[发明专利]基于控制原料配比的孪尾疏水单体的合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于控制原料配比的孪尾疏水单体的合成工艺。

背景技术

疏水缔合水溶性聚合物是在聚合物的亲水主链上引入极少量疏水基团而形成的一种水溶性聚合物。在水溶液中，疏水缔合水溶性聚合物的疏水基团由于疏水效应趋向于缔合在一起，形成分子内和分子间的缔合。疏水缔合水溶性聚合物表现出不同于一般水溶性聚合物的特殊流变性，这些特性使疏水缔合聚合物在许多工业技术中如强化采油、洗涤、涂料等领域都表现出巨大的潜力，因而对疏水缔合水溶性聚合物的探索成为近二十年来水溶性聚合物研究领域中最令人感兴趣的课题之一，并成为工业和学术界研究的焦点。

疏水缔合水溶性聚合物，包括疏水改性水溶性聚合物，是指聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物。在水溶性大分子链上引入少量的疏水基团使其水溶液表现出独特的流变性能。在一定的聚合物浓度之上，疏水部分缔合形成动态的三维网络结构，从而形成很大的超分子链聚集体，增大聚合物的流体力学体积，显著地提高溶液的粘度。小分子电解质的加入可增加溶剂的极性，使疏水缔合作用增强，产生明显的抗盐性。在高剪切作用下，疏水缔合形成的动态物理交联网络结构被破坏，溶液粘度下降，剪切作用降低或消除后大分子链间的物理交联重新形成，粘度又将恢复，不发生一般高分子量的聚合物在高剪切速率下的不可逆机械降解。正是由于其独特的溶液性质，它可能在许多领域得到应用，如三次采油、制药、太阳能转换、化妆品、涂料、水处理及减阻剂等。近年来其相关研究倍受关注。

疏水亲酯现象是很普遍的，早在1920年，在形成胶束过程中存在碳氢基团间的缔合。在临界缔合浓度以下，主要形成分子内缔合，其结果是使线团收缩，流体力学体积减小；在CAC以上则主要形成以分子间缔合为主的超分子结构而具有较好的增粘性。通过分子间缔合，溶液的宏观性能上表现出增粘性强、具有一定的抗温、抗盐和抗剪切能力的特点。疏水缔合聚合物的这些独特性能使其在许多工业技术中都表现出巨大的应用潜力，而且对于模仿生命体中的两亲类物质的溶液行为具有重要的意义，因而对疏水缔合水溶性聚合物的探索成为近二十年来水溶性聚合物研究领域中最令人感兴趣的课题之一，并成为工业和学术界研究的焦点。

疏水缔合水溶性聚合物按构成主链的原子不同，可分为碳链和杂原子分子主链聚合物，前者主要是由亲水基团和疏水基团的烯类单体聚合物得到的共聚物，亲水单体常用的主要有丙烯酰胺和丙烯酸等，疏水单体主要有丙烯酰胺衍生物、长链丙烯酸酯等；后者主要经大分子反应即通过对水溶性高分子化合物改性，引入疏水官能团。大分子反应法优点是可以直接用商品聚合物作起始原料，而且得到的产物相对分子质量高，其缺点是反应在高粘度的聚合物溶液中进行，反应物不容易混合均匀。用这种方法可把羟乙基纤维素（HEC）与带有活性基团的疏水化合物进行反应，这些疏水化合物可以是带有长链烷基的环氧化合物、卤代烃、酰卤、异氰酸酯等，也可以在聚乙二醇（PEG）两端接疏水基团，但一般引入的疏水基团的量都很少，因为疏水单体含量高会显著降低水溶性高分子的溶解性，而且杂原子主链聚合物与碳链聚合物相比，热稳定性较差。因为高分子链中的碳原子被氧、硫、氮等杂原子取代时，C-O、C-S、C-N键的键能低于 C-C键，聚合物热稳定性降低。因此，目前用于油田三次采油的疏水缔合水溶性聚合物主要是由亲水基团和疏水基团的烯类单体聚合得到的共聚物。利用共聚合方法制备的疏水缔合聚合物常用的亲水单体是丙烯酰胺（AM），因为丙烯酰胺适合于制备高分子量的水溶性聚合物，价格合理。另外，为了增加共聚物的溶解性，还可加入其他的阴离子单体如丙烯酸（甲基丙烯酸）、乙烯基磺酸盐、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸（AMPS）等和阳离子单体如甲基丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵、2-丙烯酰亚胺基-2-甲基丙基三甲基氯化铵（AMPTAC）、二烯丙基二甲基氯化铵等。

孪尾疏水单体合成的主要衡量指标是产品的产率，它的影响因素包括原料配比、反应温度、搅拌方式以及反应时间等，如何确定一个适当的原料配比，对孪尾疏水单体的合成工艺显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于控制原料配比的孪尾疏水单体的合成工艺，该合成工艺能成功合成出孪尾疏水单体，且合成出的孪尾疏水单体的性能优良，合成步骤简单，大大降低了合成成本；且通过控制合成过程中的原料配比，从而提高了产品的产率。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于控制原料配比的孪尾疏水单体的合成工艺，包括以下步骤：

（a）首先，将丙烯酰氯溶于二氯甲烷溶液中；