一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法

摘要

一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法，以丙烯酰胺和功能单体为聚合单体，以醇水混合液为反应溶剂，在引发剂和分散剂的存在下，通过分散聚合的方式聚合，离心、干燥后得到成品。本发明的制备方法简单，制备得到的驱油剂不仅具有优异的抗盐耐温性更具有分子量大、杂质少、速溶等优点。

权利要求

1.一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法，其特征在于：以丙烯酰胺和功能单体为聚合单体，以醇水混合液为反应溶剂，在引发剂和分散剂的存在下，通过分散聚合的方式聚合，离心、干燥后得到成品；

所述功能单体为对苯乙烯磺酸钠或苯乙烯；

所述醇水混合液为体积百分浓度70-75％的叔丁醇水溶液或体积百分浓度70-75％的乙醇水溶液；

所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇，加入量为聚合单体质量的4-6％。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于按以下步骤操作：将丙烯酰胺、功能单体和分散剂加入到醇水混合液中并搅拌均匀，在氮气气氛中加入引发剂，于70-75℃搅拌反应6-7小时，然后离心分离除去溶剂得不溶物，用无水乙醇洗提不溶物，再于50℃真空干燥4小时，最后粉碎至粒径2-5nm的粉末即得成品；

所述丙烯酰胺的加入量为所述醇水混合液质量的10-25％，所述功能单体的加入量为所述丙烯酰胺质量的10-15％。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为水溶性过氧类引发剂或偶氮类引发剂，加入量为聚合单体质量的0.25-0.30％。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸钾。

说明书

一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法

一、技术领域

[0001] 本发明涉及一种大分子量驱油剂的制备方法，具体地说是一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法。二、背景技术

[0002] 水溶液聚合是聚丙烯酰胺类驱油剂工业化生产最主要也是早采用的方法。该种方法以水为溶剂，体系纯净，且聚合工艺简单易行，容易掌握。由于上述诸多优点，水溶液聚合工艺至今仍被人们广泛采用，是丙烯酰胺单体的主要聚合方法。但随着聚丙烯酰胺(PAM)应用不断推广，水溶液聚合制备的PAM不足之处也日渐暴露出来，主要存在有以下缺点：

[0003] 1、操作费用高，生产过程中一次性投资大；

[0004] 2、干燥过程中产品易产生水不溶物；

[0005] 3、破碎过程中易产生粉尘，对操作者身体健康产生危害；

[0006] 4、产品在工业使用过程中存在着溶解慢，耗时长。并在高机械搅拌剪切作用下分子链会发生降解。特别是在高矿化度和低温环境下溶解更慢，因此事先必需配备专门的干粉溶解装置。三、发明内容

[0007] 本发明是为了避免上述现有技术的不足之处，提供一种分子量大、杂质少、速溶及制备方法简单的大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法。

[0008] 本发明采用分散聚合法制备丙烯酰胺-对苯乙烯磺酸钠共聚物(P(AM-SSS))和丙烯酰胺-苯乙烯共聚物(P(AM-St))。

[0009] 分散聚合是最由英国ICI公司于20世纪70年代初首先提出来的一种新型聚合方法，该种聚合方式的特征是反应开始前为均相体系，单体、分散剂和引发剂都溶解在介质中，而后生成的聚合物却不溶于反应介质，借助于分散剂的空间位阻作用、微交联作用或电荷相互作用使后生成的聚合物粒子稳定地分散于介质中，这种聚合方法就定义为分散聚合，也有称为特殊类型的沉淀聚合。

[0010] 分散聚合兼备溶液聚合和乳液聚合两种特性，工艺简单且能制备出小粒径、大分子量的聚合物微球，故而产品具有速溶性。同时分散聚合的产品是通过高速离心分离而出，其间有溶剂多次洗提，产品相对于溶液聚合干燥所的来说更纯洁、更快捷。

[0011] 本发明解决技术问题采用如下技术方案：

[0012] 本发明一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法的特点在于：以丙烯酰胺和功能单体为聚合单体，以醇水混合液为反应溶剂，在引发剂和分散剂的存在下，通过分散聚合的方式聚合，离心、干燥后得到成品。

[0013] 本发明一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法的特点也在于按以下步骤操作：

[0014] 将丙烯酰胺、功能单体和分散剂加入到醇水混合液中并搅拌均匀，在氮气气氛中加入引发剂，于70-75℃搅拌反应6-7小时，然后离心分离除去溶剂得不溶物，用无水乙醇洗提不溶物，再于50℃真空干燥4小时，最后粉碎至粒径2-5nm的粉末即得成品。

[0015] 所述丙烯酰胺的加入量为所述醇水混合液质量的10-25％，所述功能单体的加入量为所述丙烯酰胺质量的10-15％。

[0016] 本发明一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法的特点也在于：所述功能单体为磺酸基水溶性单体或疏水性单体。

[0017] 本发明一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法的特点也在于：所述功能单体为对苯乙烯磺酸钠或苯乙烯。

[0018] 本发明一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法的特点也在于：所述醇水混合液为体积百分浓度70-75％的叔丁醇水溶液或体积百分浓度70-75％的乙醇水溶液。

