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交聯接枝共聚物及其制備方法和應用與流程

文檔序號:40388736發(fā)布日期:2024-12-20 12:11閱讀:4來源:國知局
交聯接枝共聚物及其制備方法和應用與流程

本發(fā)明涉及鉆井液處理劑,具體涉及交聯接枝共聚物及其制備方法和應用。


背景技術:

1、近年來,國外研究集中在以馬來酸酐(ma)、烯丙基磺酸鈉(as)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)等為原料的陰離子型聚合物降黏劑以及帶陽離子基團的兩性離子型聚合物降黏劑以及有機磷類降黏劑。國內鉆井液降黏劑研究同樣主要側重于天然高分子材料改性以及合成聚合物方向。

2、天然高分子改性方向上,王松等以木質素磺酸鹽和丙烯酰胺接枝共聚,經金屬離子絡合與磺化處理,制備了降黏劑pnk,抗溫達200℃以上。尉小明等通過將木質素磺酸鹽與甲醛縮合、接枝共聚、金屬離子絡合等一系列改性反應,合成了木質素類降黏劑mgac-1,抗溫可達180℃。王中華等以單寧酸為原料,以amps和aa接枝共聚,制備了單寧酸接枝共聚物,抗溫可達160℃以上。張建云等采用塔拉豆莢粉中的提取物塔拉單寧,經磺化、fe2+絡合制備了降黏劑smt-t,在180℃-220℃時降黏率可達84%以上。張黎明等用木質素磺酸和單寧萃取物與甲醛交聯,產物與fe2+絡合形成鉆井液降黏劑ftls,與傳統fcls相比,降黏性能和抗溫抗鹽性能更好。

3、合成聚合物類方向上,黃進軍等以丙烯酸、丙烯磺酸鈉、amps和陽離子單體為原料制備了一種兩性離子型降黏劑thin,抗溫可達220℃,抗鹽抗鈣性能良好,降黏效果優(yōu)于傳統的鉆井液降黏劑xy-27和fcls。王中華等以amps、丙烯酰胺、n-n-二甲基丙烯酰胺為原料,采用氧化-還原引發(fā)體系,合成了amps/dmam/am共聚物鉆井液降黏劑,具有較好的降黏性和耐溫耐鹽性,抗溫高達210℃。胡才志等用丙烯酸和異丙烯膦酸(ippa)制備的aa-ippa共聚物具有較好的降黏性能,抗溫可達200℃。龍柱等研究出了以堿法制漿廢液的amps、aa、dmdaac為原料合成鉆井液降黏劑的方法,產物抗溫達150℃。羅躍等用甲苯和丙酮為溶劑,苯乙烯、馬來酸酐為主要原料,合成了磺化苯乙烯-馬來酸酐聚合物(ssma),降黏率40%以上,抗溫150℃。廖久明等用聚1,3-二胺基-2-羥基丙烷和羥甲基膦為原料制備了一種新型有機磷降黏劑,其抗溫、抗鹽性能均優(yōu)于fcls。韶輝等以l-天冬氨酸為原料,制備了一種無毒、易降解的綠色降黏劑,也取得了較好的降黏效果,但抗溫僅為120℃。

4、國內外現有技術的鉆井液降黏劑主要分為改性天然高分子以及合成聚合物兩大類。其中,合成聚合物類降黏劑的抗溫性優(yōu)異,但難以降解,因而環(huán)保性不足;改性高分子降黏劑主要為在木質素等天然高分子上接枝丙烯酰胺類聚合物,在追求更高抗溫性的同時也犧牲了部分環(huán)保性能。目前鉆井液降黏劑存在著環(huán)保性和耐溫性難以兼顧的矛盾。傳統改性木質素、改性腐殖酸等改性天然大分子類降黏劑盡管環(huán)保性較好,但抗溫性不足,難以滿足高溫深井、超深井鉆探需要。而合成聚合物類降黏劑抗溫較高,但生物降解性差且成本高。


技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現有技術存在的鉆井液降黏劑難以兼顧環(huán)保性和耐溫性等問題,提供交聯接枝共聚物及其制備方法和應用,該交聯接枝共聚物能夠在井底高溫環(huán)境下起到優(yōu)異的降黏作用,且無毒、易降解,不會對環(huán)境造成危害,可作為降黏劑用于配制水基鉆井液。

2、為了實現上述目的,本發(fā)明第一方面提供一種交聯接枝共聚物,所述交聯接枝共聚物含有:來自木質素磺酸鹽的分子鏈a、來自原花青素的分子鏈b、來自醛類交聯劑的連接基團c、式(1)所示的結構單元d和式(2)所示的結構單元e;其中,所述分子鏈a和分子鏈b通過連接基團c連接,所述連接基團c與所述分子鏈a和分子鏈b中各自含有的苯環(huán)上的碳原子相鍵連;所述結構單元d和結構單元e接枝在所述分子鏈a和分子鏈b的羥基上;

3、

4、其中,r1、r2、r3、r4、r5和r6各自獨立地為氫或c1-c10的直鏈或支鏈烷基;

5、x為c1-c10的直鏈或支鏈亞烷基;

6、m為氫或堿金屬。

7、本發(fā)明第二方面提供一種交聯接枝共聚物的制備方法,所述制備方法包括如下步驟:

8、(1)將木質素磺酸鹽和原花青素通過醛類交聯劑進行交聯反應,得到中間產物;

9、(2)在引發(fā)劑的存在下,將所述中間產物與乙烯基單體i和乙烯基單體ii進行接枝反應,得到交聯接枝共聚物。

10、本發(fā)明第三方面提供前述的制備方法制得的交聯接枝共聚物。

11、本發(fā)明第四方面提供前述的交聯接枝共聚物在水基鉆井液中的應用;優(yōu)選地,所述交聯接枝共聚物作為鉆井液降黏劑。

12、通過上述技術方案,本發(fā)明所取得的有益技術效果如下:

