一种新型增稠剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及瓜胶改性方法，尤其涉及一种两性离子单体共聚瓜胶的制备方法。
【背景技术】
[0002] 瓜胶作为增稠剂，可溶于水中形成一定的粘度，是增粘效果最好的天然植物胶，被 广泛应用于油田生产、日用化学品、食品添加剂等许多领域。将其应用于油田增稠剂时，当 水中含盐量较高时，由于高矿化度对瓜胶在水中的溶解和分散性产生了不利影响，增粘效 果会急剧变差甚至会有沉淀产生，从而使之失去应有功能，因此对瓜胶进行化学改性是十 分必要的。
[0003] 而两性离子聚合物在抗盐能力方面具有独特优势，大分子中同时带有阳离子基团 和阴离子基团，在淡水中由于异性电荷的吸引作用使分子链卷曲，而在盐水中由于盐电解 出的离子屏蔽了异性电荷吸引作用，分子链变得更为伸展，宏观上表现为体系粘度增加，但 存在溶解性能较差的缺陷，且对于油田三次采油只有丙烯酰胺单体参与共聚，才能达到增 粘强力效果，但含丙烯酰胺的两性聚合物溶液随着老化时间延长，溶液粘度大大下降，抗盐 性能会逐步消失，另外两性聚合物的阳离子基团会造成聚合物在地层中的吸附量大幅度增 大，影响采用效率[王玉普，罗健辉，卜若颖.三次采油用抗温抗盐聚合物分析，化工进 展，2003, 22 (3) :271-274]。
[0004] 目前，我国油气田注水开发和压裂产生的废水量巨大，且含盐量较高，但现有方法 中并没有专门的将两性离子聚合物与瓜胶相互作用，得到应用于抗高浓度盐甚至抗高价态 盐的增稠剂。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种将两性离子聚合物与瓜胶相互共聚，得到在盐含量在 10%以下的水溶液中具有良好分散性和增稠效果的新型增稠剂及其制备方法。
[0006] 本发明提供一种新型增稠剂，所述新型增稠剂为两性离子单体共聚瓜胶，其分子 结构式为：
[0007] 本发明还提供一种上述新型增稠剂的制备方法，包括以下三步骤： (1) 将马来酸酐与N，N-二甲基-1，3-丙二胺在0~5°C反应1~5h，得到中间产物， 化学反应过程如下，化学反应过程如下：
(2) 步骤（1)得到的中间产物与带有阴离子基团的季铵化试剂进行接枝反应，在50~ 60°C下反应24~48h，得到两性离子单体，接枝反应过程如下：
(3) 步骤（2)得到的两性离子单体中加入瓜胶，溶解并搅拌均匀，在氮气保护下加入引 发剂，密闭条件下在30~70°C下发生共聚反应24~48h，将反应后溶液倒入无水乙醇中， 析出白色絮状沉淀，抽滤后烘干、粉碎得到白色粉末，为得到的两性离子单体共聚瓜胶，其 中共聚反应过程如下：
代表瓜胶，X为30%~70%。
[0008] 所述步骤（1)中，马来酸酐与N，N-二甲基-1，3-丙二胺摩尔比为0. 5:1~3:1。
[0009] 所述步骤（2)中，带有阴离子基团的季铵化试剂包括氯乙酸钠、氯磺酸或磷酸内 酯。
[0010] 所述步骤（2)中，所述带有阴离子基团的季铵化试剂与N，N-二甲基-1，3-丙二胺 的摩尔比为0. 5:1~2:1。
[0011] 所述步骤（3)中，所述瓜胶与所述两性离子单体的质量比为0.5:1~2:1，所述引 发剂与所述瓜胶的质量比为0.001:1~〇. 1:1。
[0012] 所述步骤（3)中，搅拌时间为0· 5~a。
[0013] 所述步骤（3)中，氮气保护时间为0· 5~2h。
[0014] 所述无水乙醇体积为步骤（3 )反应后溶液总体积的10~20倍。
[0015] 所述烘干温度为30~70 °C。
[0016] 本发明具有如下有益效果： 该制备方法为一种新的瓜胶改性方法，反应条件温和，操作过程简单，制备的两性离子 共聚瓜胶在盐含量10%以下的水溶液中具有良好的分散性能和增稠效果。
【附图说明】
[0017] 图1为两性离子单体共聚瓜胶的红外光谱图； 图2为质量浓度0. 5%的两性离子单体共聚瓜胶水溶液常温下在不同浓度盐水中的粘 度关系图。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过给出的具体实施例对本发明做进一步说明，但不作为对本发明的限定。
[0019] 实施例1 : (1)制备中间产物 将5. Ig N，N-二甲基-1，3-丙二胺溶于20g氯仿，放入150ml单口圆底烧瓶，再把4. 9g 马来酸酐溶于40g氯仿，冰浴下将马来酸酐溶液缓慢滴加入烧瓶，搅拌反应1~3h至有固 体产生，过滤后用50~100mL氯仿清洗，烘干得白色固体7. 9g，为反应中间体。
