專利名稱：一種胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于油田開采的乳液型聚合物，特別是涉及一種具有鹽水增粘性質(zhì)的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
兩性高分子是分子鏈上同時(shí)含有正負(fù)電荷基團(tuán)的聚合物，也稱為兩性聚電解質(zhì)， 因其具有獨(dú)特的溶液效應(yīng)，可應(yīng)用于工業(yè)新材料和添加劑等多個(gè)領(lǐng)域，如油田開采、水處理、吸水材料、醫(yī)藥等。兩性高分子大致分為兩類一類為酸堿基團(tuán)處于同一個(gè)鏈節(jié)上，稱為高分子胺內(nèi)酯(polymeric betains)；另一類酸堿基團(tuán)處于不同鏈節(jié)上，根據(jù)單體單元的性質(zhì)，可分為強(qiáng)酸強(qiáng)堿型、強(qiáng)酸弱堿型、弱酸強(qiáng)堿型、弱酸弱堿型。其中胺內(nèi)酯型高分子和大分子鏈上正負(fù)電荷基團(tuán)數(shù)目相等的電中性聚合物具有反聚電解質(zhì)溶液行為。在水溶液中，分子鏈內(nèi)的靜電吸引使分子基團(tuán)內(nèi)和分子鏈內(nèi)易于產(chǎn)生締合作用，導(dǎo)致其分子鏈?zhǔn)湛s、流體力學(xué)尺寸減少、分子構(gòu)像較為緊密；而在鹽溶液中，由于分子基團(tuán)內(nèi)和分子鏈內(nèi)締合被小分子鹽屏蔽、破壞，使高分子-溶劑相互作用能力增強(qiáng)、分子構(gòu)像更加舒展，表現(xiàn)出明顯的反聚電解質(zhì)效應(yīng)。目前，兩性離子聚合物在三次驅(qū)油中已有所報(bào)道，主要方法是通過AM與正、負(fù)離子單體進(jìn)行自由基共聚合得到，如丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨(AM/AMPS/APDAC)共聚物、丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/ 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(AM/AMPS/DMC)共聚物，還有鉆井液用的耐溫抗鹽處理劑 CPS-2000、降粘劑XY27和包被劑FA-367、采油調(diào)剖用FT-213等，這些多為含陽離子鏈節(jié)和陰離子鏈節(jié)的兩性離子聚合物的兩性離子聚合物，其水溶液表現(xiàn)出了一定的抗鹽效應(yīng)，隨著NaCl溶液濃度的增加，其黏度雖下降但具有較高的保持率，可達(dá)93%以上。但是此類兩性離子共聚物中正負(fù)離子單體處于不同鏈節(jié)上，比例調(diào)節(jié)困難很難，不易得到完全電中性的兩性離子共聚物，整個(gè)分子鏈會(huì)顯正電性或負(fù)電性，其靜電相互作用既可為排斥力，也可為吸引力，在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液中，高聚物上存在大量?jī)綦姾?，分子鏈擴(kuò)展，其行為與陽離子或陰離子聚電解質(zhì)相似，而等電點(diǎn)時(shí)兩性聚電解質(zhì)的分子鏈?zhǔn)湛s。兩性高分子的合成方法有不同陰陽離子單體的聚合、兩性離子對(duì)共聚合單體聚合、甜菜堿型兩性單體聚合、聚合后功能化反應(yīng)或大分子側(cè)基反應(yīng)等方法。不同陰陽離子單體的聚合必須嚴(yán)格控制原料配比等反應(yīng)條件才能得到分子鏈上正負(fù)電荷基團(tuán)數(shù)相等或近似相等的兩性聚合物；具有聚合反應(yīng)活性的兩性離子對(duì)通常是由相同摩爾數(shù)的乙烯類陽離子單體和乙烯類陰離子單體在一定條件下制備而成，要求共聚體系中不能含有無機(jī)鹽離子 (Na+、CD類的非聚合反應(yīng)活性的離子，如4-乙烯基吡啶/對(duì)苯乙烯磺酸鹽離子對(duì)共聚單體；甜菜堿型兩性單體是迄今應(yīng)用比較多的一類功能單體，通常有羧酸甜菜堿型和磺酸甜菜堿型，其中磺酸甜菜堿型兩性單體化學(xué)和熱穩(wěn)定性好、水化能力強(qiáng)且含有不易受PH值影響的等數(shù)目季銨陽離子和磺酸鹽陰離子。
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綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，常用的兩性離子聚合物多為含陽離子鏈節(jié)和陰離子鏈節(jié)的兩性離子聚合物，其粘度受礦化度的影響較大；而具有反聚電解質(zhì)性質(zhì)、聚合物分子整體不顯電性的兩性離子聚合物，具有好的抗鹽性，但現(xiàn)有文獻(xiàn)中報(bào)道的純粹的兩性離子聚合物，如poly(AM-CO-DMPS)(即丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基-N，N' - 二甲基-N-丙磺酸胺鹽的共聚物)，分子量不高，不能作為抗鹽聚合物驅(qū)油劑用于海上油田提高采收率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種分子量可調(diào)、易溶于水、具有反聚電解質(zhì)溶液行為的胺內(nèi)酯型兩性高分子及其反相乳液聚合的制備方法和用途。在該高聚物分子鏈中酸、堿基團(tuán)處于同一個(gè)鏈節(jié)上且正、負(fù)電荷相等，在水中整體表現(xiàn)出非離子共聚物的特性，具有鹽增粘的特性。采用反相乳液聚合的制備方法，反應(yīng)過程容易控制、操作簡(jiǎn)單，可獲得較高分子量的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液，該聚合物乳液易溶于水，可方便的應(yīng)用于鉆井和采油中。本發(fā)明之一的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液，其特征在于所述的乳液包括由以下通式的磺酸甜菜堿型兩性高分子單體得到的聚合物(說明具有下述結(jié)構(gòu)的化合物都可以稱為磺酸甜菜堿型的，工業(yè)上應(yīng)用較多的是其R基團(tuán)中不含可聚合的烯鍵的磺酸甜菜堿型表面活性劑)
