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CN105646777A - 一种疏水缔合聚合物及其制备方法 - Google Patents

一种疏水缔合聚合物及其制备方法 Download PDF

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CN105646777A CN201511020149.7A CN201511020149A CN105646777A CN 105646777 A CN105646777 A CN 105646777A CN 201511020149 A CN201511020149 A CN 201511020149A CN 105646777 A CN105646777 A CN 105646777A
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罗平亚
李华兵
张新民
郭爱民
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SICHUAN GUANGYA POLYMER CHEMICAL CO Ltd
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Abstract

本发明提供了一种疏水缔合聚合物,包括式(I)与式(II)所示的重复单元,其中,所述x:y=1:(0.001~0.06);所述A为疏水单体的单体单元;所述疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万。与现有技术相比,本发明疏水缔合聚合物包括两种单体单元,亲水单元为丙烯酰胺的单体单元,其可为疏水缔合物提供亲水性的基团,保证聚合物具有良好的水溶性;疏水单元为疏水单体的单体单元,其可为疏水缔合聚合物提供疏水侧基,保证聚合物链具有一定的疏水特性,在水中疏水基团由于疏水作用而发生聚集,形成空间网络结构,从而为溶液提供必要的粘弹性;上述两种单元共同作用,提高了疏水缔合聚合物的耐温抗盐性及抗剪切性能。

