[发明专利]具有孪尾长链的两性丙烯酰胺共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有孪尾长链的两性丙烯酰胺共聚物及其制备方法，属于水溶性高分子材料的合成技术领域。

背景技术

丙烯酰胺类共聚物是石油工业中应用最为广泛的水溶性聚合物之一，它可应用于钻井、采油、堵水、调剖、酸化、压裂、水处理等领域，并且已取得了可观的经济效益。尤其在采油工程提高采收率中部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)得到广泛地使用。然而HPAM在实际使用中存在许多不足：该类聚合物的溶解比较困难；在剪切作用下容易发生分子链断裂，导致相对分子质量降低，溶液粘度骤减；HPAM分子链上的羧基对盐极其敏感，尤其是在油藏中含有高价金属离子（如Ca²⁺、Mg²⁺）时，易发生相分离，致使水溶液的粘度降低；在较高温度下（如大于70℃）酰胺基易水解，特别是当温度超过93℃时会发生严重的热降解，水解后在矿化度较高的条件下，常常伴有相分离产生而使溶液粘度剧烈下降；因此，这类聚合物仅能在中低温、低矿化度的油田使用，不适应于高温、高盐地层。

采用共聚合的方法，在聚合物分子中引入庞大侧基、带电基团、含磺酸基单体、疏水基单体均是提高丙烯酰胺类聚合物耐温、抗盐性能的有效途径。例如，引入带孪尾结构的疏水基团，可以提高聚合物的高温应用性能。CN102690390A公开一种孪尾疏水缔合聚合物驱油剂及合成方法，包括步骤：（1）孪尾疏水单体N-烯丙基-N-十二烷基油酰胺的合成；（2）将疏水单体和烷基酚聚氧乙烯醚置于烧杯中，加入少量蒸馏水搅拌至溶液透明，转移至三口烧瓶中；（3）在三口烧瓶中装上氮气管和搅拌装置，并加入蒸馏水；（4）加入丙烯酰胺、丙烯酸，搅拌至完全溶解；（5）用氢氧化钠溶液调节步骤（4）的溶液pH值至7；（5）通入N₂并恒温反应一段时间后，加入过硫酸铵、亚硫酸氢钠再继续反应8h后得到相应聚合物。用于油田开发中提高原油采收率的水溶性孪尾疏水缔合聚合物驱油剂。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供一种具有孪尾长链的两性丙烯酰胺共聚物及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种具有孪尾长链的两性丙烯酰胺共聚物，由N,N-二癸基-N-甲基-N–4-乙烯基苯基）氯化铵（DDMVBA）、乙烯基磺酸钠（SVS）和丙烯酰胺(AM)共聚制得，具有以下式I所示结构：

式I中，z/(x+y+z)=0.1～3.0mol%,y/(x+y+z)=3～30mol%,x+y+z=100mol%;分子量1.2×10⁶-1.5×10⁶。

一种具有孪尾长链的两性丙烯酰胺共聚物的制备方法，包括使用三种单体：N,N-二癸基-N-甲基-N–（4-乙烯基苯基）氯化铵（DDMVBA）、乙烯基磺酸钠（SVS）和丙烯酰胺(AM)进行共聚反应，步骤如下：

（ａ）将含疏水长链的N,N-二癸基-N-甲基-N–（4-乙烯基苯基）氯化铵（DDMVBA）和乙烯基磺酸钠（SVS）按摩尔比15：1～2.5：1溶于十二烷基硫酸钠水溶液中，在室温下搅拌至完全溶解；加入亲水单体丙烯酰胺，相对于三种单体摩尔总数，丙烯酰胺的投料比为67mol%～96.9mol%。，室温下搅拌至溶解；室温下搅拌通氮除氧半小时；

（b）加入引发剂过硫酸钾（KPS）和四甲基乙二胺（TMEDA），过硫酸钾与四甲基乙二胺摩尔比为1:1，相对于聚合体系总体积，过硫酸钾加量为1～5mmol/L；

（c）在35～80℃温度下回流，聚合反应5～48h，得具有孪尾长链的两性丙烯酰胺共聚物溶液。进一步地，

（ｄ）将上述步骤（c）制得的共聚物溶液滴入电磁搅拌的无水丙酮中，分离出沉淀固体物，将沉淀固体物置于无水丙酮和无水乙醚体积比5:5的混合溶剂中5～48h，捞出，干燥，即得具有孪尾长链的两性丙烯酰胺共聚物的固体产品；进一步地，将所得固体产品粉碎，得粉末状产品。

优选的，在本发明的聚合体系中，相对于三种单体的总摩尔数，乙烯基磺酸钠（SVS）的摩尔投料比为3～30mol%；N,N-二癸基-N-甲基-N–（4-乙烯基苯基）氯化铵（DDMVBA）的摩尔投料比为0.1～3.0mol%；单体丙烯酰胺（AM）的摩尔投料比为93mol%～96.5mol%。

本发明中十二烷基硫酸钠（SDS）作为乳化剂，用量可按本领域常规选择，本发明优选十二烷基硫酸钠用量相对于聚合体系总质量为1-8%，最佳用量为2-4%。

根据本发明优选的，引发剂过硫酸钾相对于聚合体系总体积，用量为3～4mmol/L；