[发明专利]一种改性壳聚糖聚合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性壳聚糖聚合物的制备方法，涉及高分子材料技术领域，包括以下步骤：将丙烯酸AA溶于一定量的去离子水中，然后滴加10％的NaOH溶液，使pH＝7.0以确保完全中和形成对应的盐NaAA；将制备PHCSMA溶于5mLDMF中，然后按投料比将丙烯酰胺AM、功能单体(AMPS)和PHCSMA溶于已中和的溶液中，补加去离子水使单体总含量保持在设定值；恒温水浴搅拌状态下通氮气除氧30min，按总重量比例加入氧化‑还原引发剂，继续通氮气，待反应体系变粘后，停止搅拌和通氮气，将反应体系置于恒温水浴中反应一定时间；反应完成后，将反应物冷却至室温，然后将冻胶状产物经无水乙醇洗涤、烘干、粉碎得白色粉末状共聚物。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体来讲是一种改性壳聚糖聚合物的制备方法。

背景技术

聚合物驱是提高釆收率中一项重要的技术。部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是目前为止使用的较为普遍的聚合物驱油剂。但在使用部分水解聚丙烯酰胺时存在一些的问题，比如受到化学降解、机械剪切和多孔介质剪切作用、在高矿化度地层里粘度急剧下降等，特别是地层水中Ca²⁺和Mg²⁺对HPAM粘度的影响十分明显，而且地层温度越高，对HPAM的影响就越大，最后当Ca²⁺和Mg²⁺的浓度达到一定程度时，会与HPAM中的羧基产生沉淀，继而阻塞油层，对油层产生严重伤害。

目前，油田主要采用聚丙烯酰胺类聚合物溶液作为驱替液，因此，在油田采出液废水中，会含有大量的HPAM，大大地增加了采油废水的粘度，采油废水中还含有少量的表面活性剂，会提高污水中油水乳状液滴的稳定性，此时，废水中的HPAM与表面活性剂协同作用，在油水界面处形成界面膜，这种界面膜的强度高，弹性好，导致油水乳状液的乳化程度很高，破乳困难，在后续处理过程中，油水分离质量差。同时，废水中存在的HPAM也会增加处理难度，沉降时间变长，油水的破乳困难，使处理后含油量增高，并且采油废水中HPAM浓度越高，处理后污水的含油量也越高，而目前废水处理厂对采油废水所使用的处理工艺技术和使用的药剂，都很难地达到油田回注水和外排水的标准。

随着石油的开发朝着低碳、环保的方向推进，油田用聚合物需经济性、有效性和绿色环保性能有机统一，同时具备生物相容性和可降解性能。壳聚糖(CS)是天然的可再生材料，它取材广泛、无毒，本身具有的结构使它具有较好的耐温性能，而且刚性的葡萄糖六元环使它具有一定的抗剪切性能，但CS的中的氢键作用很强，这种作用使CS的结晶度较高，水溶性很差而且也不溶于有机溶剂中，难以对它进行加工使用，这些缺点大大地限制了CS的应用。目前，CS的物理化学改性技术受到广泛的关注，改性后的CS具有许多独特的性质，使它在食品工业、医疗卫生用生物材料、农业、纺织业、造纸工业、化妆品以及环境保护中大放异彩。其中，接枝共聚改性是壳聚糖改性方法中的一种十分重要的改性方式，它是在壳聚糖链上引入某一种或几种不同的高分子得到壳聚糖的接枝共聚物，通过这种方法，能较好的改善CS的物理化学性质，使它在多个领域中应用。

目前，将天然高分子应用于聚合物驱油剂的研究还未见报道。因此，本文在前期调研的基础上，利用壳聚糖独特的物理化学性质以及天然高分子所具有绿色环保的性质，将改性之后的壳聚糖作为聚合物驱油剂大分子的主链，选择性地引入两三种具有某些特殊功能的单体进行共聚，来合成改性壳聚糖聚合物，期望以此来研制一种具有生物可降解性的聚合物驱油剂，并在抗剪切性能方面能有一定优异性。

壳聚糖的化学结构

甲壳素在虾、蟹、贝类等甲壳类动物以及真菌类生物体的含量十分丰富，它是产量只比纤维素少的自然界中存在的第二大多糖类物质。甲壳素是由乙酰氨基葡萄糖结构单元构成的，其分子间存在的氢键，导致它的水溶解性非常差，极大地限制了它的应用领域。壳聚糖是由甲壳素通过部分脱乙酰化所得到的，壳聚糖能够溶解在酸性溶液中，它的应用领域由此延伸。其结构式如下：

壳聚糖的物理化学性质