不能成功聚合的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体、制备方法及应用，该单体具有邻位双羟基结构，可与高价金属离子形成螯合配位络合物，作为功能单体参与聚合反应，合成耐盐型油田化学品，可提高聚合物对钙、镁离子的承受力，用于高温高盐油藏调剖、驱油、降粘等。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供了一种抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体，所述抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体的结构式如式I所示：
本发明还提供了上述抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将多巴胺盐酸盐溶解在溶剂中，然后加入甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入有机硼催化剂、催化调节剂，混合均匀，在温度10-30℃反应20-25小时，得到反应液；
(3)将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得，所述甲基丙烯酸多巴胺两亲单体。
优选地，步骤(1)中所述溶剂为甲醇和乙醇中的至少一种。
优选地，步骤(1)中所述多巴胺盐酸盐为51-63重量份；所述溶剂为50-90重量份；所述甲基丙烯酰氯的28-35重量份。
优选地，步骤(2)中所述有机硼催化剂为硼酸钠和硼酸钾中的至少一种。
优选地，步骤(2)中所述有机硼催化剂为3-6重量份。
优选的，步骤(2)中所述催化调节剂为N,N-二乙基乙胺和二乙基氨丙基氨中的至少一种。
优选地，步骤(2)中所述催化调节剂为10-18重量份。
优选地，步骤(3)中所述溶剂及催化剂除去的方法为：利用旋转蒸发仪减压蒸馏和油泵干燥。
本发明还提供了一种耐盐型油田化学品，由上述抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体与单体聚合而成。
优选地，所述单体为丙烯酸、苯乙烯、环氧乙烷和壳聚糖中的至少一种。
本发明还提供了上述耐盐型油田化学品在高温高盐油藏调剖、驱油和降粘中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体的制备工艺简单，可操作性强，过程清洁无污染，安全环保，且产品易于获得。
(2)本发明制备方法整体加料反应取缔先期中和、Et3N替代强碱Na2CO3、减压蒸馏代替硅胶柱分离，甲醇循环利用，更安全环保。
(3)本发明制备方法制备产物收率高达83％，纯度达到99％以上。
(4)本发明抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体拥有邻位双羟基结构，可与高价金属离子形成螯合配位络合物，作为功能单体参与聚合反应，合成耐盐型油田化学品，可提高聚合物对钙、镁离子的承受力，用于高温高盐油藏调剖、驱油、降粘等，在高温高盐油藏中具有很高的工业化应用前景。
附图说明
图1为本发明抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体的核磁氢谱。
具体实施方式
以下结合特定的具体实例说明本发明的实施方式，在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
基础实施例
本发明提供了一种抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体，结构式如式I所示：
一种抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将51-63重量份多巴胺盐酸盐溶解在50-90重量份溶剂中，然后加入28-35重量份甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；
步骤(1)中所述溶剂为甲醇和乙醇中的至少一种；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入3-6重量份有机硼催化剂、10-18重量份催化调节剂，混合均匀，在温度10-30℃反应20-25小时，得到反应液；
步骤(2)中所述有机硼催化剂为硼酸钠和硼酸钾中的至少一种；
步骤(2)中所述催化调节剂为N,N-二乙基乙胺和二乙基氨丙基氨中的至少一种；
(3)利用旋转蒸发仪减压蒸馏和油泵干燥，将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得灰白色甲基丙烯酸多巴胺两亲单体。
实施例1制备抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体
(1)将51重量份的多巴胺盐酸盐溶解在50重量份的甲醇中，然后加入28重量份的甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入6重量份硼酸钠、10重量份二乙基氨丙基氨，混合均匀，在温度30℃反应20小时，得到反应液；
(3)利用旋转蒸发仪减压蒸馏和油泵干燥，将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得灰白色甲基丙烯酸多巴胺两亲单体，收率为68％，纯度为99.3％。
制备的甲基丙烯酸多巴胺两亲单体的核磁氢谱如附图1。
实施例2制备抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体
(1)将63重量份的多巴胺盐酸盐溶解在90重量份的乙醇中，然后加入35重量份的甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入3重量份硼酸钠、18重量份N,N-二乙基乙胺，混合均匀，在温度20℃反应25小时，得到反应液；
(3)利用旋转蒸发仪减压蒸馏和油泵干燥，将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得灰白色甲基丙烯酸多巴胺两亲单体，收率为59％，纯度为99.4％。
