專(zhuān)利名稱(chēng)：氧化還原引發(fā)劑體系和丙烯酰胺聚合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化還原弓I發(fā)劑體系和丙烯酰胺聚合物及其制備方法和應(yīng)用。更具體地，本發(fā)明涉及一種氧化還原自由基聚合引發(fā)劑體系，使用該氧化還原自由基聚合物引發(fā)劑體系的丙烯酰胺聚合物的制備方法，由該方法制備的丙烯酰胺聚合物及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著油田開(kāi)采難度的加大，以聚丙烯酰胺溶液為代表的聚合物驅(qū)油劑在油田一類(lèi)、二類(lèi)油藏的三次采油中有著優(yōu)異的表現(xiàn)，為油田穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。隨著一類(lèi)、二類(lèi)油藏可采儲(chǔ)量的逐漸減少，三類(lèi)油藏(指溫度為80-95°C且礦化度為 1乂104!^/1的油藏)的開(kāi)采勢(shì)在必行，但其苛刻的地質(zhì)條件對(duì)聚丙烯酰胺驅(qū)油劑在高溫、高鹽下的耐受性提出了更高的要求。工業(yè)上的應(yīng)用推動(dòng)了聚丙烯酰胺的研發(fā)熱潮，其中提高聚丙烯酰胺的分子量并增強(qiáng)聚丙烯酰胺的耐溫抗鹽性能是目前研究的主攻方向。丙烯酰胺水溶液聚合具有三大特點(diǎn)(1)反應(yīng)速度快；( 放熱量大；以及(3)形成的產(chǎn)物凝膠導(dǎo)熱性差。實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，多采用釜式水溶液聚合來(lái)生產(chǎn)聚丙烯酰胺。釜式聚合工藝的設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，是目前國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)陰離子型聚丙烯酰胺的首選。由于工業(yè)上釜式聚合規(guī)模大，在聚合的過(guò)程中又不采取冷卻措施，聚合物的邊界部分所占比例很小， 可以看作“絕熱聚合”，體系內(nèi)的溫度隨聚合反應(yīng)的進(jìn)行顯著升高。然而，一般而言，自由基聚合反應(yīng)中，溫度直接影響反應(yīng)速度和產(chǎn)品質(zhì)量，溫度越高，聚合反應(yīng)速度越快，得到的聚合物的分子量越低。因此，在丙烯酰胺的釜式聚合反應(yīng)中，提高聚丙烯酰胺的分子量的關(guān)鍵之一是選擇初始引發(fā)溫度低且活性高的引發(fā)劑體系。然而，使用現(xiàn)有的引發(fā)劑體系進(jìn)行丙烯酰胺的聚合很難獲得具有更高分子量的聚丙烯酰胺，更重要的是，使用現(xiàn)有的引發(fā)劑體系進(jìn)行丙烯酰胺的聚合不能獲得即使在高溫下且高礦化度的水中仍然具有高的表觀粘度的聚丙烯酰胺。因此，針對(duì)聚丙烯酰胺工業(yè)化釜式聚合的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)新型的初始引發(fā)溫度低的引發(fā)體系，在保證高單體轉(zhuǎn)化率的同時(shí)，使體系中大部分反應(yīng)在低溫范圍內(nèi)平緩進(jìn)行，從而獲得更高分子量、在高溫下且高礦化度的水中仍然具有高的表觀粘度的聚丙烯酰胺是一個(gè)亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服使用現(xiàn)有的氧化還原引發(fā)體系進(jìn)行丙烯酰胺的聚合很難獲得具有更高的分子量、在高溫下且高礦化度的水中仍然具有高的表觀粘度的丙烯酰胺聚合物的不足，提供一種氧化還原引發(fā)劑體系和丙烯酰胺聚合物及其制備方法和在聚合物驅(qū)油劑中的應(yīng)用，使用該氧化還原引發(fā)劑體系進(jìn)行聚合不僅能夠得到具有更高的分子量的丙烯酰胺聚合物，而且該丙烯酰胺聚合物在高溫下、高礦化度的水中具有高的表觀粘度。本發(fā)明提供一種氧化還原弓I發(fā)劑體系，該氧化還原弓I發(fā)劑體系含有過(guò)硫酸鹽和亞硫酸鹽，其中，所述氧化還原引發(fā)劑體系還含有式I所示的化合物，
權(quán)利要求
1.一種氧化還原引發(fā)劑體系，該氧化還原引發(fā)劑體系含有過(guò)硫酸鹽和亞硫酸鹽，其特征在于，所述氧化還原引發(fā)劑體系還含有式I所示的化合物，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化還原引發(fā)劑體系，其中，所述氧化還原引發(fā)劑體系中，所述過(guò)硫酸鹽的含量為4-85重量％，所述過(guò)硫酸鹽、亞硫酸鹽和式I所示的化合物的重量比為 1 0.1-10 0. 1-10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化還原引發(fā)劑體系，其中，式I中，R為H、CH3,C2H5, NH2、(CH2) 2NH2 ^P (CH2)2NH2 中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化還原引發(fā)劑體系，其中，所述亞硫酸鹽為亞硫酸銨、 亞硫酸鉀、亞硫酸鈉、亞硫酸氫銨、亞硫酸氫鉀和亞硫酸氫鈉中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化還原引發(fā)劑體系，其中，所述過(guò)硫酸鹽為過(guò)硫酸銨、 過(guò)硫酸鉀和過(guò)硫酸鈉中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化還原引發(fā)劑體系，其中，所述亞硫酸鹽為亞硫酸氫鈉，所述過(guò)硫酸鹽為過(guò)硫酸銨，式I所示的化合物為
