一種可聚合單體的制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可聚合單體的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油是當(dāng)代世界最重要的能源之一，尤其在汽車工業(yè)快速發(fā)展的中國，石油的需 求量更是迅猛增長。從油層中采油一般分為3個(gè)階段：一次采油是依靠地層的自然能量 出油，米油率在30%以下；二次米油米用注水、注氣技術(shù)補(bǔ)充油類能量出油，米收率可達(dá) 40-50% ;三次采油即強(qiáng)化采油，可使采收率提高到80-85%。目前，我國強(qiáng)化采油主要依靠 化學(xué)驅(qū)，其中聚合物驅(qū)所占比例較高。國內(nèi)外的科研及生產(chǎn)實(shí)踐表明，聚合物驅(qū)是一種提高 石油采收率行之有效地方法。這類聚合物在藏油條件下，必須具有優(yōu)良的增粘性能，并且在 溫度、壓力以及鹽的作用下要有高的粘度保持率。
[0003] 目前，常用的驅(qū)油聚合物主要有兩類：一是以聚丙烯酰胺（PAM)以及部分水解聚 丙烯酰胺（HPAM)為代表的合成聚合物。但HPAM耐溫抗鹽性能不理想，油藏條件下的極限 使用溫度僅為75°C，有鹽存在時(shí)粘度劇烈下降，二價(jià)金屬離子還會(huì)使其產(chǎn)生沉淀而喪失粘 度。另外，HPAM在剪切作用下會(huì)發(fā)生分子鏈斷裂，導(dǎo)致其增粘能力降低。研究表明，HPAM的 耐熱性、抗鹽性和抗剪切性等性能較差，使其應(yīng)用條件受到限制。二是以黃胞膠為代表的生 物聚合物。黃胞膠具有一定的抗鹽耐剪切性能，但黃胞膠在高溫地層內(nèi)會(huì)發(fā)生熱氧化降解， 用于三次采油的地層溫度一般不宜高于60°C。另外黃胞膠的價(jià)格是HPAM的5倍，也限制了 它的推廣。
[0004] CN102775324A中公開了一種可聚合單體及其制備方法和應(yīng)用。然而該單體的制備 方法的缺陷主要在于制備過程中引用了化學(xué)性質(zhì)極其活潑的丙烯酰氯參加反應(yīng)，這會(huì)造成 反應(yīng)副產(chǎn)物較多，并且反應(yīng)激烈和可控性較差，從而導(dǎo)致所制備的可聚合單體的純度和收 率大大較低；同時(shí)在利用該可聚合單體制備驅(qū)油用聚合物時(shí)，純度的降低也嚴(yán)重影響了聚 合物的分子量及其性能。另外，由于丙烯酰氯的價(jià)格較高，造成該方法制備的可聚合單體的 生產(chǎn)成本較高，從而限制了該可聚合單體的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中可聚合單體的收率和純度較低、生產(chǎn)成本高以及 反應(yīng)不易控制的缺陷提供一種可聚合單體的制備方法和由該方法制備的可聚合單體在制 備聚合物驅(qū)油劑中的應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明的第一方面提供一種可聚合單體的制備方法，該方法包括以下步驟：
[0007] (1)在縮合反應(yīng)條件下，將式（I )所示的芳香二胺與通式為R-COOH的羧酸接觸， 得到式（II)所示的中間體M ;
[0008]
[0009] (2)在酰胺化反應(yīng)條件下，將所述中間體M與丙烯酸接觸，得到式（III)所示的可 聚合單體；
[0010]
[0011] 其中，n為0-5的整數(shù)，R為C5-C25的烴基。
[0012] 本發(fā)明的第二方面提供了由上述方法制備得到的可聚合單體在制備聚合物驅(qū)油 劑中的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明提供的可聚合單體的制備方法，操作簡單，反應(yīng)平緩易控制，副產(chǎn)物少，產(chǎn) 物的純度和收率較高，而且生產(chǎn)成本較低。
[0014] 由本發(fā)明提供的方法制得的可聚合單體與其他單體共聚，可得到具有高分子量、 高表觀粘度以及優(yōu)異的耐熱性能和抗鹽性能的驅(qū)油用聚合物。此外，將由本發(fā)明提供的可 聚合單體制備的用于驅(qū)油劑的聚合物與表面活性劑復(fù)配可組成復(fù)合驅(qū)油劑，由于該聚合物 與表面活性劑充分發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，使得該復(fù)合驅(qū)油劑具有較高的粘度、優(yōu)異的耐熱性能和 抗鹽性能，因此在三次采油領(lǐng)域中具有較高的應(yīng)用前景。
[0015] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明提供一種可聚合單體的制備方法，該方法包括以下步驟：
[0018] (1)在縮合反應(yīng)條件下，將式（I )所示的芳香二胺與通式為R-COOH的羧酸接觸， 得到式（II)所示的中間體M ;
