专利名称：一种含脂肪叔胺基团的大分子及其制法和在驱油剂中应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及三次采油领域，具体涉及一种含脂肪叔胺基团的大分子合成及其在制 备长支链结构高分子量耐温抗盐聚丙烯酰胺中的应用。
背景技术：
聚丙烯酰胺是一类多用途的水溶性高分子，在造纸工业、纺织工业、冶金、选矿以 及污水处理上有着广泛的应用。近年来，随着油田开采难度的加大，以聚丙烯酰胺溶液为代 表的聚合物驱油剂在三次采油中有着优异的表现，为油田稳产、增产发挥了重要作用。工业 上的应用也带动了聚丙烯酰胺的研发热潮，以三次采油为例，基于经济效益和满足油藏地 质环境，制备高分子量和耐温抗盐型聚丙烯酰胺是目前的主攻方向。分子量的重要性在于 配制相同黏度的聚合物水溶液，分子量越高，所需聚合物用量就越少，且实际使用效果也已 经表明高分子量聚丙烯酰胺在耐盐性、抗剪切性以及提高采收率上都要明显优于普通的聚 丙烯酰胺。合成新型功能单体，包括耐温抗盐单体，两性离子单体和疏水单体，再与丙烯酰 胺共聚，通过提高功能单体的比例或者从增加分子间作用力角度提高溶液黏度，是耐温抗 盐型聚丙烯酰胺的合成思路。若要此类聚丙烯酰胺有更好的耐温抗盐效果，仍要以提高分 子量作为基础，但功能单体的纯度，溶解性能以及空间位阻效应，使多元体系聚合条件更为 复杂，产物分子量不易做大，从化学角度和物理角度出发，提高共聚物综合性能的实验构想 往往不能充分实现，因此最大程度地提高分子量是耐温抗盐型聚丙烯酰胺的研究基础。增 加分子量的一个行之有效的办法是通过实验选择合适的引发体系，好的引发体系在保障高 转化率的同时，能够控制诱导期，减小自动加速现象，使反应平稳进行。近年来，围绕聚丙烯酰胺引发体系，科研工作者在合成配方，引发机理及合成工艺 等方面做了大量工作。其中以过硫酸盐为氧化剂，以小分子叔胺为还原剂的氧化-还原引 发体系成为一个新的研究热点。丘坤元等对过硫酸盐与脂肪胺体系进行了系统研究，经自 由基捕捉与电子自旋共振波谱(ESR)测定，发现当所用的脂肪胺是伯、仲胺时，产生的是氮 自由基，若是叔胺则形成碳自由基。他们对过硫酸盐与N，N, N’，N’ -四甲基乙二胺，在室 温下引发丙烯酰胺的聚合进行了系统研究，并提出了可能引发机理。功能性引发体系不仅 可以提高聚合物的分子量，同时也可以决定产物的分子结构，为合成特殊结构聚丙烯酰胺 提供了方法。张贞浴合成了系列水溶性的脂肪叔胺基单体，将其用作还原剂与过硫酸盐组 成氧化-还原体系，引发丙烯酰胺聚合，得到具有支链结构、分子量高达上千万的聚丙烯酰 胺。该引发体系中的叔胺基单体具有双重功能，既可参与引发，又可参与聚合，因此体系引 发活性很高。在此基础上，他们还研究了将含叔胺基单体作为第二还原剂与过硫酸铵和亚 硫酸氢钠组成的三元氧化-还原引发体系，在引发丙烯酰胺聚合时，聚合诱导期可控，产物 分子量高且凝胶含量低，是个很有潜力和实用的弓I发体系。在过硫酸盐和脂肪叔胺(单体)组成的氧化-还原引发体系中，还原剂叔胺的结 构将直接影响引发体系活性，决定聚合产物分子量以及产物的分子结构。目前对于此类引 发体系的研究，还原剂还仅限为小分子叔胺，而对于多官能团的大分子叔胺尚未有研究报道。在本发明中，我们制备了含脂肪叔胺基团的大分子，将其用作还原剂，与氧化剂过硫酸 盐组成新型氧化-还原引发体系，引发丙烯酰胺聚合，合成长支链结构的高分子量耐温抗 盐型聚丙烯酰胺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对传统聚丙烯酰胺耐温抗盐性能差，以及采用耐温抗盐单体共聚方法合成聚丙 烯酰胺分子量不易做大的缺点，本发明提供一种含脂肪叔胺基团的大分子及其制备方法， 将其与过硫酸盐组成氧化-还原引发体系，在水溶液中引发丙烯酰胺与耐温抗盐单体聚 合，得到长支链结构高分子量耐温抗盐聚丙烯酰胺，产品的耐温抗盐性能较现有产品有较 大提高。本发明的产品技术方案是一种含脂肪叔胺基团的大分子，所述含脂肪叔胺基团的大分子的结构式如(1)式所示
权利要求
1. 一种含脂肪叔胺基团的大分子，其特征是 所述的含脂肪叔胺基团的大分子的结构式如(1)式所示
2.根据权利要求1所述的含脂肪叔胺基团的大分子，其特征是 (1)式中R2为酰胺基；R3为亚乙基或亚丙基。