[0019] 本发明一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法的特点也在于：所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇，加入量为聚合单体质量的4-6％。

[0020] 本发明一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法的特点也在于：所述的引发剂为水溶性过氧类引发剂或偶氮类引发剂，加入量为聚合单体质量的0.25-0.30％。

[0021] 本发明一种大分子量抗盐耐温性二元聚合物驱油剂的制备方法的特点也在于：所述的引发剂为过硫酸钾或2，2-偶氮双(2-脒唑啉丙烷)盐酸盐。

[0022] 本发明中丙烯酰胺(AM)与对苯乙烯磺酸钠(SSS)的聚合反应方程式如下：

[0023]

[0024] 本发明中丙烯酰胺(AM)与苯乙烯(St)的聚合反应方程式如下：

[0025]

[0026] 检测方法：

[0027] 1、分子量测定

[0028] 按GB12005.3-1989规定，在30℃1mol/LNaCl溶剂中，用一点法测定P(AM-SSS)特性粘度，用GB/T12005.10-1992提供的公式计算粘均分子量

[0029] 一般聚合油驱油剂的分子量都在千万以上，本发明制备的聚丙烯酰胺类驱油剂分子量在2.5-3千万。

[0030] 2、表观粘度测定

[0031] 使用LV-DV II+型旋转粘度计在30℃和90℃下测定共聚物盐溶液表观粘度[0032] 3、溶解时间按GB2005.8-89测定。

[0033] 与已有技术相比本发明的有益效果体现在：

[0034] 1、本发明采用分散聚合的方法，制备得到的大分子聚合物粒径在1-2nm，而最终产品粉碎粒径在2nm以上，因此破碎过程中不会破坏分子链，产品分子量不受影响。

[0035] 2、本发明产品后处理阶段是由高速离心机离心，无水乙醇多次洗提所制，所以相对于溶液聚合法生产的聚丙烯酰胺而言杂质含量少。

[0036] 3、本发明后处理阶段高速离心过程中，水分与聚合物基本脱离，相对于溶液聚合法生产的聚丙烯酰胺产品，该产品无需高温长久烘干，降低了产品热变质的概率。

[0037] 4、本发明制备的产品是由粒径在1-2nm的微粒积聚而成，相对于其他产品而言，该产品具有速溶特性，即用即溶，无需配备专门的干粉溶解装置。

[0038] 四、说明书附图

[0039] 图1是本发明制备的丙烯酰胺-对苯乙烯磺酸钠共聚物(P(AM-SSS))的红外谱图。

[0040] 图2是本发明制备的丙烯酰胺-苯乙烯共聚物(P(AM-St))的红外谱图。五、具体实施方式

[0041] 实施例1：

[0042] 在搪瓷反应釜中加入30L去离子水(电导小于2.00μs/cm)和70L叔丁醇，搅拌下加入1.1kg聚乙烯吡咯烷酮，搅拌20分钟后依次缓慢加入25kg丙烯酰胺和2.5kg对苯乙烯磺酸钠，搅拌1-2小时直至待溶液均匀透明。

[0043] 从反应釜底部通入高纯度氮气进行除氧，通氮30分钟后加入过硫酸钾68.8g，继续通氮，15分钟后停止氮气。釜内物料升温至75℃，6小时后聚合结束。之后经离心除去溶剂得不溶物，用无水乙醇洗提不溶物，重复离心、洗提3次后得白色固体状聚合物，将聚合物于50℃真空干燥4小时，最后粉碎至粒径2-5nm的粉末即得成品。

[0044] 本实施例制备的产品分子量为2.53千万，溶解时间为45分钟。用矿化度为16000mg/L的盐溶液(蒸馏水、NaCl、CaCl2、MgCl2配制总矿化度为16000mg/L的标准盐水
2+ 2+ + -
溶液，其中Ca 为2000mg/L、Mg 为1000mg/L，其余为Na、Cl。)和本实施例制备得到的驱油剂配置成质量浓度为1500mg/L的聚合物溶液，于30、90℃下测其溶液表观浓度并对比普通水溶液聚合法制备的聚合物驱油剂-水解型聚丙烯酰胺驱油剂(HPAM)，各项数据如表1所示：

[0045] 表1P(AM-SSS)，HPAM 2种聚合物溶液的表观黏度与温度的关系

[0046]

[0047] 聚合物浓度：1500mg/L；盐溶液矿化度：16000mg/L ηa：表观粘度[0048] 实施例2：

[0049] 在搪瓷反应釜中加入30L去离子水(电导小于2.00μs/cm)，再加入75L乙醇。搅拌加入1.41kg聚乙烯醇，搅拌10分钟后依次缓慢加入20kg丙烯酰胺和3.5kg苯乙烯，搅拌1-2小时直至待溶液均匀透明。

