[發明專利]一種含超長疏水長鏈改性的丙烯酰胺水溶性聚合物及其制備方法

在審

• 申請號: 201410356533.3
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104140507A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 譚業邦;王曉藜;王小金
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C08F290/06
• 分類號: C08F290/06;C08F220/56;C08F220/38
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

技術領域

本發明涉及一種含超長疏水長鏈改性的丙烯酰胺水溶性聚合物及其制備方法，屬于水溶性高分子合成技術領域。

背景技術

聚丙烯酰胺(PAM)是一種水溶性聚合物，在油田上的應用十分廣泛。但聚丙烯酰胺及部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)水溶液在應用時也存在一些缺陷，如機械剪切穩定性差，長時間放置或較高溫度下放置易降解；部分水解的聚丙烯酰胺所帶羧基可與二價離子反應等。因此合成耐溫耐鹽共聚物是目前聚丙烯酰胺類聚合物的主要發展趨勢。

中國專利文獻CN?103539947A公開了一種接枝改性超高分子量聚丙烯酰胺及其制備方法，主要解決現有技術中超高分子量聚丙烯酰胺的耐溫性、耐鹽性和耐老化性以及驅油效率差的問題。通過采用一種接枝改性超高分子量聚丙烯酰胺，化學通式為：HPAM-g-R，其中，HPAM為超高分子量聚丙烯酰胺，R為選自PEO-b-PS、PPO-b-PS、P(EO-r-PO)-b-PS、PEO-b-PPO-b-PS或PPO-b-PEO-b-PS中的一種，EO為環氧乙烷，PO為環氧丙烷，PEO為聚環氧乙烷，PPO為聚環氧丙烷，PS為聚乙烯基芳烴化合物，該接枝化合物的粘均分子量≥2900萬及其制備方法的技術方案較好地解決了該問題，可用于聚合物驅油劑的工業生產和高溫高鹽油藏驅油中。

中國專利文獻CN102030851A公開了一種改性聚丙烯酰胺及其制備方法。將疏水的受阻酚抗氧劑基團引入水溶性聚丙烯酰胺高分子鏈中,并控制其含量,既保持了聚丙烯酰胺原有的水溶性能,又能提高其抗氧穩定性,同時還具有很好的疏水締合能力。

但是，上述專利文獻均沒有涉及用較長的疏水長鏈對聚丙烯酰胺進行改性。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種含超長疏水長鏈改性的丙烯酰胺水溶性聚合物及其制備方法。

術語解釋：

單體摩爾總數：加入反應體系中兩性單體甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸鹽(DMAPS)、疏水單體二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(BEM)與丙烯酰胺的摩爾數總和。

摩爾投料比：一種單體的投料摩爾數與單體摩爾總數的比值。

本發明的兩性單體甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸鹽(DMAPS)的結構式如式(Ⅰ)所示：

本發明的疏水單體二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯的結構式如式(Ⅱ)所示：

本發明的技術方案如下：

一種含超長疏水長鏈改性的丙烯酰胺水溶性聚合物，具有式(Ⅲ)所示的結構：

式(Ⅲ)中，m/(m+n+a)＝93.5-94.9％，n/(m+n+a)＝5％，a/(m+n+a)＝0.1-1.5％；表觀重均分子量M_w，app＝3.0×10⁵g·mol^-1-3.1×10⁶g·mol^-1。

上述含超長疏水長鏈改性的丙烯酰胺水溶性聚合物的制備方法，步驟如下：

(1)將丙烯酰胺、兩性單體甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸鹽和疏水單體二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯溶于水中，室溫下通入氮氣并充分攪拌至完全溶解；

丙烯酰胺的摩爾投料比為93.5-94.9％，兩性單體甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸鹽的摩爾投料比為5％，疏水單體二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯的摩爾投料比為0.1-1.5％；

(2)向步驟(1)得到的體系中加入混合引發劑過硫酸鉀(KPS)/亞硫酸氫鈉(NaHSO₃)與偶氮二異丁脒鹽酸鹽(AIBA.2HCl)，攪拌均勻后放置到20-28℃的恒溫水浴中，通氮氣除氧0.2-1h；

過硫酸鉀與亞硫酸氫鈉的摩爾比為1:2，過硫酸鉀與偶氮二異丁脒鹽酸鹽的摩爾比為1:6；相對于聚合體系體積，過硫酸鉀的加入量為0.1-0.5mmol.L^-1；

(3)步驟(2)得到的體系先在20-30℃下反應2-4h，再升高反應體系溫度至30-60℃下反應4-7h，反應結束后，得到乳白色均一粘液；

(4)將步驟(3)中所得到的粘液倒入無水丙酮中沉淀，過濾，將固體真空干燥，粉碎，即得含超長疏水長鏈改性的丙烯酰胺水溶性聚合物。外觀為白色粉末。

根據本發明，優選的，步驟(1)得到的溶劑聚合體系中，所有單體的總濃度為1-2mol.L^-1。

根據本發明，優選的，步驟(1)中所述的丙烯酰胺的摩爾投料比為94-94.9％。