[发明专利]一种改性聚丙烯酰胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯酰胺聚合物，特别是涉及一种作为聚合物驱油剂时，具有较高稳定性的改性聚丙烯酰胺聚合物及其制备方法。

背景技术

随着石油工业三次采油技术的发展，对聚合物驱油剂聚丙烯酰胺溶液的稳定性提出了很高的要求。

影响聚丙烯酰胺聚合物稳定性的因素很多，包括热、氧、盐、微生物及机械剪切等，其中由溶解氧引起的氧化降解作用非常明显，导致其性能严重下降，因此提高聚丙烯酰胺聚合物在较高温度和盐度下的抗氧稳定性已是一个十分重要的问题。目前，为了抑制聚丙烯酰胺聚合物在高温油藏和深井条件下的氧化降解，稳定其水溶液黏度，通常在聚合物水溶液中添加稳定剂，包括抗自由基型酚类抗氧剂(如264等)、还原型抗氧剂(如硫脲等)，或复合型稳定剂等。

尽管取得了一定效果，但是这些稳定剂在使用过程中都存在明显缺点。首先几乎所有的酚类抗氧剂都是油溶性的，因此并不适合用于水溶性的聚丙烯酰胺溶液中；其次还原型抗氧剂如硫脲等尽管是水溶性的，但在聚丙烯酰胺老化过程中，硫脲不断被消耗，浓度逐渐降低，稳定作用很快下降，因此硫脲抗氧化降解的作用有限，不得不通过提高浓度来弥补损失，用量的增加无疑增加了驱油的成本。此外，一些文献报道了通过添加硫脲和过渡金属化合物组成的水溶性复合型抗氧稳定剂，以提高聚丙烯酰胺水溶液的稳定性。例如中国专利CN1376729A提出一种复合型抗氧稳定剂，将硫脲和钴化合物复配，以产生协同效应，从而减少稳定剂用量并提高抗氧效率，尽管复合型抗氧稳定剂效果好于单一抗氧稳定剂，但是过渡金属化合物容易造成潜在的环境污染，因此没有相关的现场应用试验报道。

发明内容

作为具有良好抗氧稳定性的水溶性聚合物驱油剂，本发明提供了一种改性聚丙烯酰胺及其制备方法。

本发明的改性聚丙烯酰胺是这样实现的：

一种改性聚丙烯酰胺，所述改性聚丙烯酰胺是以通式1表示的聚合物，其分子量为5×10⁶～20×10⁶，

[通式1]

式中，含疏水性受阻酚抗氧剂基团的结构单元的数量为x₂，该结构单元在所述聚合物中沿主链呈无规则分布，所述x₂占x₁与x₂之和的0.1～2.0mol％。

本发明将受阻酚抗氧剂基团引入水溶性聚丙烯酰胺高分子链中，提供了一种新型的具有抗氧稳定性和良好水溶性的聚丙烯酰胺聚合物。

根据反应原料聚丙烯酰胺的不同，本发明所述改性聚丙烯酰胺聚合物的分子量为(5～20)×10⁶；改性产物中98.0～99.9mol％的结构单元为原水溶性丙烯酰胺的结构单元；0.1～2.0mol％的结构单元为含疏水性受阻酚抗氧剂基团的结构单元，这些结构单元沿主链无规则分布。

由于在聚丙烯酰胺的主链上引入了酚类抗氧基团，因此直接提高了聚丙烯酰胺的抗氧稳定性；由于控制了引入的疏水性受阻酚基团的含量(少于2mol％)，因此改性后的聚合物仍然具有良好的水溶性；由于酚类抗氧基团为疏水结构，因此改性的聚丙烯酰胺具有特殊的流变性，具有较强的疏水缔合能力，在溶液中可以形成超分子聚集体，增加了聚合物的表观分子量，溶液的粘度和稳定性也随之增加。

本发明的改性聚丙烯酰胺的制备方法是这样实现的：一种改性聚丙烯酰胺的制备方法，依次包括以下步骤：

(1)β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯在碱性条件下进行水解反应，生成β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸，所述水解反应如下所示：

(2)β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸和二氯亚砜进行酰氯化反应，生成β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯，所述酰氯化反应如下所示：

(3)β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯和聚丙烯酰胺进行聚丙烯酰胺改性反应，生成所述改性聚丙烯酰胺，所述改性反应如下所示：