[發(fā)明專(zhuān)利]一種超支化疏水締合水溶性聚合物及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310063868.1
• 申請(qǐng)日: 2013-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103130967A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施雷庭;徐杰;朱珊珊;孫晨;李誠(chéng);楊成玉;劉鈺;楊杰;葉仲斌;陳洪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08F290/06
• 分類(lèi)號(hào): C08F290/06;C08F220/56;C08F220/06;C08F226/02;C08F4/40;C08G69/48;C09K8/588
• 代理公司: 成都市輔君專(zhuān)利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超支化疏水締合水溶性聚合物及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

疏水締合水溶性聚合物，是指在水溶性聚丙烯酰胺主鏈上引入少量疏水基團(tuán)仍具有水溶性的聚合物。在水溶液中，疏水締合水溶性聚合物通過(guò)疏水締合作用在溶液中形成了三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，從而顯著提高水溶液的粘度（馮玉軍,羅傳秋,羅平亞等.疏水締合水溶性聚丙烯酰胺的溶液結(jié)構(gòu)的研究[J].石油學(xué)報(bào)(石油加工).2001,17(06):39-43）。與一般聚合物(如部分水解聚丙烯酰胺類(lèi))相比，疏水締合水溶性聚合物具有更好的增粘及抗溫、抗鹽、抗剪切等特殊性質(zhì)（車(chē)玉菊.耐溫抗鹽型丙烯酰胺共聚物的合成及性質(zhì)研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué).2010），廣泛用于油田三次采油。

為了提高疏水締合水溶性聚合物的溶解性，保持聚合物溶液性能，引入的疏水單體量較少，但在水溶液中締合作用不理想（Podhajecka?K,Prochazka?K,Hourdet?D.Synthesis?and?viscoelastic?behavior?of?water-soluble?polymers?modified?with?strong?hydrophobic?side?chains[J].Polymer,2007,48(6):1586-1595）。因此，為進(jìn)一步提高疏水締合水溶性聚合物的增粘能力以及驅(qū)油效果，一方面是提高分子量，但過(guò)高的分子量不但增加聚合反應(yīng)難度，也難以進(jìn)行溶解和使用，同時(shí)抗剪切能力降低；另一方面是提高水解度，用水解得到的羧基帶電基團(tuán)之間的靜電斥力增大高分子的流體力學(xué)半徑，從而得到更強(qiáng)的增粘效果，但是在高礦化度的環(huán)境下，由于高離子強(qiáng)度的屏蔽，鏈段間靜電斥力大大減弱，這一優(yōu)點(diǎn)也不顯著，高溫不但降粘，也加速水解，引起了聚合物溶液的粘度、彈性和強(qiáng)度等性能的降低，驅(qū)油效果差。

為了提高疏水締合在高溫高礦化度油藏中，具有理想的性能和驅(qū)油效果，疏水締合水溶性聚合物必須具有很好的增粘能力和很強(qiáng)的耐溫、抗鹽、抗剪切能力以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。在引入疏水締合基團(tuán)的同時(shí)，引入含芳香環(huán)剛性側(cè)基團(tuán)可使聚合物分子鏈剛性增強(qiáng)，以阻止其在高礦化度條件下發(fā)生鏈卷曲，提高聚合物的抗鹽性能，同時(shí)可以增加大分子鏈的熱穩(wěn)定性，使其水溶液可在高溫下保持較高的粘度。即使老化過(guò)程中伴有分子鏈的斷裂，因剛性基團(tuán)的位阻效應(yīng)，分子運(yùn)動(dòng)阻力大，則聚合物溶液的表現(xiàn)粘度降低幅度較小。研究表明，相對(duì)分子質(zhì)量、分子鏈的剛性、疏水締合作用的強(qiáng)弱是影響疏水締合水溶性聚合物增粘效果的主要因素（郭擁軍,馮茹森,薛新生等.分子間高締合比例疏水聚合物研究(Ⅱ)[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào).2007,29(04):164-166；呂鑫,鄭焰.水溶性疏水締合水溶性聚合物鏈剛性對(duì)其性能的影響[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2009,31(01):125-127）。隨著鏈剛性的增加聚合物的溶解性能略有下降，而耐溫抗鹽性能以及抗剪切性能明顯增加，同時(shí)鏈剛性增加可以使疏水締合水溶性聚合物的臨界締合濃度降低，并且鏈剛性越大，臨界締合行為越明顯。說(shuō)明鏈剛性的增加對(duì)疏水締合水溶性聚合物性能改善作用顯著（耿同謀.單體N,N-雙烯丙基十二胺的合成及其疏水締合水溶性聚合物的性能[J].應(yīng)用化工.2011,40(09):1599-1602）。

超支化聚合物由于其獨(dú)特的支化分子結(jié)構(gòu)，不同于線形聚合物的分子運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)出許多線形聚合物所不具有的特殊性能。超支化聚合物的合成與樹(shù)形分子的多步重復(fù)合成方法相比，具有反應(yīng)條件簡(jiǎn)單、可一步合成、易工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。雖然合成方法比樹(shù)形分子簡(jiǎn)單的多，但超支化聚合物仍保持了樹(shù)形分子的許多結(jié)構(gòu)特征，如大量的端基，具有中心核官能團(tuán)以及類(lèi)似球形的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)等，因而性能在很多方面也與樹(shù)形分子接近（譚惠民,羅云軍.超支化聚合物[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2005）。超支化聚合物的結(jié)構(gòu)不要求完美，其分子形狀是橢球形。超支化聚合物與線性聚合物在結(jié)構(gòu)上也有很大的差別。線性聚合物中線性部分占大多數(shù)，支化點(diǎn)很少，分子鏈容易纏結(jié)，體系的粘度隨著分子量的增大而迅速增加。而超支化聚合物中主要是支化部分，支化點(diǎn)較多，支化部分至少呈50%的幾率增長(zhǎng)。分子具有類(lèi)似球形的緊湊結(jié)構(gòu)，分子鏈纏結(jié)少，分子量的增加對(duì)粘度影響小，與線性同系物比，具有較高的溶解性和較低的粘度（崔麗艷.改性陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究[D].東北石油大學(xué).2011）。