[發(fā)明專利]氧化還原引發(fā)劑體系和丙烯酰胺聚合物及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010526266.1
• 申請日: 2010-10-25
• 公開（公告）號: CN102453116A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伊卓;黃鳳興;計文希;魏小林;趙方園;祝綸宇;林蔚然;李勇;杜凱;劉曉光;劉希
• 申請（專利權(quán)）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
• 主分類號: C08F4/40
• 分類號: C08F4/40;C08F220/58;C08F220/56;C08F226/10;C09K8/588
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;王鳳桐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化還原引發(fā)劑體系和丙烯酰胺聚合物及其制備方法和應(yīng)用。更具體地，本發(fā)明涉及一種氧化還原自由基聚合引發(fā)劑體系，使用該氧化還原自由基聚合物引發(fā)劑體系的丙烯酰胺聚合物的制備方法，由該方法制備的丙烯酰胺聚合物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

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)油劑在油田一類、二類油藏的三次采油中有著優(yōu)異的表現(xiàn)，為油田穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。隨著一類、二類油藏可采儲量的逐漸減少，三類油藏(指溫度為80-95℃且礦化度為1×10⁴mg/L的油藏)的開采勢在必行，但其苛刻的地質(zhì)條件對聚丙烯酰胺驅(qū)油劑在高溫、高鹽下的耐受性提出了更高的要求。工業(yè)上的應(yīng)用推動了聚丙烯酰胺的研發(fā)熱潮，其中提高聚丙烯酰胺的分子量并增強聚丙烯酰胺的耐溫抗鹽性能是目前研究的主攻方向。

丙烯酰胺水溶液聚合具有三大特點：(1)反應(yīng)速度快；(2)放熱量大；以及(3)形成的產(chǎn)物凝膠導(dǎo)熱性差。實際工業(yè)應(yīng)用中，多采用釜式水溶液聚合來生產(chǎn)聚丙烯酰胺。釜式聚合工藝的設(shè)備簡單，投資少，是目前國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)陰離子型聚丙烯酰胺的首選。由于工業(yè)上釜式聚合規(guī)模大，在聚合的過程中又不采取冷卻措施，聚合物的邊界部分所占比例很小，可以看作“絕熱聚合”，體系內(nèi)的溫度隨聚合反應(yīng)的進行顯著升高。然而，一般而言，自由基聚合反應(yīng)中，溫度直接影響反應(yīng)速度和產(chǎn)品質(zhì)量，溫度越高，聚合反應(yīng)速度越快，得到的聚合物的分子量越低。因此，在丙烯酰胺的釜式聚合反應(yīng)中，提高聚丙烯酰胺的分子量的關(guān)鍵之一是選擇初始引發(fā)溫度低且活性高的引發(fā)劑體系。然而，使用現(xiàn)有的引發(fā)劑體系進行丙烯酰胺的聚合很難獲得具有更高分子量的聚丙烯酰胺，更重要的是，使用現(xiàn)有的引發(fā)劑體系進行丙烯酰胺的聚合不能獲得即使在高溫下且高礦化度的水中仍然具有高的表觀粘度的聚丙烯酰胺。

因此，針對聚丙烯酰胺工業(yè)化釜式聚合的特點，開發(fā)新型的初始引發(fā)溫度低的引發(fā)體系，在保證高單體轉(zhuǎn)化率的同時，使體系中大部分反應(yīng)在低溫范圍內(nèi)平緩進行，從而獲得更高分子量、在高溫下且高礦化度的水中仍然具有高的表觀粘度的聚丙烯酰胺是一個亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服使用現(xiàn)有的氧化還原引發(fā)體系進行丙烯酰胺的聚合很難獲得具有更高的分子量、在高溫下且高礦化度的水中仍然具有高的表觀粘度的丙烯酰胺聚合物的不足，提供一種氧化還原引發(fā)劑體系和丙烯酰胺聚合物及其制備方法和在聚合物驅(qū)油劑中的應(yīng)用，使用該氧化還原引發(fā)劑體系進行聚合不僅能夠得到具有更高的分子量的丙烯酰胺聚合物，而且該丙烯酰胺聚合物在高溫下、高礦化度的水中具有高的表觀粘度。

本發(fā)明提供一種氧化還原引發(fā)劑體系，該氧化還原引發(fā)劑體系含有過硫酸鹽和亞硫酸鹽，其中，所述氧化還原引發(fā)劑體系還含有式I所示的化合物，

式I中，R為H、碳原子數(shù)為1-5的直鏈或支鏈烷基、碳原子數(shù)為1-5的氨基烷基以及NH₂中的一種。

本發(fā)明還提供一種丙烯酰胺聚合物的制備方法，該方法包括在引發(fā)劑和無機堿的存在下，將丙烯酰胺和耐溫抗鹽單體在水中進行聚合，其中，所述引發(fā)劑含有本發(fā)明提供的氧化還原引發(fā)劑體系。

本發(fā)明還進一步提供一種丙烯酰胺聚合物，該丙烯酰胺聚合物是通過本發(fā)明提供的方法制備的。

本發(fā)明還進一步提供了上述丙烯酰胺聚合物在聚合物驅(qū)油劑中的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的氧化還原引發(fā)劑體系的活性高且初始引發(fā)溫度低，能夠在0-20℃之間引發(fā)丙烯酰胺與耐溫抗鹽單體的聚合反應(yīng)，使得聚合反應(yīng)平穩(wěn)進行，因而適于通過釜式聚合來制備具有更高分子量的丙烯酰胺聚合物。并且，根據(jù)本發(fā)明的氧化還原引發(fā)劑體系還能夠通過改變引發(fā)劑體系的組成來對聚合體系的誘導(dǎo)期進行調(diào)控。

采用本發(fā)明提供的氧化還原引發(fā)劑體系的根據(jù)本發(fā)明的丙烯酰胺聚合物的制備方法不僅能夠獲得具有更高分子量的丙烯酰胺聚合物，而且得到的丙烯酰胺聚合物在高溫下、高礦化度的水溶液中仍然具有高的表觀粘度，在濃度為1500毫克/升且礦化度為10000mg/L的丙烯酰胺聚合物的水溶液在95℃的表觀粘度能夠達(dá)到20.4-28.3mPa·s。

并且，根據(jù)本發(fā)明的丙烯酰胺聚合物具有優(yōu)異的耐溫抗鹽性能，濃度為1500毫克/升且礦化度為10000mg/L的丙烯酰胺聚合物的水溶液在95℃的無氧環(huán)境中進行1個月的老化試驗，表觀粘度保持率為90％以上，進行3個月的老化試驗，表觀粘度保持率為80％以上。

附圖說明