13、1)本發(fā)明的交聯接枝共聚物以木質素磺酸鹽和原花青素兩種天然可降解材料作為原料,使其具有無毒、易降解性能和環(huán)境友好等特性。木質素磺酸鹽富含磺酸基,可以使產物在鉆井液的膨潤土表面形成厚的水化層,從而拆散膨潤土網架結構,降低鉆井液粘度;原花青素富含酚羥基,賦予產物在膨潤土表面強吸附性,高溫下不易解吸附。將此兩種原料有機結合后能夠使產物在高溫環(huán)境下同時具備優(yōu)異的降黏性和吸附性。

14、2)本發(fā)明通過醛類交聯劑將富含磺酸基的木質素磺酸鹽與富含酚羥基的原花青素進行適度交聯,能夠使交聯產物同時具備抗溫性、吸附性、分散性、環(huán)保性,特別適合用作水基鉆井液的抗高溫環(huán)保降黏劑;通過將交聯后的兩種天然大分子與兩種乙烯基單體接枝共聚,能夠進一步提升耐溫、耐鹽性能,并增強在膨潤土表面的吸附性能。

15、3)本發(fā)明的交聯接枝共聚物可用作水基鉆井液用降黏劑,在高溫下具有優(yōu)異的降黏性能,抗溫達180℃以上,降黏率達90%以上,生物毒性>90000mg/l,生物降解性bod5/codcr>0.28。



技術特征:

1.一種交聯接枝共聚物,其特征在于,所述交聯接枝共聚物含有:來自木質素磺酸鹽的分子鏈a、來自原花青素的分子鏈b、來自醛類交聯劑的連接基團c、式(1)所示的結構單元d和式(2)所示的結構單元e;其中,所述分子鏈a和分子鏈b通過連接基團c連接,所述連接基團c與所述分子鏈a和分子鏈b中各自含有的苯環(huán)上的碳原子相鍵連;所述結構單元d和結構單元e接枝在所述分子鏈a和分子鏈b的羥基上;

2.根據權利要求1所述的交聯接枝共聚物,其中,所述分子鏈a和分子鏈b的重量比為1:0.25-4,優(yōu)選為1:0.5-2;

3.根據權利要求1或2所述的交聯接枝共聚物,其中,所述木質素磺酸鹽選自木質素磺酸鈉、木質素磺酸鉀和木質素磺酸鈣中的一種或多種;優(yōu)選為木質素磺酸鈉和/或木質素磺酸鉀;

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的交聯接枝共聚物,其中,所述原花青素選自葡萄、山楂、花生、銀杏、羅漢柏、崖柏、藍莓和黑豆中的一種或多種的花青素提取物,優(yōu)選為葡萄和/或山楂的花青素提取物;

5.根據權利要求1-4中任意一項所述的交聯接枝共聚物,其中,所述連接基團c選自-ch2-、-ch2och2-、-ch(ch3)-、-ch(ch3)o(ch3)ch-、-ch2-ch2-中的一種或多種。

6.根據權利要求1-5中任意一項所述的交聯接枝共聚物,其中,所述醛類交聯劑為能溶于水的低級醛,優(yōu)選選自甲醛、乙醛、乙二醛和戊二醛中的一種或多種。

7.根據權利要求1-6中任意一項所述的交聯接枝共聚物,其中,所述交聯接枝共聚物的重均分子量為10000-100000g/mol,優(yōu)選為30000-80000g/mol;

8.一種交聯接枝共聚物的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括:

9.根據權利要求8所述的制備方法,其中,所述木質素磺酸鹽和原花青素的重量比為1:0.25-4,優(yōu)選為1:0.5-2;

10.根據權利要求8或9所述的制備方法,其中,所述交聯反應的條件包括:ph為3-11,優(yōu)選為4-10;溫度為60-100℃,優(yōu)選為70-90℃;時間為1-4h,優(yōu)選為1.5-3h;

11.根據權利要求8-10中任意一項所述的制備方法,其中,所述木質素磺酸鹽和原花青素的總重量與所述引發(fā)劑的重量之比為100-600:1,優(yōu)選為200-500:1。

12.根據權利要求8-11中任意一項所述的制備方法,其中,所述木質素磺酸鹽選自木質素磺酸鈉、木質素磺酸鉀和木質素磺酸鈣中的一種或多種;

13.權利要求8-12中任意一項所述的制備方法制得的交聯接枝共聚物。

14.權利要求1-7和13中任意一項所述的交聯接共聚物在水基鉆井液中的應用;優(yōu)選地,所述交聯接共聚物作為鉆井液降黏劑。


技術總結
本發(fā)明涉及鉆井液處理劑技術領域,公開了交聯接枝共聚物及其制備方法和應用。所述交聯接枝共聚物含有:來自木質素磺酸鹽的分子鏈A、來自原花青素的分子鏈B、來自醛類交聯劑的連接基團C、式(1)所示的結構單元D和式(2)所示的結構單元E;其中,所述分子鏈A和分子鏈B通過連接基團C連接,所述連接基團C與所述分子鏈A和分子鏈B中各自含有的苯環(huán)上的碳原子相鍵連;所述結構單元D和結構單元E接枝在所述分子鏈A和分子鏈B的羥基上。本發(fā)明的交聯接枝共聚物能夠在180℃高溫環(huán)境下保持優(yōu)異的降黏性能,而且無毒、易降解,不會造成環(huán)境危害。

技術研發(fā)人員:宣揚,王琳,李大奇,李勝,張杜杰
受保護的技術使用者:中國石油化工股份有限公司
技術研發(fā)日:
技術公布日:2024/12/19
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