[發(fā)明專利]一種支化聚丙烯酰胺及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210159308.1
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102675535A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳洪;葉仲斌;韓利娟;羅平亞;楊瓊;鄒影
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F222/38;C07C237/10;C07C231/02
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水溶性增粘劑、日用化學(xué)品和用作三次采油驅(qū)油劑的支化聚丙烯酰胺及其制備方法。

背景技術(shù)

以聚合物驅(qū)為主的化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)在我國已趨于成熟，廣泛地用于大慶、勝利等油田，已成為提高原油采收率的主要措施之一，目前三次采油用聚合物主要為部分水解聚丙烯酰胺。

隨著油田開發(fā)條件的日益苛刻，對聚合物溶液的性能提出了更高的要求，要求聚合物溶液具有更高的耐溫、抗鹽性和抗剪切性能。由于目前常用的驅(qū)油聚合物是以長鏈線型的聚丙烯酰胺為主，雖然，通過提高聚合物的分子量可以有效地提高聚合物溶液的粘度，然而，聚合物在配制、運輸、注入和流經(jīng)地層孔隙介質(zhì)的過程中都會發(fā)生機械剪切，造成長鏈聚合物分子被剪斷，導(dǎo)致溶液粘度下降。特別是在聚合物溶液在地層的注入過程中，由于作用時間較長，會受到嚴(yán)重的剪切，將對聚合物溶液性能造成更加嚴(yán)重的影響，直接導(dǎo)致聚合物在地層中建立流動阻力能力下降，使得聚合物溶液的驅(qū)油效果大大降低。有研究表明，聚丙烯酰胺溶液經(jīng)長時間的機械剪切，粘度損失可高達90%以上，并且不能恢復(fù)。尤其是在高溫、高鹽油藏環(huán)境條件下，這種因機械剪切造成聚合物溶液粘度損失的現(xiàn)象更加嚴(yán)重。

為增強聚合物的抗剪切性，需要對聚合物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行改進，主要是將線性結(jié)構(gòu)改為支化、星形或樹枝狀結(jié)構(gòu)。由于支化聚合物含有多個分支，即使部分支鏈因剪切作用而被剪斷，也不會對聚合物分子整體的構(gòu)型造成較大的影響，使得聚合物溶液的性能能夠較大程度的保留，從而增強了聚合物溶液的抗剪切性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種支化聚丙烯酰胺,該聚合物有明顯的增粘性和抗機械剪切的能力，有望用于油氣田工作液、日化產(chǎn)品、染料、醫(yī)藥、新型材料等方面。

本發(fā)明的另一目的還在于提供該支化聚丙烯酰胺的制備方法，該方法原理可靠，反應(yīng)條件溫和，操作簡便，具有廣闊的市場前景。

為了達到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

支化聚丙烯酰胺，其結(jié)構(gòu)式如下：

其中，n為丙烯酰胺重復(fù)單元數(shù)量，n=8500～21000。

支化聚丙烯酰胺通過如下方法合成：在二甲亞砜溶劑中，二乙烯三胺和丙烯酸甲酯發(fā)生加成反應(yīng)，然后加入過量乙二胺，加熱反應(yīng)后除去二甲亞砜和多余的乙二胺，再加入馬來酸酐，生成支化功能單體；該支化功能單體與丙烯酰胺單體發(fā)生聚合反應(yīng)，從而制備支化聚丙烯酰胺。

單體丙烯酰胺為市售。

合成支化功能單體的反應(yīng)過程如下：

支化聚丙烯酰胺的制備方法，依次包括以下步驟：

（1）在二甲亞砜溶劑中，稱取一定量的二乙烯三胺和丙烯酸甲酯在冰浴中發(fā)生加成反應(yīng)，反應(yīng)6小時后加入乙二胺發(fā)生酯交換反應(yīng)，二乙烯三胺、丙烯酸甲酯和乙二胺的摩爾比為1：5：10，反應(yīng)6小時后通過減壓蒸餾將多余的乙二胺除去，再在反應(yīng)產(chǎn)物中加入與丙烯酸甲酯等摩爾數(shù)的馬來酸酐的二甲亞砜溶液，加熱至80℃反應(yīng)6小時后減壓蒸餾除去二甲亞砜，得到支化功能單體；

（2）將上步得到的支化功能單體和丙烯酰胺溶于水中，總的單體含量為25質(zhì)量％左右，支化功能單體與丙烯酰胺的質(zhì)量比為10^-5～10^-3：1，氮氣保護、10～15℃下加入氧化還原引發(fā)體系發(fā)生聚合反應(yīng)，8小時后得膠狀聚合物。

將聚合物剪碎，用乙醇提純后置于40℃真空干燥器中烘干，得支化聚丙烯酰胺的固體顆粒。

聚合反應(yīng)引發(fā)體系的氧化劑是用過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉或雙氧水；還原劑是亞硫酸鈉、亞硫酸銨、亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫銨或氯化銨。

本發(fā)明產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量在600～1500萬之間（相對分子質(zhì)量按公式[η]=3.73×10^-4M^0.66計算，其中特性粘數(shù)[η]按GB12005.1-89測定），游離單體的含量小于0.1％。

該聚合物的反應(yīng)歷程為：

其中，n為丙烯酰胺重復(fù)單元數(shù)量，n=8500～21000

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明聚合物屬于支化類聚合物，是一種結(jié)構(gòu)新型的聚丙烯酰胺；

（2）本發(fā)明聚合物的制備方法簡單，反應(yīng)條件溫和，操作方便，易于工業(yè)化生產(chǎn)；