[0019]
[0020] (2)在酰胺化反應(yīng)條件下，將所述中間體M與丙烯酸接觸，得到式（III)所示的可 聚合單體；
[0021]
[0022] 其中，n為0-5的整數(shù)，R為C5-C25的烴基。
[0023] 優(yōu)選地，n為0或LRSCn-C24的烴基；進(jìn)一步優(yōu)選地，R SCn-C24的烷基或Cn-C24 的烯烴基；更優(yōu)選地，R為Cn-C24的直鏈烷基或Cn-C24的直鏈單烯烴基。當(dāng)n為0時(shí)，具有 式（I )所示結(jié)構(gòu)的芳香二胺為對(duì)苯二胺；當(dāng)n為1時(shí)，具有式（I )所示結(jié)構(gòu)的芳香二胺為 對(duì)苯二甲胺。從原料易得性的角度出發(fā)，R特別優(yōu)選為十一烷基或8-十七烯基。
[0024] 需要說明的是，為區(qū)別起見，本發(fā)明將通式為R-COOH的羧酸（其中R為C5-C 25的 烴基）與胺通過脫去一分子水而得到酰胺的反應(yīng)稱為縮合反應(yīng)，將丙烯酸與胺通過脫去一 分子水而得到酰胺的反應(yīng)稱為酰胺化反應(yīng)。
[0025] 本發(fā)明對(duì)步驟（1)中所述芳香二胺與通式為R-COOH的羧酸的用量沒有特別的限 定，可以在較寬的范圍內(nèi)變動(dòng)，只要滿足能得到式（II)所示的中間體即可，優(yōu)選情況下，所 述芳香二胺與通式為R-COOH的羧酸的摩爾比可以為I :1-1. 2,進(jìn)一步優(yōu)選為I :1-1. 15。在 本發(fā)明中，通過將所述芳香二胺與通式為R-COOH的羧酸的加入比例控制在上述范圍內(nèi)以 使所述芳香二胺中的一個(gè)-NH 2與羧酸反應(yīng)，得到中間體M。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟（1)的縮合反應(yīng)條件可以為本領(lǐng)域的常規(guī)反應(yīng)條件。為了 提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或反應(yīng)產(chǎn)物的收率，優(yōu)選情況下，所述縮合反應(yīng)條件包括：反應(yīng)溫度可 以為100-150°C，優(yōu)選為120-140°C ;反應(yīng)時(shí)間可以為2-6小時(shí)，優(yōu)選為3-5小時(shí)。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，所述縮合反應(yīng)完成之后，可以將縮合反應(yīng)產(chǎn)物先提純得到所述中間 體M，然后再將提純后的中間體M與丙烯酸進(jìn)行酰胺化反應(yīng)；也可以直接將未經(jīng)提純的含有 中間體M的縮合產(chǎn)物與丙烯酸進(jìn)行酰胺化反應(yīng)。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，為了控制反應(yīng)速率，所述縮合反應(yīng)和/或酰胺化反應(yīng)在有機(jī)溶劑的 存在下進(jìn)行。所述有機(jī)溶劑的用量可以根據(jù)反應(yīng)單體的用量進(jìn)行調(diào)整，例如，步驟（1)中， 所述芳香二胺與有機(jī)溶劑的摩爾比可以為1 :5_30,優(yōu)選為I :10-25 ;所述芳香二胺與步驟 (2)中有機(jī)溶劑的摩爾比可以為1 :20-30,優(yōu)選為1 :20-25。需要說明的是，酰胺化反應(yīng)在有 機(jī)溶劑存在下進(jìn)行但并不限于在步驟（2)中加入有機(jī)溶劑，只要步驟（2)中存在有機(jī)溶劑 即可。例如，當(dāng)步驟（1)在有機(jī)溶劑存在下進(jìn)行且步驟（1)的反應(yīng)產(chǎn)物不經(jīng)分離直接用于 步驟（2)時(shí)，步驟（2)中的有機(jī)溶劑可以為步驟（1)所得反應(yīng)產(chǎn)物中的有機(jī)溶劑，而當(dāng)步驟 (1)的縮合反應(yīng)未在有機(jī)溶劑的存在下進(jìn)行時(shí)，需要在步驟（2)中加入有機(jī)溶劑。步驟（2) 中的有機(jī)溶劑用量可以根據(jù)步驟（1)中的有機(jī)溶劑的用量進(jìn)行調(diào)整。所述有機(jī)溶劑可以為 現(xiàn)有的各種能夠用作反應(yīng)介質(zhì)的物質(zhì)，例如，所述有機(jī)溶劑可以選自丙酮、乙酸乙酯、苯、二 甲苯、二氯甲烷和三氯甲烷中的一種或多種。當(dāng)步驟（1)和步驟（2)均存在有機(jī)溶劑時(shí)，步 驟（1)和步驟（2)中的有機(jī)溶劑可以相同或不同。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟（1)中的有機(jī)溶劑可以在縮合反應(yīng)結(jié)束后蒸出，