一种长链烷基季铵盐单体、其制备方法及缔合聚合物的制作方法_2

文档序号:9857554阅读:来源:国知局
洗2~3次和丙酮洗涤2~3次,得到洗涤后的产物。
[0050] 本发明优选将洗涤后的产物进行干燥,得到干燥的式3所示化合物,所述干燥的温 度优选为60~70°C;所述干燥的时间优选为6~8小时。本发明优选采用真空干燥箱进行上 述干燥。
[0051] 本发明将干燥的式3所示化合物与卤代烃RX进行反应,得到式1所示长链烷烃季铵 盐单体。本发明优选将式3所示化合物、卤代烃RX在溶剂中混合后,在氮气保护下进行反应, 得到式1所示长链烷基季铵盐单体。在本发明中,所述卤代烃优选为碳原子数为8~20的卤 代烃,更优选为碳原子数为10~18的卤代烃,最优选为碳原子数为12~16的卤代烃,所述卤 代烃中的卤素优选为C1或Br,具体的,可采用溴代十二烷、氯代十二烷、溴代辛烷、溴代十四 烷和溴代十八烷中的一种或几种;所述溶剂优选包括无水乙醇、四氢呋喃和乙酸乙酯中的 一种或几种。
[0052]在本发明中,所述式3所示化合物和卤代烃的摩尔比优选为1:(0.5~3),更优选为 1 :(1~2.5),更优选为1:(1.2~2);所述式3所示化合物和溶剂的摩尔比优选为1:(1~5), 更优选为1:(2.5~4)。在本发明中,所述式3所示化合物与卤代烃反应的温度优选为40~80 °C,更优选为50~70°C,最优选为60~65°C ;所述式3所示化合物与卤代烃反应的时间优选 为24~48小时,更优选为32~36小时。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。
[0053] 完成上述反应后,本发明优选采用旋转蒸发仪去除上述反应体系中残留的溶剂, 然后将去除溶剂后的产物低温冷藏,得到固体产物后洗涤2~3次,得到洗涤后的产物。
[0054] 本发明将洗涤后的产物进行干燥,得到干燥的式1所示的长链烷基季铵盐单体。在 本发明中,所述干燥的温度优选为60~70°C;所述干燥的时间优选为6~8小时。本发明优选 采用真空干燥箱进行上述干燥。
[0055] 本发明还提供了一种缔合聚合物,包括式4~式7所示结构的重复单元:
[0056]
[0057] xv T,Kiyi置万整,Kyyuo~uzuh、J>兀整,Ayy凶糸。
[0058] 在本发明中,所述心为亚芳基,优选选自亚苯基;R为C8~C20的烷基,优选为CIO~ C18的烷基,更优选为C12~C16的烷基;最优选为C13~C14的烷基;X为卤素,优选为C1或Br。 在本发明中,所述缔合聚合物是由丙烯酰胺、式1所示长链烷基季铵盐单体和2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS)共聚后水解得到,所述水解度优选为5~25%,即聚合反应形 成的丙稀酰胺单元的5~25mol %转化成了丙稀酸钠单元,也就是说,式4和式5的摩尔比为 (95~75):(5~25)。
[0059]在本发明中,所述缔合聚合物的粘均分子量优选为1600 X 104~2000 X 104,更优选 为1650 X 104~1950 X 104;所述溶解的时间优选为1.5~3.0小时(溶剂为总矿化度为5.5万 水,Ca2+、Mg 2+离子总浓度为2500mg/L的模拟盐水,溶解温度为50 °C)。
[0060] 本发明优选按照以下步骤制备得到缔合聚合物:
[0061] 1)将式1所示长链烷基季铵盐单体、丙烯酰胺和NaAMPS混合后加入引发剂,进行聚 合反应,得到聚合物胶体;
[0062] 2)将所述步骤1)得到的聚合物胶体与水解剂混合,进行水解,得到缔合聚合物。
[0063] 在本发明中,所述丙烯酰胺、式1所示长链烷基季铵盐单体和NaAMPS的摩尔比优选 为(98.9~88) :(0.1~2):(1~10),更优选为(95~90) :(0.5~1):(4.5~9),最优选为 94.4:0.6: 5;所述引发剂优选包括过硫酸钾和亚硫酸氢钠;所述过硫酸钾和亚硫酸钠的质 量比优选为1: (0.5~1.5),更优选为1:1;所述过硫酸钾的加入量优选为式1所示化合物质 量的0.01~0.03 %,更优选为0.016~0.025 % ;所述聚合反应的温度优选为5~20°C,更优 选为10~15°C;本发明优选在绝热的环境下进行所述聚合反应,当反应体系的温度在30分 钟内上升不超过l°c时认为聚合反应完成。