实施例3制备抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体
(1)将57重量份的多巴胺盐酸盐溶解在75重量份的甲醇中，然后加入31重量份的甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入5重量份硼酸钠、12重量份N,N-二乙基乙胺，混合均匀，在温度25℃反应24小时，得到反应液；
(3)利用旋转蒸发仪减压蒸馏和油泵干燥，将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得灰白色甲基丙烯酸多巴胺两亲单体，收率为83％，纯度为99.5％。
实施例4制备抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体
(1)将55重量份的多巴胺盐酸盐溶解在60重量份的甲醇中，然后加入30重量份的甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入4重量份硼酸钾、16重量份二乙基氨丙基氨，混合均匀，在温度22℃反应20小时，得到反应液；
(3)利用旋转蒸发仪减压蒸馏和油泵干燥，将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得灰白色甲基丙烯酸多巴胺两亲单体，收率为71％，纯度为99.4％。
实施例5制备抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体
(1)将60重量份的多巴胺盐酸盐溶解在60重量份的乙醇中，然后加入33重量份的甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入5重量份硼酸钾、10重量份N,N-二乙基乙胺，混合均匀，在温度30℃反应20小时，得到反应液；
(3)利用旋转蒸发仪减压蒸馏和油泵干燥，将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得灰白色甲基丙烯酸多巴胺两亲单体，收率为66％，纯度为99.4％。
实施例6制备抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体
(1)将52重量份的多巴胺盐酸盐溶解在75重量份的乙醇中，然后加入35重量份的甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入3重量份硼酸钾、18重量份二乙基氨丙基氨，混合均匀，在温度28℃反应25小时，得到反应液；
(3)利用旋转蒸发仪减压蒸馏和油泵干燥，将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得灰白色甲基丙烯酸多巴胺两亲单体，收率为75％，纯度为99.3％。
实施例7耐盐型油田化学品的制备及应用
按质量比3:1，将实施例1-6制备的甲基丙烯酸多巴胺两亲单体与丙烯酸分别与总量30wt％纯净水混合，常压、50℃、搅拌速率为200pm搅拌条件下，通氮气30min，加入引发剂偶氮二异丁腈0.5wt％，反应12小时，得到耐盐型油田驱油剂B1-B6。
将耐盐型油田驱油剂B1-B6在130℃条件下密闭老化30天后，分别使用矿化度为240000mg/L的地层水，配制浓度为0.1wt％的驱油剂B1-B6溶液，测得表面张力为33-35mN/m，油水界面张力为0.001-0.002mN/m，由上可知，本发明制备的耐盐型油田驱油剂在高矿化度下表现出了低表面张力及超低界面张力，可极大提高驱油效率。
以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体，结构式如式I所示：
2.一种制备权利要求1所述抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将多巴胺盐酸盐溶解在溶剂中，然后加入甲基丙烯酰氯，搅拌均匀，得到混合物；
(2)向步骤(1)得到的混合物中加入有机硼催化剂、催化调节剂，混合均匀，在温度10-30℃反应20-25小时，得到反应液；
(3)将步骤(2)所得反应液中的溶剂及催化剂除去，即得，所述甲基丙烯酸多巴胺两亲单体。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述溶剂为甲醇和乙醇中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述多巴胺盐酸盐为51-63重量份；所述溶剂为50-90重量份；所述甲基丙烯酰氯的28～35重量份。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述有机硼催化剂为硼酸钠和硼酸钾中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述有机硼催化剂为3-6重量份。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述催化调节剂为N,N-二乙基乙胺和二乙基氨丙基氨中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述催化调节剂为10-18重量份。
9.一种权利要求1所述的抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体或权利要求2-8任一项所述的方法制备的抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体在油藏调剖、驱油和降粘中的应用。
10.一种耐盐型油田化学品，其特征在于，由权利要求1所述的抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体或权利要求2-8任一项所述的方法制备的抗盐型甲基丙烯酸多巴胺两亲单体与单体聚合而成；所述单体为丙烯酸、苯乙烯、环氧乙烷和壳聚糖中的至少一种。
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