一种丙烯酰胺单体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种丙烯酰胺单体及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国油田开发的不断深入，采出液中含水率逐渐上升，部分油田综合 含水率甚至达到90%以上。为进一步提高原油采收率，聚合物驱油、二元复合驱油（碱-聚 合物）、三元复合驱油（碱-表面活性剂-聚合物）等三次采油技术先后在大庆、辽河、大 港、胜利等东部主力油田得到了广泛的应用，并且取得了显著的增油降水效果和良好的经 济社会效益。聚合物驱油技术以提高注入驱替相粘度、改善油藏流体中油水流度比为手段， 从而达到扩大波及体积、提高油藏采收率的目的。目前三次采油所用的聚合物主要是部分 水解聚丙烯酰胺，但由于部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)在实际应用中出现不少缺点：1、分子 量高的聚合物溶解慢，且易发生剪切降解；2、羧基对盐极为敏感，存在高价离子时易沉淀， 在高矿化度地层常发生相分离，影响驱油效果；3、耐温性差，高温下会发生明显分子链的断 链，引起其粘度大幅度降低，因而不适应高温油藏等。
【发明内容】
[0003] 本发明针对上述缺点，提供一种用于制备耐温抗盐聚合物的功能性单体化合物 (即本发明的丙烯酰胺单体）及其制备方法，该功能性单体化合物能够与丙烯酰胺共聚从 而提高聚丙烯酰胺的耐温、抗盐性能。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了一种丙烯酰胺类单体，其中，该单体为式（1)所 示结构的化合物，
[0005]
[0006] 式⑴中，心和心各自独立地为氢或C1-C4的烷基，D为H、Na和K中的至少一种。
[0007] 本发明还提供了上述丙烯酰胺类单体的制备方法，其中，该方法包括：在温度 为-5°C至50°C的条件下，在吸水剂的存在下，将式（3)所示结构的化合物与丙烯腈和磺化 剂反应2-16小时，
[0008]
[0009] 其中，RA和RB各自独立地为氢或C1-C4的烷基。
[0010] 根据本发明的丙烯酰胺类单体，其既有环状结构又有双键结构和亲水性的磺酸 基，它可以自聚，也可以与丙烯酰胺共聚，使所获得的聚丙烯酰胺溶液具有优良的抗温、耐 盐性能，并能够使得到聚丙烯酰胺作为高温高盐油藏三次采油驱油剂。
[0011] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0012] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0013] 图1是实施例1得到的式（2)所示结构的化合物的红外光谱图。
【具体实施方式】
[0014] 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。
[0015] 本发明提供了一种丙烯酰胺类单体，其中，该单体为式（1)所示结构的化合物，
[0016]
[0017] 式⑴中，心和心各自独立地为氢或C1-C4的烷基，D为H、Na和K中的至少一种。
[0018] 本发明中，所述C1-C4的烷基的实例可以包括：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁 基、仲丁基、异丁基和叔丁基。
[0019] 优选地，RA和RB各自独立地为氢或C1-C3的烷基；更优选地，RA和RB各自独立地 为氢或甲基；进一步优选地，ra和rb均甲基。
[0020] 在本发明中，式（1)所示结构的化合物特别优选为式（2)所示结构的化合物，
[0021]
[0022] 本发明还提供了上述丙烯酰胺类单体的制备方法，其中，该方法包括：在温度 为-5°C至50°C的条件下，在吸水剂的存在下，将式（3)所示结构的化合物与丙烯腈和磺化 剂反应2-16小时，
[0023]
[0024] 其中，RA和RB各自独立地为氢或C1-C4的烷基。
