[發明專利]一種兩性可聚合表面活性劑單體的制備及其應用

在審

• 申請號: 202110235853.3
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113603620A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 毛金成;廖正捷;楊小江;張陽;張恒;徐濤;薛金星;毛金樺
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C07C303/32
• 分類號: C07C303/32;C07C309/51;C08F220/56;C08F220/06;C08F220/58;C08F222/38;C09K8/68
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一種兩性可聚合表面活性劑單體,其制備方法包括：(1)將環氧氯丙烷與長鏈叔胺在鹽酸溶液中進行開環反應,得到中間體HYZ；(2)將HYZ與對氨基苯磺酸鈉反應，得到中間體DAJ；(3)將DAJ與馬來酸酐冰浴下反應，得到最終產物LXJ。將該單體與丙烯酰胺、丙烯酸、2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸在50℃下V50引發聚合，干燥、粉粹、過篩,得聚合物稠化劑粉末；將該粉末配制成0.5wt％的溶液,即得壓裂液。本發明制備的單體用于疏水締合聚合物，聚合物溶液具有較好的粘彈性以及耐溫抗鹽能力,用其配制得到的壓裂液可有效解決傳統疏水締合聚合物壓忠裂液成本高且懸砂能力差的技術問題。

技術領域

本發明涉及石油勘探開發油氣井儲層改造技術領域,設計一種兩性可聚合表面活性劑單體的制備及其在油田壓裂液稠化劑中的應用。

技術背景

兩性可聚合表面活性劑單體是一類兼具不飽和基團、疏水長鏈以及強水溶性基團的有機化合物,由于其結構中具有季銨離子、羥基、磺酸基以及羧基使得其具有優異的水溶性，苯環結構的存在保證了聚合物結構的剛性來提高耐溫耐鹽能力，而且由于其季銨鹽結構的存在使得其具有殺菌劑和黏土穩定劑的功效。除此之外,在其用量占單體總量很少的情況下(≤ 0.20wt％),將其與丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚得到的疏水締合聚合物水溶液更容易形成氫鍵,使得聚合物水溶液具有較為密集的空間網絡結構,從而使聚合物水溶液具有優異的粘彈性。因此用該兩性可聚表面活性劑單體制備的疏水締合聚合物可有效解決傳統疏水締合聚合物壓裂液成本高、懸砂能力差的技術問題,因而用該單體制備的疏水締合聚合物壓裂液具有廣闊的應用前景。目前還沒有這種兩性可聚合表面活性劑單體的制備方法公布出來，為了將表面活性劑的優異性能引入聚合物中,擴大其應用范圍,本發明參考表面活性劑的合成方法,設計并制備了一種兩性可聚合表面活性劑單體。

發明內容

本發明的目的是提供一種兩性可聚合表面活性劑單體的制備方法，具有環保、成本低的特點，且基于該單體的疏水締合聚合物溶液具有較好的粘彈性及耐溫耐鹽能力，用其配制得到的壓裂液可有效解決傳統疏水締合聚合物壓裂液成本高且攜砂能力差的技術問題。

本發明采取的技術方案是：

一種兩性可聚合表面活性劑單體的制備方法，包括以下步驟：

(1)將環氧氯丙烷與長鏈叔胺在鹽酸溶液中進行開環反應，得到中間體HYZ，反應式如下所示：

(2)將中間體HYZ與對氨基苯磺酸鈉進行反應，從而得到中間體DAJ：反應式如下式所示：

(3)將中間體DAJ與馬來酸酐反應，從而得到兩性可聚合表面活性劑單體LXJ，反應式如下：

進一步的，所述的長鏈叔胺選自十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺、油酸酰胺丙基二甲基叔胺、芥酸酰胺丙基二甲基叔胺之一。

進一步的，步驟(1)中環氧氯丙烷、氯化氫與長鏈叔胺的摩爾比為1.5:1.1～1.5:1.0；所用的有機溶劑為對環境沒有傷害的乙醇或異丙醇；開環反應條件為：在50～60℃下6～10h。

進一步的，步驟(2)中中間體HYZ與對氨基苯磺酸鈉的摩爾比為1.0:1.0～1.5；所用溶劑為去離子水和乙醇(體積比為2:1)；反應條件為在90℃反應24h。

進一步的，步驟(3)中中間體DAJ與馬來酸酐的摩爾比為1.0:1.0～2.0；所用溶劑為甲醇；反應條件為0℃下反應12h。

進一步的，一種兩性可聚合表面活性劑單體，其特征在于，該單體的結構式具有權力要求1中步驟(3)合成的單體的通式結構。