7.一種丙烯酰胺聚合物的制備方法，該方法包括在引發(fā)劑和無(wú)機(jī)堿的存在下，將丙烯酰胺和耐溫抗鹽單體在水中進(jìn)行聚合，其特征在于，所述引發(fā)劑含有權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的氧化還原弓I發(fā)劑體系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在引發(fā)劑和無(wú)機(jī)堿的存在下，將丙烯酰胺和耐溫抗鹽單體在水中進(jìn)行聚合的方法包括將式I所示的化合物和無(wú)機(jī)堿與含有所述丙烯酰胺和耐溫抗鹽單體的水溶液混合，在惰性氣體保護(hù)下，將所述亞硫酸鹽和過(guò)硫酸鹽與得到的混合物混合后進(jìn)行聚合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述引發(fā)劑還含有水溶性偶氮系引發(fā)劑，以100 重量份丙烯酰胺為基準(zhǔn)，所述水溶性偶氮系引發(fā)劑的量為0. 0005-0. 05重量份。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在引發(fā)劑和無(wú)機(jī)堿的存在下，將丙烯酰胺和耐溫抗鹽單體在水溶液中進(jìn)行聚合的方法包括將式I所示的化合物、無(wú)機(jī)堿和水溶性偶氮類(lèi)引發(fā)劑與含有所述丙烯酰胺和耐溫抗鹽單體的水溶液混合，在惰性氣體保護(hù)下，將所述亞硫酸鹽和過(guò)硫酸鹽與得到的混合物混合后進(jìn)行聚合。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，所述水溶性偶氮系引發(fā)劑為2，2’-偶氮 (2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、2，2’ -偶氮(2-咪唑啉丙烷)二鹽酸鹽和4，4’ -偶氮雙(4-氰基戊酸)中的一種或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或10所述的方法，其中，以100重量份所述丙烯酰胺為基準(zhǔn)， 所述耐溫抗鹽單體的量為5-400重量份，所述氧化還原引發(fā)劑體系中的過(guò)硫酸鹽的量為 0. 001-0. 1重量份，所述無(wú)機(jī)堿的量為0. 05-80重量份，水的量為100-4000重量份。
13.根據(jù)權(quán)利要求7、8和10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述耐溫抗鹽單體為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N- 二甲基丙烯酰胺中的一種或多種。
14.根據(jù)權(quán)利要求7、8和10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述無(wú)機(jī)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉中的一種或多種。
15.根據(jù)權(quán)利要求7、8和10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述聚合起始溫度為 0-20°C，所述聚合的時(shí)間為3-10小時(shí)。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，該方法還包括將得到的產(chǎn)物在50-80°C下進(jìn)行熟化。
17.一種丙烯酰胺聚合物，該丙烯酰胺聚合物是通過(guò)權(quán)利要求7-16中任意一項(xiàng)所述的方法制備的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的丙烯酰胺聚合物，其中，濃度為1500毫克/升且礦化度為 10000mg/L的丙烯酰胺聚合物的水溶液在95°C的表觀粘度為20-30mPa · s。
19.權(quán)利要求17或18所述的丙烯酰胺聚合物在聚合物驅(qū)油劑中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氧化還原引發(fā)劑體系，該氧化還原引發(fā)劑體系包括過(guò)硫酸鹽和亞硫酸鹽，其中，所述氧化還原引發(fā)劑體系還含有式I所示的化合物，式I中，R為H、碳原子數(shù)為1-5的直鏈或支鏈烷基、碳原子數(shù)為1-5的氨基烷基以及NH2中的一種。本發(fā)明還提供了一種丙烯酰胺聚合物及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的該氧化還原引發(fā)劑體系的初始引發(fā)溫度低，并且能夠獲得高分子量且在溶液中具有高的表觀粘度的丙烯酰胺聚合物。
文檔編號(hào)C08F226/10GK102453116SQ20101052626
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者伊卓, 劉希, 劉曉光, 李勇, 杜凱, 林蔚然, 祝綸宇, 計(jì)文希, 趙方園, 魏小林, 黃鳳興 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院