[0050] 从反应釜底部通入高纯度氮气进行除氧。通氮30分钟后加入过70.5g 2，2-偶氮双(2-脒唑啉丙烷)盐酸盐，继续通氮，15分钟后停止氮气。釜内物料升温至70℃，7小时后聚合结束。之后经离心除去溶剂得不溶物，用无水乙醇洗提不溶物，重复离心、洗提2次后得白色固体状聚合物，将聚合物于50℃真空干燥4小时，最后粉碎至粒径2-5nm的粉末即得成品。

[0051] 检测得产品溶解时间56分钟，分子量为2.87千万，表观粘度为26.4mpa.s。

[0052] 本实施例制备的产品分子量为2.87千万，溶解时间为56分钟。用矿化度为16000mg/L的盐溶液(蒸馏水、NaCl、CaCl2、MgCl2配制总矿化度为16000mg/L的标准盐水
2+ 2+ + -
溶液，其中Ca 为2000mg/L、Mg 为1000mg/L，其余为Na、Cl。)和本实施例制备得到的驱油剂配置成质量浓度为1500mg/L的聚合物溶液，于30、90℃下测其溶液表观浓度并对比普通水溶液聚合法制备的聚合物驱油剂-水解型聚丙烯酰胺驱油剂(HPAM)，各项数据如表2所示：

[0053] 表2P(AM-St)，HPAM 2种聚合物溶液的表观黏度与温度的关系

[0054]

[0055] 聚合物浓度：1500mg/L；盐溶液矿化度：16000mg/L ηa：表观粘度[0056] 实施例3：

[0057] 在搪瓷反应釜中加入25L去离子水(电导小于2.00μs/cm)，再加入75L叔丁醇。搅拌加入0.69kg聚乙烯吡咯烷酮，搅拌20分钟后依次缓慢加入10kg丙烯酰胺和1.5kg对苯乙烯磺酸钠，搅拌1-2小时直至待溶液均匀透明。

[0058] 从反应釜底部通入高纯度氮气进行除氧。通氮30分钟后加入2，2-偶氮双(2-脒唑啉丙烷)盐酸盐34.5g，继续通氮，15分钟后停止氮气。釜内物料升温至70℃，7小时后聚合结束。之后经离心除去溶剂得不溶物，用无水乙醇洗提不溶物，重复离心、洗提3次后得白色固体状聚合物，将聚合物于50℃真空干燥4小时，最后粉碎至粒径2-5nm的粉末即得成品。

[0059] 本实施例制备的产品分子量为2.63千万，溶解时间为50分钟，并用矿化度为16000mg/L的盐溶液(蒸馏水、NaCl、CaCl2、MgCl2配制总矿化度为16000mg/L的标准盐水
2+ 2+ + -
溶液，其中Ca 为2000mg/L、Mg 为1000mg/L，其余为Na、Cl。)和本实施例制备得到的驱油剂配置成质量浓度为1 500mg/L的聚合物溶液，于30、90℃下测其溶液表观浓度，并对比普通水溶液聚合法制备的聚合物驱油剂-水解型聚丙烯酰胺驱油剂(HPAM)，各项数据如表
3所示：

[0060] 表3P(AM-SSS)，HPAM 2种聚合物溶液的表观黏度与温度的关系

[0061]

[0062] 聚合物浓度：1 500mg/L；盐溶液矿化度：16 000mg/L ηa：表观粘度[0063] 同一矿化度下，自制产品溶液的表观粘度高于普通聚合物驱油剂HPAM溶液的表观粘度，粘度的提高表明了自制产品在抗盐方面优于HPAM；同一温度下，自制产品溶液的表观粘度也高于普通聚合物驱油剂HPAM溶液的表观粘度，同样表明了自制P(AM-St)在耐温方面优于HPAM。

[0064] 用Nicolet公司MAGNA-IR750型傅里叶变换红外光谱仪测定产物P(AM-SSS)和-1P(AM-St)的FTIR谱图，见图1、图2。从图1可看出，3370cm 处的吸收峰归属于NH2基团-1 -1
中N-H键的伸缩振动；2885cm 处的吸收峰归属于饱和C-H键的伸缩振动；1668cm 处的吸-1
收峰归属于酰胺基中C＝O键的伸缩振动；1499cm 处的吸收峰归属于亚甲基中C-H键的-1 -1
弯曲振动；1160，1036cm 处的吸收峰归属于芳基磺酸盐中SO2-O键的伸缩振动；在828cm-1
处出现了苯环中1，4-二取代的特征吸收峰；697cm 处的吸收峰归属于多个亚甲基的面内摇摆振动。FTIR的表征结果显示，合成的产物为P(AM-SSS)。

[0065] 从图2可看出，3321cm-1处吸收峰归属于NH2基团中N-H键的伸缩振动2927cm-1处-1吸收峰归属于饱和C-H键的伸缩振动；1689cm 吸收峰归属于酰胺基中C＝O键的伸缩振-1 -1
动；1600cm 吸收峰归属于苯环伸缩振动；1453cm 处吸收峰归属于亚甲基的变形振动吸收-1 -1
峰；1316cm 吸收峰归属于C-H变形振动；1120cm 处吸收峰归属于C-C骨架振动。FTIR的表征结果显示，合成的产物为P(AM-St)。