[发明专利]一种丙烯酸酯化合物和聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸酯化合物和聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

丙烯酰胺类聚合物(PAM)是一种多用途的水溶性高分子，适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业，在工业中有着广泛的应用。在油田开采中，丙烯酰胺共聚物作为采油助剂在三次采油中有着优异的表现，为我国油田稳产、增产发挥了重要作用。

现阶段，我国石油工业面临着高温高盐油藏的开采问题，基于目前严峻的能源环境，如何开采苛刻地质环境下的油藏，成为石油工业的巨大挑战。制备高分子量并耐温抗盐型丙烯酰胺共聚物型采油助剂是目前应对该挑战的主要方法。

丙烯酰胺共聚物的分子量和结构对聚合物溶液的粘度有着显著的影响。配置相同浓度的聚合物水溶液时，聚合物的分子量越高，相应的水溶液的粘度也越高，实际驱油效果也越好，同时聚合物的支链对增加驱油效果也有着非常显著的影响，测试结果表明：具有支链的高分子量丙烯酰胺共聚物在耐盐性、抗剪切性以及提高采收率上都要明显优于普通的丙烯酰胺共聚物。

为了满足目前的耐温抗盐的要求，科技工作人员合成了新型功能单体，如耐温抗盐单体，两性离子单体和疏水单体等，再与丙烯酰胺共聚，通过提高功能单体的比例来提高溶液粘度。但是功能单体的纯度，溶解性能以及空间位阻效应，使多元聚合体系更加复杂，导致产物分子量难以提高，并且限制了丙烯酰胺共聚物结构的改善，从而限制了共聚物综合性能的提高。因此要解决三次采油问题，在使用功能单体以增加支链的同时，需要克服产物耐温抗盐性能难以提高的技术缺陷，以获得较好耐温抗盐性能的产物，从而提高共聚物的综合性能。

发明内容

为了克服丙烯酰胺共聚物的耐温抗盐性能难以提高的技术缺陷，本发明提供了一种丙烯酸酯化合物和聚合物及其制备方法和应用。

通常，可以选择新的引发体系，引入适当的多官能团的交联剂或者链转移剂来增加丙烯酰胺共聚物的分子量。例如，可以使用具有侧链双键的单体，作为交联剂，如N，N′-亚甲基双丙烯酰胺；也可以使用多功能性的胺基化合物为链转移剂，如N，N，N，N-四甲基乙二胺，可以产生多个自由基活性中心引发聚合，上述交联剂或链转移剂不仅可以提高聚合物的分子量，同时也可以改变产物的分子结构。

但是，本发明的发明人在研究中发现：通常加入的交联剂和链转移剂双键活性都比较高，在聚合的初期就完全参加了反应，或者共聚活性较高，无法进一步增加聚合物的分子量。

本发明的发明人出乎意料的发现：含有烯丙基双键的丙烯酸酯中的烯丙基双键是惰性较强的双键，在聚合初期基本不参加聚合，而在聚合中后期时才参见反应并发挥交联和链转移的作用。

因此，在本发明中，本发明的发明人选择使用了含有烯丙基双键的丙烯酸酯，可以达到更有效地交联和链转移的目的，从而显著提高其分子量。

本发明提供了一种丙烯酸酯化合物，其特征在于，该化合物具有式(1)所示的结构，

式(1)

其中，R可以为(CH₂)_m，其中m为1-3的整数。

本发明还提供了一种丙烯酸酯化合物的制备方法，其中，该丙烯酸酯化合物具有式(1)所示的结构，

式(1)

该方法包括在酯化条件下，在第一有机溶剂中，在酯化反应催化剂和阻聚剂存在下，将丙烯酸与第一有机化合物接触，第一有机化合物具有式(2)所示的结构；

HO-R-CH＝CH₂

式(2)

其中，所述第一有机溶剂可以为能溶解丙烯酸和第一有机化合物，并且能够与水共沸，而且在酯化条件下不与丙烯酸和第一有机化合物发生化学反应的有机溶剂，R可以为(CH₂)_m，其中，m为1-3的整数。

本发明还提供了一种丙烯酸酯化合物的制备方法，其中，该丙烯酸酯化合物具有式(1)所示的结构，

式(1)

该方法包括在使丙烯酰氯或丙烯酰溴发生醇解条件下，在第二有机溶剂中，在醇解反应催化剂和阻聚剂存在下，将丙烯酸与第一有机化合物接触，第一有机化合物具有式(2)所示的结构；

HO-R-CH＝CH₂

式(2)