[发明专利]一种可聚合功能性单体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可聚合功能性单体及其制备方法和应用。

背景技术

自由基聚合是制备乙烯基聚合物最有效的方法之一。目前使用的乙烯基聚合物中70%以上是通过自由基聚合得到的。自由基聚合有许多优点，如适用单体多、聚合条件温和、聚合工艺简单等。由于许多单体能进行自由基聚合，能用水为介质进行悬浮和乳液聚合，聚合工艺操作简便，其重现性好，因而自上世纪50年代以来已成为工业生产高分子产品的重要技术。

具有乳化功能的聚合单体，又称可聚合乳化剂，它的分子结构中除含有亲水亲油的乳化剂基团外，还含有可参加自由基聚合反应的功能基团，成为聚合物的一部分，因此乳化剂分子不会再出现解吸，从而使聚合物粒子在凝聚过程中受到静电斥力和更大的空间阻碍作用，使胶乳的稳定性得以改善可聚合乳化剂的种类很多，丙烯酰胺类可聚合乳化剂具有反应活性高、聚合物分子量高等独特优点。

聚合物驱油剂有合成聚合物、生化聚合物、天然聚合物的改性产物三大类。目前，最常用的聚合物有两类：一是以黄胞胶为代表的生物聚合物；二是以部分水解聚丙烯酰胺及其衍生物为代表的合成聚合物，以HPAM为主。但HPAM耐温抗盐性能不理想，油藏条件下的极限使用温度仅为75℃，有盐存在时粘度剧烈下降，二价金属离子还会使其产生沉淀而丧失粘度。另外，HPAM在剪切作用下会发生分子链断裂，导致其增粘能力降低。研究表明，HPAM的耐温性、抗盐性和抗剪切性等性能较差，使其应用条件受到限制。黄胞胶具有一定的抗盐耐剪切性能，但黄胞胶在高温地层内会发生热氧化降解，用于三次采油的地层温度一般不宜高于60℃。另外黄胞胶的价格是HPAM的五倍，也限制了它的推广。

在聚合物分子链上引入一些较高热稳定性单体单元、较大骨架的单体单元和强水化能力的基团，从而增强聚合物热稳定性和分子链的刚性，增强聚合物水化能力，使得聚合物分子在高矿化度水溶液中可以保持较大的水动力学尺寸，这在一定程度上增强了聚合物耐盐能力。另外，功能单体的引入，使聚合物在高矿化度水质条件下水解受到限制，不会出现与钙镁离子发生沉淀的现象，从而达到抗盐的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

本发明的目的是提供一种可聚合功能性单体及其合成方法，可用作聚合乳化剂，并用于耐温抗盐驱油用共聚物的合成，以改善驱油用聚合物的性能。

本发明的可聚合功能性单体的产品技术方案是：

一种可聚合功能性单体，其结构如（Ⅰ）式所示：

在（Ⅰ）式中，n是0或1，m是4，6或8。

为区别起见，本发明将顺丁烯二酸酐与芳香二胺接触使酸酐发生开环而得到酰胺的反应称为酰胺化反应，将羧酸与胺通过脱去一分子水而得到酰胺的反应称为缩合反应。

本发明的可聚合功能性单体的制备方法技术方案，包括以下步骤：

第一步，在酰胺化反应条件下，使通式为（Ⅱ）的芳香二胺与顺丁烯二酸酐反应，得到中间体M；

（Ⅱ）式中n为0或1，所述的中间体M如（Ⅲ）式所示：

第二步，在缩合化反应条件下，使通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸与所述中间体M反应，

HOOC-(CH₂)_m-COOH

（Ⅳ）

在（Ⅳ）式中m是4，6或8；

得到如（Ⅰ）式所示的可聚合功能性单体；在（Ⅰ）式中：n是0或1，m是4，6或8。

进一步优选：

在第一步，所述芳香二胺选自：对苯二胺或对苯二甲胺；

为了获得式（Ⅲ）所示的中间体M，步骤（1）中所使用的通式为（Ⅱ）的芳香二胺和顺丁烯二酸酐进行酰胺化反应加入的摩尔比可以在较大范围内选择，优选步骤（1）中所述芳香二胺与顺丁烯二酸酐的摩尔比为1：1～1.1，进一步优选为1：1～1.05。通过控制通式为（Ⅱ）的芳香二胺与顺丁烯二酸酐的加入比例在上述范围内来尽可能控制通式为（Ⅱ）的芳香二胺中的一个-NH₂与羧酸反应，得到中间体M。

第一步中所述酰胺化反应条件可以是各种能够使芳香二胺与顺丁烯二酸酐反应形成酰胺的条件，具体的温度和时间可以根据所使用芳香二胺和顺丁烯二酸酐的性质来选择。在优选的情况下，第一步中酰胺化反应的温度为80℃～110℃，优选为90℃～100℃；酰胺化反应的时间为2～6小时，优选为3～5小时。