一种烷基双季铵盐单体、其制备方法及缔合聚合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田化学助剂技术领域，尤其涉及一种烷基双季铵盐单体、其制备方 法及缔合聚合物。
【背景技术】
[0002] 石油开采过程可分为一次采油、二次采油和三次采油。一次和二次采油均通过物 理方法采油，其采收率可达30%~40%，但经过一次、二次采油的地层中还残留了大部分原 油。我国的主要油田已经相继进入二次采油后期阶段，为了提高现有油田的采收率，三次采 油技术得到日益广泛的应用。
[0003] 三次采油是通过聚合物驱、聚表二元驱或聚表碱三元驱来提高原油采收率。聚合 物驱是指在注入水中加入少量的聚合物，依靠增大水相粘度和降低油层渗透率来起到提高 波及系数以及提高采收率的作用。聚合物驱在我国化学驱提高采收率技术中占据了重要的 地位。
[0004] 传统的聚合物驱油剂主要是部分水解的聚丙烯酰胺，它依赖于高分子量和聚合物 分子链上的离子和强极性侧基的排斥作用而达到增粘效果。目前常采用N-烷基丙烯酰胺、 烷基丙烯酸酯等油溶性疏水单体合成疏水缔合聚合物，合成过程中需采用大量表面活性 剂，而在后处理过程中需要除去表面活性剂，不利于聚合物工业化生产。
[0005] 将可聚合表面活性剂作为聚合单体聚合得到聚合物驱油剂，可解决上述问题。但 是，随着油田的不断开发，开采油藏条件不断恶化，油田开采正逐步进入高温高盐的二类、 三类油藏区块，现有的可聚合表面活性剂聚合得到的驱油聚合物存在耐高温性差和抗盐性 差的缺点，在高温高盐环境下增粘性能较差，难以满足该类油藏的应用，从而限制了该类油 藏的开发。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种烷基双季铵盐单体、其制备方法及缔合聚合物，采用 本发明提供的烷基双季铵盐单体聚合得到的缔合聚合物在高温高盐环境下具有较好的增 粘性能。
[0007] 本发明提供一种烷基双季铵盐单体，具有式1所示结构：
[0009] 式1中，R々C2~C6的亚烷基，R为C8~C20的烷基，X为卤素。
[0010] 优选的，所述Ri为C3~C5的亚烷基；
[0011] 所述R为C12~C18的烷基；
[0012] 所述X为Cl或Br。
[0013] 本发明提供一种烷基双季铵盐单体的制备方法，包括以下步骤：
[0014] A)将式2所示化合物与卤代烃RX进行反应，得到式3所示化合物；
[0015] B)将所述步骤A)得到的式3所示的化合物与卤代丙烯CH2CHCH2X进行反应，得到式1 所示的烷基双季铵盐单体；
[0018] 其中，办为02~C6的亚烷基，R为C8~C20的烷基，X为卤素。
[0019] 优选的，所述式2所示化合物与卤代烃的摩尔比为1: (1~4)。
[0020] 优选的，所述步骤A)中反应的温度为30~60°C;
[0021 ] 所述步骤A)中反应的时间为24~36小时。
[0022]优选的，所述式3所示化合物与卤代丙烯的摩尔比1: (1.5~5)。
[0023]优选的，所述步骤B)中反应的温度为50~80°C;
[0024] 所述步骤B)中反应的时间为18~30小时。
[0025]优选的，所述步骤B)后还包括：
[0026] 将步骤B)得到的具有式1所示的烷基双季铵盐单体洗涤或重结晶，得到纯化的烷 基双季铵盐单体。
[0027] 优选的，所述洗涤的洗液包括醚类和/或氯仿；
[0028] 所述重结晶所使用的重结晶溶液包括醇的水溶液和/或丙酮的水溶液。
[0029] 本发明提供一种缔合聚合物，包括式4~6所示结构的重复单元：
[0032] 式6中，办为02~C6的亚烷基，R为C8~C20的烷基。
[0033]本发明提供了一种烷基双季铵盐单体，具有式1所示结构，式1中，RiSC2~C6的亚 烷基，R为C8~C20的烷基，X为卤素。本发明中的烷基双季铵盐单体是一种长链烷基双子季 铵盐阳离子型单体，这样的分子结构设计可提高疏水单体的溶解性，增加长链烷基的C原子 数，使得得到的聚合物疏水缔合作用更强，有助于形成聚合物大分子之间的动态物理交联 网络，使其流体力学体积增大，溶液粘度大幅度升高，保证了本发明中的烷基双季铵盐单体 得到的聚合物在高温高盐的环境下仍具有较好的增粘性能。
