一种具表面活性功能聚合物及其制备方法和应用_2

文档序号:9257416阅读:来源:国知局
溶液和丙烯酰胺聚合物(FP6030) 溶液以及对比样品KYP溶液的表观粘度随温度的变化曲线图。
[0024] 图2是聚合物P2溶液、聚合物P6溶液、聚合物P8溶液和丙烯酰胺聚合物(FP6030) 溶液和对比样品KYP溶液的表面张力随浓度的变化曲线图。
【具体实施方式】
[0025] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0026] 本发明提供一种具表面活性功能聚合物,该具表面活性功能聚合物含有结构单元 A、结构单元B和结构单元C,其中,所述结构单元A为具有式(1)所示结构的结构单元,所述 结构单元B为具有式(2)所示结构的结构单元,所述结构单元C为具有式(3)和/或式(4) 所示结构的结构单元;
[0027] 其中,以所述具表面活性功能聚合物的重量为基准,所述结构单元A的含量可以 为45-89重量%,优选为50-75重量% ;所述结构单元B的含量可以为10-40重量%,优选为 15-40重量% ;所述结构单元C的含量可以为1-15重量%,优选为5-10重量% ;所述具表面 活性功能聚合物的粘均分子量可以为500万-2000万,优选为600万-1800万;
[0028]
[0029] 其中,R1和R2各自独立地为H或C1-C4的烷基;R 3为C1-C14的亚烷基,优选为亚 甲基;R4和R5各自独立地为H或C1-C4的烷基,且R4和R 5不同时为H,M为H、Na或K ;R6、 R7、R6'和R/各自独立地为H或C1-C12的烷基,优选为H或CH3 ;R8和R8'各自独立地为H 或C1-C3的烷基,优选为H或CH3 ;R9和R9'各自独立地为H或0H。
[0030] 根据本发明,所述C1-C4的烷基可以包括但不限于:甲基、乙基、正丙基、异丙基、 正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。
[0031] 根据本发明,所述C1-C14的亚烷基可以是直链或支链的,所述C1-C14的亚烷基可 以包括但不限于:亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚仲丁基、亚异丁基和亚 叔丁基、亚正戊基、亚异戊基、亚叔戊基、亚新戊基、亚正己基、亚正庚基、亚正辛基、亚正壬 基、亚正癸基、亚正十一基、亚正十二基、亚正十三基和亚正十四基,优选为亚甲基。
[0032] 所述亚烷基是指烷烃失去两个氢原子后的残基,所述两个氢原子可以为同一个碳 原子上的两个氢原子,也可以不同碳原子上的两个氢原子,可以是直链的,也可以是支链 的,例如,所述亚乙基可以是-CH2CH2-或-CH (CH3)-。
[0033] 根据本发明,所述C1-C12的烷基可以是直链或支链的,所述C1-C12的烷基可以包 括但不限于:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、 叔戊基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一基和正十二基。
[0034] 根据本发明,所述具表面活性功能聚合物的特性粘数η可以为1100_3300mL/g ; 将所述具表面活性功能聚合物溶解于矿化度为l〇〇〇〇mg/L的盐水中配制成浓度为1500mg/ L的溶液时,该溶液的表面张力可以为33-38mN/m。优选情况下,所述具表面活性功能聚 合物的特性粘数Π 为1250-3050mL/g;将所述具表面活性功能聚合物溶解于矿化度为 10000mg/L的盐水中配制成浓度为1500mg/L的溶液时,该溶液的表面张力为33-36. 5mN/m。
[0035] 本发明中,特性粘数按照GB12005. 1-89规定的聚丙烯酰胺特性粘数测定方法进 行测定,用乌氏粘度计在25°C下测定10重量%的NaCl溶液。表面张力采用Dataphysics DCAT21表面张力仪进行测定。本文中的矿化度是指模拟地层水中Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl' SO42' CO广等无机离子含量的总和。
[0036] 本发明的发明人在研究中发现,由特定的结构单元A、结构单元B和结构单元C组 成的聚合物用于驱油剂时能取得较好的驱油效果。例如,所述结构单元A可以为具有式(9) 所示结构的结构单元,所述结构单元B可以为具有式(10)所示结构的结构单元,所述结构 单元C可以为具有式(11)、式(12)、式(13)和式(14)所示结构的结构单元中的至少一种,
[0037]
[0038] 本发明还提供一种制备上述具表面活性功能聚合物的方法,该方法包括:在引发 剂和作为溶剂的水的存在下,使单体D、单体E和单体F进行溶液聚合反应,其中,所述单体 D为具有式(5)所示结构的单体,所述单体E为具有式(6)所示结构的单体,所述单体F为 具有式(7)和/或式(8)所示结构的单体,