3.根据权利要求1至2之一所述的含脂肪叔胺基团的大分子，其特征是 (1)式中m η = 1 10 100 ；所述的含脂肪叔胺基团的大分子的平均分子量为10000 200000。
4.一种权利要求1至3之一所述的含脂肪叔胺基团的大分子的制备方法， 其特征是按质量份数，原料包括脂肪叔胺基单体1份；N，N-二甲基丙烯酰胺1 10000份；引发剂0. 01 20份； 所述的脂肪叔胺基单体结构如式O)2000份；溶剂
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是 在⑵式中=R3为亚乙基或亚丙基；在第1步中，脂肪叔胺基单体N，N-二甲基丙烯酰胺溶剂=1 20 1000 60 4000。
6.根据权利要求4至5之一所述的制备方法，其特征是 在第3步中，按质量份数，还加入0. 01 20份的链转移剂；所述的链转移剂为下列中的至少一种巯基乙酸、巯基乙胺、巯基乙醇和碘乙酸。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征是 在第3步中，反应时间为6 8小时。
8.一种驱油剂的制备方法，其特征是 按质量份数，所述驱油剂的原料配方为0. 01 10份权利要求1至3之一所述的含脂肪叔胺基团的大分子或权利要求4至7之 一所述方法制备的产物，丙烯酰胺100份，耐温抗盐单体10 300份，亚硫酸氢钠0. 001 0. 1份，过硫酸盐0. 001 0. 2份，偶氮二异丁基脒盐酸盐0. 001 0. 2份，乙二胺四乙酸二 钠0. 005 1份，尿素0. 005 1份，碱10 200份，去离子水100 10000份；所述的耐温抗盐单体为下列中的至少一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基 吡咯烷酮和N，N- 二甲基丙烯酰胺；所述的过硫酸盐为下列中的至少一种过硫酸铵和过硫酸钾； 所述的碱为下列中的至少一种氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠； 所述的驱油剂的制备方法包括以下步骤第1步，将100份丙烯酰胺、10 300份耐温抗盐单体加入到反应容器中，加水溶解； 第2步，向反应容器中通入氮气，除氧20分钟以上；第3步，加入0. 001 0. 2份偶氮二异丁基脒盐酸盐，0. 001 0. 2份过硫酸盐，0. 01 10份所述含脂肪叔胺基团的大分子，0. 005 1份乙二胺四乙酸二钠，0. 005 1份尿素， 10 200份碱，调节pH值为5 14 ；第4步，进行一段聚合反应，温度为0°C 30°C，反应时间为4 12小时，优选2 6 小时；第5步，升温至35°C 50°C，进行二段聚合反应，反应时间为4 12小时，得到胶状聚 合物产物；第6步，上述产物造粒，干燥，粉碎；得到耐温抗盐长支链聚丙烯酰胺驱油剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征是在第3步之后，增加第3. 1步向反应容器中通入氮气，除氧20分钟以上；加入亚硫酸氢钠水溶液，其中亚硫酸氢钠的加入量为0.001 0. 1份。
10.根据权利要求8至9之一所述的制备方法，其特征是 所述的过硫酸盐为过硫酸铵；所述的碱为氢氧化钠；优选，在第4步，一段聚合反应时间为2 6小时； 在第5步，二段聚合反应时间为2 6小时。
11.一种根据权利要求8至10之一所述方法制备的耐温抗盐长支链聚丙烯酰胺驱油
全文摘要
一种含脂肪叔胺基团的大分子及其制备和在驱油剂中应用。涉及制备长支链结构高分子量耐温抗盐聚丙烯酰胺。本发明合成的含脂肪叔胺基团的大分子与过硫酸盐组成氧化-还原引发体系，在水溶液中引发丙烯酰胺与耐温抗盐单体聚合，得到长支链结构高分子量耐温抗盐聚丙烯酰胺，产品的耐温抗盐性能较现有产品有较大提高。本发明用于三次采油领域。
文档编号C08F4/40GK102050917SQ20091023593
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者伊卓, 刘晓光, 李勇, 杜凯, 祝纶宇, 计文希, 赵方园, 魏小林 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院