一种结构导向型复合引发剂剂体系和丙烯酰胺聚合物及其制备方法和应用_3

文档序号:9803500阅读:来源:国知局
聚酰胺-胺树 状大分子结合使用,一方面能够发挥本发明的氧化还原引发剂体系的初始引发温度低的特 点,以较低温度来引发聚合反应,另一方面偶氮系引发剂体系可以在聚合反应后期产生自 由基来引发未反应的单体的聚合,从而进一步提高单体的转化率。
[0040] 根据本发明,所述水溶性偶氮系引发剂可以为各种适于用作自由基聚合引发剂的 水溶性偶氮系化合物。优选地,所述水溶性偶氮系引发剂为2,2' -偶氮双(2-脒基丙烷) 二盐酸盐、2, 2' -偶氮双(2-咪唑啉丙烷)二盐酸盐和4, 4' -偶氮双(4-氰基戊酸)中的 一种或多种,更优选为2, 2' -偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐。
[0041] 当所述结构导向型复合引发剂体系中含有水溶性偶氮系引发剂时,所述水溶性 偶氮系引发剂可以根据具体的应用场合进行适当地选择,只要可以使单体转化率满足要 求即可。一般地,以100重量份的丙烯酰胺为基准,所述水溶性偶氮系引发剂的量优选为 0. 001-0. 1重量份,优选为0. 005-0. 05重量份。在所述水溶性偶氮系引发剂的量处于上述 范围之内时,能够获得令人满意的转化率。
[0042] 根据本发明的丙烯酰胺聚合物的制备方法,将丙烯酰胺与耐温抗盐单体进行聚合 能够显著提高得到的丙烯酰胺聚合物的耐温抗盐性。所述耐温抗盐单体可以为各种能够赋 予丙烯酰胺聚合物以耐温抗盐性的单体,另外所述耐温抗盐单体还应该具有很好的共聚活 性。
[0043] 本发明的发明人在研究过程中发现,当所述耐温抗盐单体为丙烯酸、2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-乙烯基吡硌烷酮、2-丙 烯酰胺基-十二烷磺酸、2-丙烯酰胺基-十四烷磺酸和2-丙烯酰胺基-十六烷磺酸中的一 种或多种时,能够获得耐温抗盐性能显著提高的丙烯酰胺聚合物。更优选地,所述耐温抗盐 单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡硌烷酮和2-丙烯酰胺基-十四烷磺酸 中的一种或多种。
[0044] 根据本发明,所述耐温抗氧单体的量可以根据所选择的耐温抗盐单体的种类进 行适当的选择。优选情况下,以100重量份丙烯酰胺为基准,所述耐温抗盐单体的用量为 0. 1-250重量份。在所述耐温抗盐单体的量处于上述范围之内时,能够获得具有良好的耐 温抗盐性能的丙烯酰胺聚合物。在确保耐温抗盐性能的前提下,从进一步降低耐温抗盐单 体的用量,进而进一步降低本发明的丙烯酰胺聚合物的制备方法的成本的角度出发,以100 重量份丙烯酰胺单体为基准,所述耐温抗盐单体的用量进一步优选为〇. 2-200重量份。 [0045] 根据本发明的丙烯酰胺聚合物的制备方法包括在引发剂和无机碱性物质的存在 下,将丙烯酰胺与耐温抗盐单体进行聚合。所述无机碱性物质用于调节聚合体系的pH值。 所述无机碱性物质可以为本领域常用的各种能够实现上述目的的碱性化合物。优选情况 下,所述无机碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的一种或多种。所述无机碱性物质 的用量可以根据聚合体系的组成进行适当的选择,以使聚合体系的pH值满足使用要求为 准。
[0046] 本发明的发明人在研究过程中发现,聚合体系的pH值为在4-10的范围内,能够使 得聚合反应能够更为平稳的进行。从进一步聚合反应的稳定性的角度出发,聚合体系的pH 值优选在5-9的范围内。
[0047] 根据本发明的丙烯酰胺聚合物的制备方法,所述丙烯酰胺与耐温抗盐单体的聚合 在水中进行,对于水的量没有特别限定,可以为本领域的常规用量。优选情况下,以100重 量份丙烯酰胺为基准,水的用量为100-3000重量份。在水的量处于上述范围之内时,能够 进一步避免局部过热,从而更易于防止聚合体系升温过快。更优选地,以100重量份丙烯酰 胺为基准,水的量为200-2000重量份。
[0048] 根据本发明的丙烯酰胺聚合物的制备方法,由于采用了根据本发明的结构导向型 复合引发剂体系,因而能够在更低的温度下引发单体进行聚合。一般地,根据本发明的丙烯 酰胺聚合物的制备方法的聚合起始温度可以为-10°C至20°C。更优选地,根据本发明的丙 烯酰胺聚合物的制备方法的聚合起始温度为5-15°C。