權(quán)利要求
1.一種胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液，其特征在于所述的乳液包括由以下通式的磺酸甜菜堿型兩性高分子單體得到的聚合物
2.如權(quán)利要求1的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液，其特征在于所述的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液是以下述重量百分比的組分為原料采用反相乳液聚合制備得到的，其中，非離子的丙烯酰胺類單體10 35% ；磺酸甜菜堿型兩性離子單體3 20% ；油相10 30% ；引發(fā)劑0. 1 0.8% ；乳化劑3 10% ；分子量調(diào)節(jié)劑0.01 0.5% ；水余量。
3.如權(quán)利要求2的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液，其特征在于所述的非離子的丙烯酰胺類單體選自丙烯酰胺、n-羥甲基丙烯酰胺、n，n- 二甲基丙烯酰胺、n-乙基丙烯酰胺、n，n- 二乙基丙烯酰胺、n-丙基丙烯酰胺中的一種或幾種的組合； 所述的油相選自烷烴、柴油、航空煤油、白油；所述的引發(fā)劑由氧化劑和還原劑組成，其中的氧化劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨、雙氧水中的一種，還原劑選自亞硫酸氫鈉、四甲基乙二胺中的一種； 所述的分子量調(diào)節(jié)劑為含有巰基的化合物； 所述的乳化劑為非離子型復(fù)合乳化劑。
4.如權(quán)利要求3的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液，其特征在于 所述的油相為5 洲#白油；所述的非離子型復(fù)合乳化劑由司盤類表面活性劑與吐溫類表面活性劑或聚氧乙烯醚類表面活性劑進(jìn)行復(fù)配制得；所述的非離子型復(fù)合乳化劑的HLB值為4 7。
5.如權(quán)利要求4的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液，其特征在于所述的司盤類表面活性劑選自Span-85、Span-80、Span-60中的至少一種；所述的吐溫類表面活性劑選自Tween-80、Tween-60中的至少一種；所述的聚氧乙烯醚類表面活性劑為 0P-10 ；所述的非離子型復(fù)合乳化劑的HLB值為4. 5 5. 5。
6.如權(quán)利要求1 5之一所述的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液的制備方法，其特征在于所述的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液采用反相乳液聚合的制備方法。
7.如權(quán)利要求6所述的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)制備水相將水溶性的兩性離子單體和丙烯酰胺類單體，以及分子量調(diào)節(jié)劑溶于去離子水中，通氮?dú)獬酰尤虢j(luò)合劑；(2)制備油相將復(fù)配的乳化劑溶于白油，充分?jǐn)嚢?，使乳化劑充分溶解，形成均勻的油相溶液?3)乳化高速攪拌下，將水相慢慢滴入油相中，通氮?dú)獬?0 30分鐘，形成均勻的細(xì)小乳液；(4)聚合反應(yīng)向上述乳化好的油包水乳液中滴加還原劑的水溶液和氧化劑的水溶液，保持溫度為20 60°C，繼續(xù)反應(yīng)1 4小時(shí)，得到乳白色均一粘稠的胺內(nèi)酯型高分子聚合物乳液。
8.如權(quán)利要求7所述的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液的制備方法，其特征在于所述的絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸鈉鹽。
9.如權(quán)利要求1 5之一所述的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液在油田開采、水處理、 吸水材料、醫(yī)藥中作為具有鹽增粘效應(yīng)的用途。
10.如權(quán)利要求9所述的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液在高礦化度下鉆井液增粘劑以及油田提高采收率用的抗鹽驅(qū)油劑的用途。
全文摘要
本發(fā)明為一種胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液及其制備方法和用途。其特征在于采用反相乳液聚合的方法、將一種磺酸甜菜堿型兩性離子單體和一種以上的丙烯酰胺類非離子單體共聚，得到具有非離子共聚物特性、且具有鹽增粘效應(yīng)的高分子聚合物。優(yōu)選白油為分散相，乳化劑的HLB值為4.5～5.5。采用乳液聚合方式制備的胺內(nèi)酯型兩性高分子聚合物乳液固含量高、溶解快、相對(duì)分子質(zhì)量分布比較均勻。該聚合物乳液在淡水和高礦化度鹽水中易分散、溶解，應(yīng)用非常方便。
文檔編號(hào)A61K47/32GK102432747SQ201010502668
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者李家芬, 楊小華, 王顯光, 王琳, 石秉忠, 蘇長(zhǎng)明, 錢曉琳 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院