[0039]
[0040] 其中,R1和R2各自独立地为H或C1-C4的烷基,R3为C1-C14的亚烷基,优选为亚 甲基;R4和R5各自独立地为H或C1-C4的烷基,且R4和R 5不同时为H,M为H、Na或K ;R6、 R7、R6'和R7'各自独立地为H或C1-C12的烷基,优选为H或CH3 ;R8和R8'各自独立地为H 或C1-C3的烷基,优选为H或CH3, R9和R9'各自独立地为H或0H。
[0041] 根据本发明,所述单体的用量可以在较宽的范围变动,以所述单体的总量为基准, 所述单体D的用量可以为45-89重量%,优选为50-75重量% ;所述单体E的用量可以为 10-40重量%,优选为15-40重量% ;所述单体F的用量可以为1-15重量%,优选为5-10重 量%。
[0042] 在本发明中,需要说明的是,所述单体近似完全转化为所述具表面活性功能聚合 物含有的相应的结构单元,所述单体的用量与所述具表面活性功能聚合物含有的相应的结 构单元的含量相一致。
[0043] 根据本发明,所述溶液聚合的反应条件使得聚合反应后所得的聚合物的粘均分子 量可以为500万-2000万,优选为600万-1800万。
[0044] 本发明的发明人在研究中发现,由特定的单体D、单体E和单体F进行反应时得到 的聚合物用于驱油剂时能够取得较好的驱油效果。例如,所述单体D可以为具有式(15)所 示结构的结构单体,所示单体E可以为具有式(16)所示结构的结构单体,所示单体F可以 为具有式(17)、式(18)、式(19)和式(20)所示结构的结构单体中的至少一种,
[0045]
[0046] 根据本发明的方法,所述溶液聚合反应的条件可以为本领域常规的条件,例如 所述聚合反应在惰性气体存在下进行,所述溶液聚合反应条件可以包括:聚合温度为 0-30°C,优选为0_15°C ;聚合时间为2-15小时,优选为5-10小时。为了节省能源和降低成 本,所述聚合反应优选在绝热条件下进行。所述惰性气体为不与原料和产物发生反应的气 体,例如可以为本领域常规的氮气或元素周期表中第零族元素气体中的至少一种,优选为 氮气和/或氩气。
[0047] 根据本发明的方法,所述聚合反应优选在pH值为6-10,更优选为7-9的条件下进 行。所述PH值可以通过向聚合体系中加入pH调节剂获得,所述pH调节剂可以为本领域常 规的各种pH调节剂,例如可以为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾和氨水中的至少一种,优选为氢 氧化钠。
[0048] 根据本发明的方法,所述单体D、所述单体E和所述单体F的总量没有特别的限定, 可以在较宽的范围内变动,以作为溶剂的水与所述单体D、所述单体E和所述单体F的总量 为基准,所述单体D、所述单体E和所述单体F的总含量可以为15-35重量%,优选为20-30 Sfi %O
[0049] 根据本发明的方法,所述引发剂的用量没有特别的限定,可以在较宽的范围内变 动,以所述单体D、所述单体E和所述单体F的总量为基准,所述引发剂的用量为0. 01-0. 1 Sfi % 〇
[0050] 根据本发明的方法,所述引发剂可以为本领域常规的各种引发剂,例如可以为选 自自由基聚合引发剂中的任意两种:所述自由基聚合引发剂包括偶氮类引发剂、过氧化物 类引发剂和氧化还原类引发剂。所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异 丁脒盐酸盐、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环 己基甲腈、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈和偶氮二 异庚腈中的至少一种;所述过氧化物类引发剂选自过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸 钾,过氧化苯甲酰和过氧化苯甲酰叔丁酯中的至少一种;所述氧化还原类引发剂选自硫酸 盐-亚硫酸盐、过硫酸盐-硫脲、过硫酸盐-有机盐和过硫酸铵-脂肪胺中的至少一种。
[0051] 根据本发明的方法,加入螯合剂可以防止金属离子对聚合反应产生影响,因此,优 选情况下,所述聚合反应在螯合剂的存在下进行。所述螯合剂可以为乙二胺四乙酸二钠、氨 基三乙酸或柠檬酸铵,优选为乙二胺四乙酸二钠。本发明对所述螯合剂的用量没有特别的 限定,可以在较宽的范围内变动,以所述单体D、所述单体E和所述单体F的总量为基准,所 述螯合剂的用量可以为〇. 1-0. 3重量%。
[0052] 根据本发明的方法,加入助剂可以改善聚合物的溶解性,因此,优选情况下,所述 聚合反应在助剂存在下进行。所述助剂可以为尿素、硫脲和氨水中的至少一种,优选为尿
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