[0025] 在本发明中，为了获得高收率的式（1)所示结构的丙烯酰胺类单体，优选的情况 下，RA和RB各自独立地为氢或C1-C3的烷基；更优选地，RA和RB各自独立地为氢或甲基；更 进一步优选地，RA和RB均为甲基。
[0026] 根据本发明，本发明对磺化剂的种类没有特别的要求，现有技术中各种磺化剂均 可以实现本发明的目的，考虑到具有强酸性和强氧化性的磺化剂可以提高反应的产率，优 选地，所述磺化剂为浓度98-112重量％的硫酸或发烟硫酸。
[0027] 根据本发明，所述吸水剂为醋酸酐、五氧化二磷和对甲苯磺酸中的一种或多种；优 选为醋酸酐。
[0028] 根据本发明，为了得到高收率的丙烯酰胺类单体，优选情况下，所述反应包括依次 进行的两个阶段：第一阶段为在温度为_5°C至10°C的条件下，将式（3)所示结构的化合物 与丙烯腈、吸水剂和磺化剂进行接触；第二阶段为将接触后的产物，继续在15-50°C的条件 下反应0. 5-12小时。
[0029] 在本发明中，在式（3)所示结构的化合物与丙烯腈和磺化剂反应之后，得到的式 (1)所示结构的丙烯酰胺类单体中，D为氢，本领域的技术人员可以知晓的是，当D为氢时， 所述丙烯酰胺单体的酸性较强，在聚合过程中容易对聚合釜造成腐蚀，需要对产物进行中 和。
[0030] 因此，优选情况下，所述方法还包括在式（3)所示结构的化合物与丙烯腈和磺化 剂反应之后，将得到的反应产物与无机碱性化合物反应，生成相应的碱金属盐。
[0031] 在本发明中，所述无机碱性化合物优选为氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的一种 或多种，进一步优选为氢氧化钠。
[0032] 根据本发明，本发明对式（3)所示结构的化合物、丙烯腈与磺化剂摩尔比没有特 别地限定，只要能实现得到式（1)所示结构的丙烯酰胺类单体即可，优选情况下，式（3) 所示结构的化合物、丙烯腈与磺化剂摩尔比为1 :5-20 :0.8-1. 2,进一步优选为1 :6-10 : 0. 9-1. 1〇
[0033] 根据本发明，所述吸水剂的用量可以根据式（3)所示结构的化合物用量来选择。 优选的情况下，所述吸水剂的用量为式（3)所示结构的化合物用量的10-50重量％，更优选 为15-40重量％，进一步优选为16-21重量％。
[0034] 在本发明中，为了使本发明所述丙烯酰胺类单体易于储存，优选情况下，所述方法 进一步包括将上述反应所得产物进行过滤、洗涤和烘干。
[0035] 所述过滤、洗涤和烘干为本领常规的方法，在此不再赘述。
[0036] 根据本发明的优选实施方式，本发明所述丙烯酰胺类单体的制备方法可以包括以 下步骤：在搅拌状态下，在温度为_5°C至10°C下，将磺化剂缓慢加入到式（3)所示结构的化 合物、丙烯腈和吸水剂的混合物中，磺化剂添加完毕后，继续在温度为_5°C至1(TC下搅拌 10-60分钟；然后，升温至15-50°C，并在该温度下继续搅拌0. 5-12小时；接着，将反应产物 进行过滤，得到粗产品，并用丙酮或乙醚将粗产品洗涤2-3次，真空干燥得到目标产物。
[0037] 根据本发明，通过使用本发明式（1)所示结构的丙烯酰胺类单体，能够提高聚丙 烯酰胺溶液的抗温、耐盐性能。作为聚丙烯酰胺的制备方法没有特别的限定，可以采用本领 域常规的制备方法和条件，例如，可以通过下述方法进行制备：即，在溶液聚合反应条件下， 在引发剂存在下，使一种单体混合物在水中进行聚合反应，其特征在于，所述单体混合物含 有单体E、单体F和单体G，所述单体E为具有式（4)所示结构的单体，所述单体F为具有式 (5)-式（8)所示结构的单体中的至少一种，所述单体G为具有式（1)所示结构的单体，且所 述单体E、所述单体F和所述单体G的摩尔比为1 :0. 005-2 :0. 001-1，
[0039]其中，R/、R2'、R4'、R5'、R6'、R/、R1(/、RA 和RB 各自独立地为氢或C1-C4 的烷基， R3'为C1-C14的亚烷基；V和V各自独立地为C1-C4的烷基，M4和D各自独立地为H、Na 和K中的至少一种。
[0040] 优选地，1?1'、1?2'、1?4'、1?5'、1? 6'、1?7'、1?1。'、1^和私各自独立地为氢或(：1-