一種耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物及其制備方法。采用乳液聚合的方法，以水為溶劑，以十二烷基硫酸鈉為乳化劑，以過硫酸銨和四甲基乙二胺氧化還原體系為引發(fā)劑，以四羥甲基甘脲為支化中心與單體丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在一定的溫度、pH下共聚得到支化聚合物。該合成反應(yīng)條件溫和、原料易得，成本低廉，單體轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物處理方便，得到的支化聚合物相比線型聚合物具有良好的耐溫抗剪切性能。在油田開發(fā)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
【專利說明】一種耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物及其制備方法，該支化聚合物能極大提高聚合物的粘度及耐高溫抗剪切性能，屬于水溶性高分子合成【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]為改善聚合物的耐高溫抗剪切性能，滿足日益嚴(yán)苛的油藏條件進(jìn)行聚合物驅(qū)、復(fù)合驅(qū)及其他增產(chǎn)措施(如堵水、調(diào)剖及深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)等)的需要，國內(nèi)外對驅(qū)油聚合物進(jìn)行了大量探索。目前，新型驅(qū)油用聚合物的研究己取得較大進(jìn)展，己開發(fā)了締合型聚合物、支化聚合物、具有“反聚電解質(zhì)效應(yīng)”的兩性離子聚合物和支化聚合物等多種類型的聚合物，并相繼投入油田生產(chǎn)應(yīng)用。其中，利用支化聚合物驅(qū)油具有較高的潛在應(yīng)用價值。
[0003]支化聚合物較線型聚合物具有更高的粘彈性、粘度及耐溫抗剪切性能，其原因在于線型聚合物在高速剪切和高溫降解時長鏈發(fā)生鏈斷裂，分子量降低，極易造成粘度及粘彈性降低，而支化聚合物由于存在大量支化點，在高速剪切及高溫降解時，其發(fā)生鏈斷裂既可以形成較短的線型分子鏈也 可以形成次級支化結(jié)構(gòu)，因此具有更好的耐溫抗剪切性能。
[0004]通常情況下，支化聚合物可由陰離子聚合、多官能化合物交聯(lián)、多官能中心聚合及聚合物改性的方法得到。多官能度支化中心聚合是指以多官能度化合物作為支化中心由此聚合得到支化聚合物，常用的支化中心多含有氨基、亞氨基、鹵基和羥基等。其中，利用多羥基化合物作為支化中心進(jìn)行反應(yīng)得到支化聚合物是一種有效手段。
[0005]利用多羥基化合物作為支化中心反應(yīng)得到支化聚合物領(lǐng)域已經(jīng)有許多工作，但大多停留在理論研究層面，普遍分子量較低，粘度不高，難以在油田驅(qū)油中大規(guī)模應(yīng)用。Ray Gunawidjaja等人以含有多個端羥基的低聚多面體倍半硅氧烷(POSS)為中心合成了支化兩親化合物，他們利用該聚合物上含有的多個羥基與異氰酸酯反應(yīng)得到支化度較高具有良好界面自組裝性能的支化聚合物，但由于合成的支化聚合物分子量普遍較低(低于3萬)，因此其研究雖然具有良好的截面特性，但難以在實際生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。參見 Ray Gunawidjaja, Feifei Huang, Maryana Gumenna, Nina Klimenko,Grady A.Nunnery, Valery Shevchenko, Rina Tannenbaum andVladimir V.Tsukruk.Bulk and Surface Assembly of Branched Amphiphilic PolyhedralOligomerSilsesquioxane Compounds.Langmuirj 2009， 25 (2):1196 - 1209 。Jun-Sheng Wang等人以含端羥基的三(2_輕乙基)鄰苯甲酸酯為中心合成了流滴性支化聚酯。該支化聚合物的熱分析測試表明其在350°C首次出現(xiàn)失重峰，表現(xiàn)出良好的耐溫性。但該類聚合物特性粘度較低普遍小于IdL/g，其分子量不超過10萬，因此難以在對粘度具有很強(qiáng)依賴性的釆油中大范圍應(yīng)用。參見Jun-Sheng Wang, Ha1-Bo ZhaojXin-Guo Ge， Yun Liuj Li Chen, De-Yi Wang and Yu-ZhongWang.NovelFlame-Retardant and Antidripping Branched Polyesters PreparedviaPhosphorus-Containing 1nic Monomer as End-Capping Agent..1nd.Eng.Chem.Res.， 2010， 49:4190 - 4196.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物及其制備方法。
[0007]本發(fā)明選擇多羥基化合物為支化劑，通過自由基聚合制備高分子量的支化水溶性聚合物，該聚合物具有良好的耐高溫、抗剪切性能，在石油開采中有較好的應(yīng)用前景。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物，該水溶性支化聚合物是由以下單體通過乳液聚合反應(yīng)的方法得到；
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物，該水溶性支化聚合物是由以下單體通過乳液聚合反應(yīng)的方法得到；
2.一種耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物的制備方法，步驟如下: (1)將十二烷基硫酸鈉加入水中，室溫下攪拌至完全溶解形成穩(wěn)定乳液，十二烷基硫酸鈉投料量為0.01~1.5mol/L ； (2)向步驟(1)制得的體系加入單體丙烯酰胺，室溫下攪拌至溶解，單體丙烯酰胺投料比為65~95mol% ； (3)向步驟(2)制得的體系加入單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，室溫下攪拌至溶解，單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸投料比為4~35mol% ； (4)向步驟(3)制得的體系加入單體四羥甲基甘脲作為支化劑，室溫下攪拌至溶解，單體四羥甲基甘脲投料比為0.5~3mol% ； (5)將步驟(4)制得的體系用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)pH至6~10，然后加入催化劑過硫酸銨，攪拌溶解后置于10~35°C水浴中，攪拌通氮氣半小時，過硫酸銨加入量為0.6~4.8mmol/L,以步驟(4)制得的體系總體積為標(biāo)準(zhǔn)； (6)向步驟(5)制得的體系加入四甲基乙二胺，攪拌溶解后，攪拌通氮氣10分鐘，四甲基乙二胺加入量為0.6~4.8mmol/L,以步驟(5)制得的體系總體積為標(biāo)準(zhǔn)；在20~65°C反應(yīng)2~12h，即得耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)中十二烷基硫酸鈉投料量為0.05~0.15mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物的制備方法，其特征在于所述的步驟(2)中單體丙烯酰胺投料比為75~85mol%，特別優(yōu)選，78~82mol%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物的制備方法，其特征在于所述的步驟(3)中單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸投料比為15~25mol%，特別優(yōu)選，18 ~22mol%0
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物的制備方法，其特征在于所述的步驟(4)中單體四羥甲基甘脲投料比為lmol%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物的制備方法，其特征在于所述的步驟(5)中pH調(diào)至6.5~8，特別優(yōu)選為7.5。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物的制備方法，其特征在于所述的步驟(5)中所述的過硫酸銨加入量為1.2mmol/Lo
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物的制備方法，其特征在于所述的步驟(6)中四甲基乙二胺加入量為1.2mmol/L ;反應(yīng)溫度為30~40°C，特別優(yōu)選的反應(yīng)溫度為35°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫且抗剪切的水溶性支化聚合物的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的丙烯酰胺與步驟(3)中所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的總濃度為 0.2 ~lmol/Lo
【文檔編號】C08F2/26GK103665259SQ201310683285
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】譚業(yè)邦, 辛海鵬, 王小金 申請人:山東大學(xué)