[0064]完成所述聚合反应后,本发明将得到的聚合物胶体与水解剂混合,进行水解反应, 得到缔合聚合物。本发明优选将得到的聚合物胶体切割成3~5mm大小的颗粒,然后再和水 解剂混合,进行水解反应。在本发明中,所述水解剂优选包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、氢 氧化钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或几种;所述水解剂的加入量优选为所述聚合物胶 体质量的〇. 4~4.3%,更优选为0.8~3.5%。在本发明中,所述水解度优选为5~25%,更优 选为10~20%。
[0065]在本发明中,所述水解反应的温度优选为90~100°C,更优选为95°C;所述水解反 应的时间优选为1~4小时,更优选为2~3小时。本发明优选将所述聚合物中间体和水解剂 混合均匀后,将其转移至塑料袋中密封,然后在恒温烘箱中进行水解反应,需要注意的是, 密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,并注意水解时密封袋不 要破裂。
[0066] 水解反应完成后,本发明优选将所述水解的产物在烘箱中恒温干燥,得到缔合聚 合物。在本发明中,所述干燥的温度优选为90~100°C,更优选为95°C ;所述干燥的时间优选 为0.5~2小时,更优选为1~1.5小时。
[0067] 本发明测试了本发明中缔合聚合物的溶解时间,测试方法:溶剂为总矿化度为5.5 万水,Ca2+、Mg 2+离子总浓度为2500mg/L的模拟盐水,溶解温度为50°C,聚合物母液浓度为 5000mg/L,采用观察法考察聚合物完全溶解时间。结果表明,本发明中的缔合聚合物的溶解 时间在1.5~3.0小时之间。
[0068] 本发明测试了本发明中缔合聚合物的增粘性,测试方法:溶剂为总矿化度为5.5万 水,Ca2+、Mg 2+离子总浓度为2500mg/L的模拟盐水,目标液测试温度为90°C,采用布氏粘度计 DV-ΙΠ 在剪切速率为7.34JT1下测试。结果表明,本发明中的缔合聚合物在90°C、总矿化度为 5.5万、钙镁离子浓度为2500mg/L条件下,仍具有良好的增粘性,当聚合物浓度2 2000mg/L, 聚合物粘度值>50mPa · s。
[0069] 本发明提供了一种烷基季铵盐单体,具有式1所示结构,式1中,Ri为亚芳基,R为C8 ~C20的烷基,X为卤素。本发明中的烷基季铵盐单体可聚合基团为丙烯酰胺基团上的双键, 活性相对较高,在共聚过程中具有较高的转化率,更有利于构建超分子溶液结构;同时分子 结构中除常规的长链烷基外,还引入了苯环结构,该种结构具有大的空间位阻和刚性,利于 抑制分子内缔合作用,使得主链分子结构更为舒展,具有更佳的增粘性能,聚合物溶液具备 更优异的耐温抗盐性能。
[0070] 为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的一种烷基季铵盐单体、 其制备方法和缔合聚合物进行详细描述,但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。 [0071 ]实施例1. (4-丙烯酰胺基)苯基十二烷基二甲基溴化铵的合成
[0072]步骤1:在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗以及氮气保护装置的四 颈瓶中按照η(N,N-二甲基对苯二胺):η(二甲基甲酰胺DMF) = 1:2,加入102.5g N,N-二甲基 对苯二胺和110. 〇9g DMF,再加入15.0g碳酸钠粉末(作为缚酸剂,与产物之一HC1反应,促进
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