[0020] (2)制备两性离子单体 将3g上述反应中间体溶于50g水，加入氯乙酸钠2. 5g，50°C密闭搅拌反应24h，60°C烘 干得淡黄色粘稠液体3. 8g，为两性离子单体，该物质易溶于水，有强烈吸湿性。
[0021] (3)制备两性离子单体共聚瓜胶 将Ig上述两性离子单体和Ig瓜胶溶于150g水中，倒入250ml单口圆底烧瓶，搅拌均 匀后，氮气保护〇. 5h，加入引发剂0. 001g，密闭反应器，60°C环境下静置24h后，倒入足量无 水乙醇中，有白色絮状沉淀析出，抽滤后60°C烘干、研磨粉碎得白色固体粉末，为目标产物 新型增稠剂：两性离子单体共聚瓜胶。
[0022] 实施例2 : (1)制备中间产物 将5. 61g N，N-二甲基-1，3-丙二胺溶于25g氯仿，放入150ml单口圆底烧瓶，再把4. 9g 马来酸酐溶于40g氯仿，冰浴下将马来酸酐溶液缓慢滴加入烧瓶，搅拌反应2~4h至有固 体产生，过滤后用75~100mL氯仿清洗，烘干得白色固体8. 3g，为反应中间体。
[0023] (2)制备两性离子单体 将4g上述反应中间体溶于70g水，加入氯乙酸钠3. 85g，50°C密闭搅拌反应30h，60°C 烘干得淡黄色粘稠液体5. 2g，为两性离子单体，该物质易溶于水，有强烈吸湿性。
[0024] (3)制备两性离子单体共聚瓜胶 将I. 2g上述两性离子单体和I. Ig瓜胶溶于160g水中，倒入250ml单口圆底烧瓶，搅 拌均匀后，氮气保护〇. 5h，加入引发剂0.0 lg，密闭反应器，60°C环境下静置30h后，倒入足 量无水乙醇中，有白色絮状沉淀析出，抽滤后60°C烘干、研磨粉碎得白色固体粉末，为目标 产物新型增稠剂：两性离子单体共聚瓜胶。
[0025] 实施例3 : (1)制备中间产物 将5. IgN，N-二甲基-1，3-丙二胺溶于20g氯仿，放入150ml单口圆底烧瓶，再把15. 3g 马来酸酐溶于50g氯仿，冰浴下将马来酸酐溶液缓慢滴加入烧瓶，搅拌反应1~3h至有固 体产生，过滤后用氯仿清洗，烘干得白色固体8. 0g，为反应中间体。
[0026] (2)制备两性离子单体 将3. Og上述反应中间体溶于50g水，加入氯乙酸钠2. 6g，50°C密闭搅拌反应24h，60°C 烘干得淡黄色粘稠液体3. 9g，为两性离子单体，该物质易溶于水，有强烈吸湿性。
[0027] (3)制备两性离子单体共聚瓜胶 将1.0 g上述两性离子单体和0. 9g瓜胶溶于150g水中，倒入250ml单口圆底烧瓶，搅 拌均匀后，氮气保护〇. 5h，加入引发剂0.0 lg，密闭反应器，60°C环境下静置24h后，倒入足 量无水乙醇中，有白色絮状沉淀析出，抽滤后30°C烘干、研磨粉碎得白色固体粉末，为目标 产物新型增稠剂：两性离子单体共聚瓜胶 实施例4 : (1)制备中间产物 将5. Ig N，N-二甲基-1，3-丙二胺溶于20g氯仿，放入150ml单口圆底烧瓶，再把2. 6g 马来酸酐溶于15g氯仿，冰浴下将马来酸酐溶液缓慢滴加入烧瓶，搅拌反应1~3h至有固 体产生。过滤后用氯仿清洗，烘干得白色固体3. 9g，为反应中间体。
[0028] (2)制备两性离子单体 将3. Og上述反应中间体溶于50g水，加入氯乙酸钠2. 5g，50°C密闭搅拌反应24h，60°C 烘干得淡黄色粘稠液体3. 8g，为两性离子单体，该物质易溶于水，有强烈吸湿性。
[0029] (3)制备两性离子单体共聚瓜胶 将1.0 g上述两性离子单体和Ig瓜胶溶于140g水中，倒入250ml单口圆底烧瓶，搅拌 均匀后，氮气保护〇. 5h，加入引发剂0. lg，密闭反应器，60°C环境下静置24h后，倒入足量无 水乙醇中，有白色絮状沉淀析出，抽滤后70°C烘干、研磨粉碎得白色固体粉末，为目标产物 新型增稠剂：两性离子单体共聚瓜胶。
[0030] 实施例5 : (1)制备中间产物 将5. Ig N，N-二甲基-1，3-丙二胺溶于20g氯仿，放入150ml单口圆底烧瓶，再把5. Og 马来酸酐溶于40g氯仿，冰浴下将马来酸酐溶液缓慢滴加入烧瓶，搅拌反应1~3h至有固 体产生，过滤后用氯仿清洗，烘干得白色固体7. 9g，为反应中间体。
[0031] (2)制备两性离子单体