[0049] 根据本发明的丙烯酰胺聚合物的制备方法,所述聚合的时间可以根据所述使用的 耐温抗盐单体的种类和用量以及预期的单体转化率进行适当的选择。优选情况下,所述聚 合的时间为2-12小时。更优选地,所述聚合的时间为4-8小时。
[0050] 根据本发明的丙烯酰胺聚合物的制备方法中,丙烯酰胺与耐温抗盐单体的聚合在 惰性气体保护下进行。本发明中,所述惰性气体是指不会参与聚合反应的气体,例如:氮气 和元素周期表中第零族元素气体中的一种或多种,所述元素周期表中第零族元素气体例如 氦气。
[0051] 根据本发明的丙烯酰胺聚合物的制备方法还可以包括将聚合反应后所得聚合物 进行水解和干燥。本领域技术人员可以知晓的是,水解过程包括将水解剂与聚合物反应,通 过水解,部分丙烯酰胺结构单元转变成丙烯酸盐结构单元,这样更有利于提高聚合物的分 子量和高温条件下的聚合物溶液的表观粘度。
[0052] 在本发明中,所述水解的条件没有特别地限定,优选情况下,所述水解的条件包 括:温度为50-1KTC,优选为70-90°C ;时间为0. 5-6小时,优选为1-4小时;所述水解使得 聚合反应后所得聚合物的水解度可以为10-30%。
[0053] 在本发明中,所述水解度是指丙烯酸盐结构单元的摩尔数占本发明的丙烯酰胺聚 合物的结构单元的总摩尔数的百分比。所述水解度由本发明所述水解剂的用量确定。
[0054] 在本发明中,水解剂为本领域常用的各种能够实现上述目的的无机碱性化合物, 可以选自氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的一种或多种。所述水解剂的用量可以根据丙烯 酰胺聚合物的水解度进行适当的选择,以使丙烯酰胺聚合物的水解度满足使用要求为准, 优选无机碱性化合物的用量使得丙烯酰胺聚合物的水解度为10-30%。
[0055] 本领域的技术人员可以知晓的是,通过调节无机碱性化合物的用量,可以得到不 同水解度的丙烯酰胺聚合物。
[0056] 在本发明中,所述无机碱性化合物的摩尔数等于丙烯酸盐结构单元的摩尔数。
[0057] 根据本发明,本发明对干燥条件无特殊要求,所述干燥方法可以采用热风干燥法, 所述热风干燥温度可以为40-120°C,优选为70-90°C ;时间为0. 2-4小时,优选为0. 5-2小 时。
[0058] 此外,本发明的制备方法还包括将干燥得到的产物进行粉碎和筛分,所述粉碎和 筛分的条件为本领域技术人员所公知,例如将热风干燥后得到的产物放入造粒机中进行造 粒,并将得到的粒料通过筛孔直径为15-100微米的筛网,从而得到粉状的丙烯酰胺聚合物 产品。
[0059] 在本发明的一种优选的实施方式中,所述丙烯酰胺聚合物的制备方法包括依次进 行的如下步骤:
[0060] (1)将丙烯酰胺、耐温抗盐单体和水混合形成共聚单体水溶液,用无机碱调节水溶 液的pH值至4-10,控制溶液聚合的起始温度为-10°c至20°C ;
[0061] (2)向步骤⑴得到的水溶液中通入氮气进行除氧,除氧30分钟以上;
[0062] (3)在通氮气的条件下,向步骤(2)得到的水溶液中加入聚酰胺-胺树状大分子、 水溶性偶氮系引发剂和氧化还原系引发剂,进行绝热聚合,得到共聚物凝胶;
[0063] (4)将共聚物凝胶进行一次造粒、水解、二次造粒、干燥、粉碎和筛分得到耐温抗盐 的丙烯酰胺聚合物产品。
[0064] 本发明还提供了根据上述方法制得的丙烯酰胺聚合物。
[0065] 此外,本发明还提供了所述丙烯酰胺聚合物在驱油剂中的应用。本发明提供的丙 烯酰胺聚合物尤其适用于高温高盐油藏三次采用驱油剂。
[0066] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0067] 以下实施例和对比例涉及的性能测定如下:
[0068] 1、AM残余单体含量、溶解时间、滤过比和剪切粘度保留率根据胜利油田企业标准 Q/SH 1020 1572-2006 测试;
[0069] 2、黏均分子量(Mq)根据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5862-2008,采 用稀释法测定,其中,Μ η =([η]/0. 000373)1·515, [η]为特性粘数;
[0070] 3、聚合物溶液的表观粘度是用矿化度32000mg/L的盐水将聚合物配成1500mg/L 的溶液,用Brookfield
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