[發明專利]磺酸鹽甜菜堿和磺酸鹽甜菜堿型疏水聚合物及制法與應用

有效

• 申請號: 201510801842.1
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN105439909B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 陳洪;葉仲斌;韓利娟;王梓民;鄒影
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C07C303/32
• 分類號: C07C303/32;C07C309/14;C08F220/56;C08F220/60;C08F226/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種磺酸鹽甜菜堿，和利用該磺酸鹽甜菜堿作為功能單體制備的磺酸鹽甜菜堿型疏水聚合物，以及它們的制備方法，與該磺酸鹽甜菜堿型疏水聚合物的應用，屬于甜菜堿型化合物技術領域。

背景技術

疏水締合聚丙烯酰胺及其衍生物在油田上應用廣泛，在共聚物分子中引入疏水基團，能夠大幅提高聚合物在水溶液中的粘度，高粘度對于鉆井過程中的懸浮鉆屑、三次采油中的提高驅油效率等過程是非常有利的。然而，由于地層溫度較高，以及很多油田的地層水礦化度高，導致了疏水改性聚合物的粘度急劇下降，影響了油田生產。目前國內外的解決辦法是篩選疏水單體、控制聚合條件等常規方案，雖然在一定程度上能減緩粘度下降的趨勢，但不能完全消除高溫高鹽對粘度的負面影響。

甜菜堿是一類重要物質，分子中同時帶有陽離子基團和陰離子基團，分子整體呈電中性，在酸性溶液中呈現陽離子化合物的特征，在堿性溶液中又呈現陰離子化合物的特征，無濁點，不易受無機電解質的影響，從而表現出獨特的化學、生物和流體力學特性，近年來廣受關注。當甜菜堿分子中帶有特定不飽和鍵時，可以作為單體聚制備聚甜菜堿(polybetaine)。2002年，LOWE A B等人報導了聚甜菜堿存在著近程吸引和遠程排斥，水溶液的黏度隨外加低分子量電解質(如NaCl)濃度的增加而提高，表現出明顯的反聚電解質行為，從而使聚合物具有良好的抗鹽性能。

目前，隨著我國很多油田進入開發后期，原油采出難度加大，對油田所用聚合物抗溫抗鹽性能的要求日益提高，而相關產品的研發相對滯后，因此，進行高效的抗溫抗鹽聚合物的研發十分必要。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種磺酸鹽甜菜堿，和利用該磺酸鹽甜菜堿作為功能單體制備的磺酸鹽甜菜堿型疏水聚合物，以及它們的制備方法。該磺酸鹽甜菜堿以及該磺酸鹽甜菜堿型疏水聚合物的制備方法的反應條件溫和、原料廉價易得、合成及分離方法簡單。該磺酸鹽甜菜堿型疏水聚合物具有抗溫抗鹽的特性，能夠適用于石油開采等其他技術領域。

本發明的目的還在于提供上述的磺酸鹽甜菜堿型疏水聚合物的應用。

為達到上述目的，本發明首先提供了一種磺酸鹽甜菜堿，其包括具有結構式(1)所示結構的化合物：

結構式(1)。

本發明還提供了一種上述的磺酸鹽甜菜堿的制備方法，其包括以下步驟：使3-氯-2-羥基丙磺酸鈉與丙烯酰胺衍生物反應，得到所述的磺酸鹽甜菜堿，反應方程式如下所示：

在上述的制備方法中，優選地，所述3-氯-2-羥基丙磺酸鈉是通過以下步驟制備得到的：使環氧氯丙烷與亞硫酸氫鈉反應，得到所述的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉，反應方程式如下所示：

更優選地，所述3-氯-2-羥基丙磺酸鈉是通過以下步驟制備得到的：使環氧氯丙烷與亞硫酸氫鈉按照1:(1.1-1.3)的摩爾比混合，尤其優選以1:1.2的摩爾比混合，在0-5℃下，尤其優選1℃，攪拌反應2-4小時，尤其優選2.5小時，分離產物后，得到所述的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉。其中，反應得到的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉為白色晶體。分離產物可以采用本領域常規的分離方法，例如過濾。分離產物后還可以選擇性地進行重結晶，以提純產物。重結晶的具體操作步驟可以為本領域常規的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的重結晶步驟。

在上述的制備方法中，優選地，所述丙烯酰胺衍生物是通過以下步驟制備得到的：使馬來酸酐與N,N-二甲基-1,3-丙二胺反應，得到所述的丙烯酰胺衍生物反應方程式如下所示：

更優選地，所述丙烯酰胺衍生物是通過以下步驟制備得到的：使馬來酸酐與N,N-二甲基-1,3-丙二胺在二氯甲烷中進行攪拌反應，其中，馬來酸酐與N,N-二甲基-1,3-丙二胺的摩爾比為1:(0.95-1.0)，尤其優選1:1，反應溫度為0-5℃，時間為1-3小時，將反應產生的固體分離、洗滌、干燥后，得到所述的丙烯酰胺衍生物其中，反應得到的丙烯酰胺衍生物為白色固體。分離固體產物可以采用本領域常規的分離方法，例如過濾。洗滌可以采用二氯甲烷，二氯甲烷洗滌液的用量以及洗滌次數可以由本領域技術人員進行常規的調節。干燥的溫度可以為60-70℃，可以采用烘箱進行干燥。

尤為優選地，使馬來酸酐與N,N-二甲基-1,3-丙二胺在二氯甲烷中進行攪拌反應是在攪拌條件下將馬來酸酐的二氯甲烷溶液滴加到N,N-二甲基-1,3-丙二胺的二氯甲烷溶液中進行反應。