[0034] 另外，本发明中的烷基双季铵盐单体良好的溶解性保证了其采用常规的水溶液聚 合即可合成缔合聚合物，与其它非水溶性疏水单体合成疏水缔合聚合物所采用的胶束聚 合、乳液聚合等方法相比更为经济，并更易得到高分子量的聚合物。
【附图说明】
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0036]图1为本发明实施例6~10得到的缔合聚合物的增粘性测试结果。
【具体实施方式】
[0037]本发明提供了一种烷基双季铵盐单体，具有式1所示结构：
[0039]所述烷基双季铵盐单体为可聚合阳离子表面活性剂，式1中，心为02~C6的亚烷 基，优选为C3~C5的亚烷基，更优选为C4的亚烷基;R为C8~C20的烷基，优选为C12~C18的 烷基，更优选为C14~C16的烷基;X为卤素，优选为C1或Br。
[0040]具体的，所述烷基双季铵盐单体优选为如下结构：
[0046] 本发明还提供了一种烷基双季铵盐单体的制备方法，包括以下步骤：
[0047] A)将式2所示化合物与卤代烃RX进行反应，得到式3所示化合物；
[0048] B)将所述步骤A)得到的式3所示的化合物与卤代丙烯CH2CHCH2X进行反应，得到式1 所示的烷基双季铵盐单体；
[0051 ] 其中，办为02~C6的亚烷基，R为C8~C20的烷基，X为卤素。
[0052]本发明优选将式2所示化合物和卤代烃RX在溶剂中混合，进行反应，得到式3所示 的化合物。所述步骤A)的反应为胺与卤代烃的亲核取代反应，反应过程如式7所示，本发明 优选现将式2所示化合物和溶剂混合，然后再将卤代烃在恒温、搅拌的条件下向所述式2所 示化合物的溶液中滴加卤代烃，进行反应。本发明对所述反应的装置没有特殊的限制，优选 采用设置有搅拌器、温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和氮气保护装置的四颈瓶。
[0054] 其中，所述心为02~C6的烷基，优选为C3~C5的烷基，更优选为C4的烷基;R为C8~ C20的烷基，优选为C12~C18的烷基，更优选为C14~C16的烷基;X为卤素，优选为C1或Br;所 述卤代烃(也就是式7中的RX)优选为碳原子数为8~20的卤代烃，更优选为碳原子数为12~ 18的卤代烃，最优选为碳原子数为14~16的卤代烃，所述卤代烃中的卤素优选为C1或Br，具 体的，可采用1-溴代十二烷、1-溴代十八烷和1-溴代十四烷中的一种或几种;所述溶剂优选 包括二甲基甲酰胺和/或甲醇。
[0055] 在本发明中，所述式2所示化合物与卤代烃反应的温度优选为30~60°C，更优选为 35~55°C，最优选为40~50°C;所述式2所示化合物与卤代烃反应的时间优选为24~36小 时，更优选为28~32小时。在本发明中，所述式2所示化合物与卤代烃的摩尔比优选为1:(1 ~4)，更优选为1:(1.5~3.5)，最优选为1:(2.5~3)。
[0056] 完成上述反应后，本发明优选采用旋转蒸发仪去除体系内残余的式2所示化合物 和溶剂，然后再将得到的产物洗涤，以进行纯化，本发明优选采用醚类或丙酮对其进行洗 涤，更优选采用乙醚和/或丙酮。
[0057] 本发明优选将洗涤后的式2所示化合物进行干燥，得到干燥的式2所示化合物。本 发明优选采用真空干燥箱对其进行干燥至恒重，所述干燥的温度优选为60~70°C。
[0058]本发明优选将纯化后的式3所示化合物与卤代丙烯CH2CHCH2X在溶剂中混合，进行 反应，得到式1所示烷基双季铵盐单体。在本发明中，所述步骤B)的反应为胺与卤代烯烃的 亲核取代反应，反应过程如式8所示，本发明优选先将所述式3所示化合物与溶剂混合，然后 再将卤代丙烯在恒温条件下滴加至式3所示化合物的溶液中，进行反应。所述卤代丙烯优选 为氯丙稀或溴丙烯;所述溶剂优选包括醇类和/或乙酸乙酯，更优选包括乙醇和/或乙酸乙 酯。
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