Description

一种疏水缔合聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物技术领域,尤其涉及一种疏水缔合聚合物及其制备方法。
背景技术
在油田开发应用技术中,通常需要对地层环境进行改造施工等,需要使用一定性能的流体进行传质、输送,通过向地层注入这些流体,将某些物质带入地层产生作用以改造地层环境,达到油气田开发和增产的目的。同时,相关的应用技术也要求这些流体本身也具备某些特定的性能,例如增稠性、粘弹性、减阻、渗透性、改善流度比等。其中,最常用的流体就是水溶液,它具有来源广、经济、便于施工等优点,通过向水中加入天然或者合成水溶性高分子,即可获得具有以上高性能的水溶液。这类水溶性高分子具有增稠性强和良好的粘弹性,且分子链上具有很多活性基团,以便于对流体性能进行物理的、化学的改造,同时具备施工方便,用量少,成本低等诸多优点,可以为油田带来更高的经济利益。因此,这类水溶性高分子被广泛应用于油田技术中。
现有技术中,使用的水溶性高分子主要包含天然或者合成的水溶性高分子。天然高分子的产量和品质由于受到时令、地区的限制,性能稳定性不能得到保障,并且相对于合成高分子,其用量大、易生物降解,较高的水不溶物也会严重伤害地层内环境,给后期开发带来诸多新的问题。目前,合成高分子使用最广泛的是聚丙烯酰胺,虽然其各方面性能均可达到施工要求,但是在泵送过程中很容易造成机械降解,溶液粘度下降快,同时在某些高温高矿化度油藏环境下,聚丙烯酰胺不耐盐,且在高温下极易降解,从而导致各项性能大幅度下降,而在其现有分子结构的基础上已很难进一步的克服,因此,从聚合物分子结构上对其改性,以提高其抗剪切、耐温耐盐性能已是迫在眉睫。
针对上述存在的问题,研究者们在此基础上提出了水溶性疏水缔合聚合物。水溶性疏水缔合聚合物(HAWSP)是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物。在水溶液中,HAWSP浓度高于临界缔合浓度后,大分子链通过疏水缔合作用聚集,无需化学交联即形成分子间缔合动态物理交联网络,使溶液粘度大幅度提高。同时,某些表面活性剂的加入也会增强聚合物分子链间的疏水作用,使得分子间缔合动态物理交联网络强度增大,HAWSP与表面活性剂溶液中存在的超分子物理交联网络也使得这种溶液具有冻胶的特性,从而提供良好的粘弹性。此外,该超分子动态物理交联网络具有在高剪切速率下破坏而在低剪切速率下又可逆恢复的特点,使得其性能稳定,且具备优异的耐温、耐盐性,良好的剪切稀释性、粘弹性等。这些优异的性能均表明疏水缔合聚合物具有作为替代现行普通油田用水溶性高分子的潜力。
本发明考虑提供一种新的疏水缔合物聚合物。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种新的耐盐性能较好的疏水缔合物聚合物及其制备方法。
本发明提供了一种疏水缔合聚合物,包括式(I)与式(II)所示的重复单元:
其中,所述x:y=1:(0.001~0.06);所述A为疏水单体的单体单元;所述疏水单体选自N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯、氟取代的甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种;所述疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万。
优选的,所述N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酸烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、丙烯酸聚氧乙烯烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯与氟取代的甲基丙烯酸烷基酯中烷基的碳原子数各自独立地为4~40。
优选的,所述疏水单体选自2-(N-乙基全氟磺酸胺)甲基丙烯酸乙酯、2-(N-乙基全氟辛烷)甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、N-十二烷基丙烯酰胺、N-十六烷基丙烯酰胺、N-苯乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基二十五烷基磺酸钠、N-辛基丙酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基二十二烷基磺酸钠、N-十四烷基丙烯酰胺、N,N-二辛基丙烯酰胺、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十四酯、[(1-萘基)甲基]丙烯酰胺、2-(1-乙酰胺萘)丙烯酸乙酯、N-[(1-芘基磺酰胺)乙基]丙烯酰胺、十六烷基烯丙基二溴化四甲基乙二胺、2-丙烯酰胺基十四烷磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基十二烷磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、辛基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、十二烷基聚氧乙烯丙烯酸酯、十八烷基烯丙基二溴化四甲基乙二胺、十六烷基聚氧乙烯丙烯酸酯、2-甲基丙烯酰氧乙基-二甲基十二烷基溴化铵、N-十六烷基丙烯酰胺、N-辛基丙烯酰胺、十二烷基烯丙基二溴化四甲基丁二铵、十四烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺与(4-丙烯酰胺基)苯基正丁基二甲基溴化铵中的一种或多种。
优选的,还包括式(III)所示的重复单元:
其中,所述x:z=1:(0.001~0.12);所述D为功能单体的单体单元;所述功能单体选自含有端烯基的磺酸衍生物及其磺酸盐衍生物与含有端烯基的杂环衍生物中的一种或多种。
优选的,所述功能单体的碳原子数为2~20。
优选的,所述功能单体选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其磺酸盐、乙烯基磺酸及其磺酸盐、苯乙烯基磺酸及其磺酸盐与N-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种或多种。
优选的,还包括式(IV)所示的重复单元:
其中,x:m=1:(0.03~0.3)。
本发明还提供了一种疏水缔合聚合物的制备方法,包括:
在引发剂作用下,丙烯酰胺单体与疏水单体进行共聚反应,得到疏水缔合聚合物;
所述疏水单体选自N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯、氟取代的甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种;所述疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万;
所述丙烯酰胺单体与疏水单体的摩尔比为1:(0.001~0.06)。
优选的,还加入功能单体;所述功能单体选自含有端烯基的磺酸衍生物及其磺酸盐衍生物与含有端烯基的杂环衍生物中的一种或多种;所述丙烯酰胺单体与功能单体的摩尔比为1:(0.001~0.12)。
本发明还提供了疏水缔合聚合物在油田化学、水处理、造纸与矿物浮选领域中的应用。
本发明提供了一种疏水缔合聚合物,包括式(I)与式(II)所示的重复单元,其中,所述x:y=1:(0.001~0.06);所述A为疏水单体的单体单元;所述疏水单体选自N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯、氟取代的甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种;所述疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万。与现有技术相比,本发明疏水缔合聚合物包括两种单体单元,亲水单元为丙烯酰胺的单体单元,其可为疏水缔合物提供亲水性的基团,保证聚合物具有良好的水溶性;疏水单元为疏水单体的单体单元,其可为疏水缔合聚合物提供疏水侧基,保证聚合物链具有一定的疏水特性,在水中疏水基团由于疏水作用而发生聚集,形成空间网络结构,从而为溶液提供必要的粘弹性;上述两种单元共同作用,提高了疏水缔合聚合物的耐温抗盐性及抗剪切性能。
附图说明
图1为本发明实施例37制备的疏水缔合聚合物作为增稠剂配置的缔合型非交联压裂液的抗温抗剪切曲线图;
图2为本发明实施例23制备的疏水缔合聚合物作为增稠剂配置的缔合型非交联压裂液的抗温抗剪切曲线图;
图3为本发明实施例25制备疏水缔合聚合物的核磁共振图谱;
图4为本发明实施例22制备疏水缔合聚合物的核磁共振图谱;
图5为本发明实施例45制备疏水缔合聚合物的核磁共振图谱;
图6为本发明实施例48制备疏水缔合聚合物的核磁共振图谱;
图7为本发明实施例25制备疏水缔合聚合物的傅里叶红外光谱图;
图8为本发明实施例22制备疏水缔合聚合物的傅里叶红外光谱图;
图9为本发明实施例33制备疏水缔合聚合物的傅里叶红外光谱图;
图10为本发明实施例63制备疏水缔合聚合物的傅里叶红外光谱图;
图11为本发明实施例29制备疏水缔合聚合物的傅里叶红外光谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种疏水缔合聚合物,包括式(I)与式(II)所示的重复单元:
其中,所述x:y=1:(0.001~0.06),优选为1:(0.001~0.05),再优选为1:(0.002~0.03),更优选为1:(0.002~0.01),最优选为1:(0.005~0.01)。
所述A为疏水单体的单体单元;所述疏水单体选自N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯、氟取代的甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种,优选为N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯、氟取代的甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种。
所述N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、丙烯酸聚氧乙烯烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯与氟取代的甲基丙烯酸烷基酯中烷基的碳原子数各自独立地优选为4~40,更优选为4~30,再优选为6~20。当所述疏水单体为N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯或氟取代的甲基丙烯酸烷基酯时,其为油溶性单体;当所述单体为烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯或丙烯酸聚氧乙烯烷基酯时,其为水溶性单体,此时,所述疏水单体中烷基的碳原子数优选为4~20,更优选为6~20。
所述N-烷基取代丙烯酰胺衍生物优选含有苯环结构的衍生物;所述烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中聚氧乙烯的聚合度各自独立地优选为7~20,更优选为7~16;所述氟取代的丙烯酸烷基酯与氟取代的甲基丙烯酸烷基酯中氟原子的个数各自独立地优选为4~10,更优选为6~8,最优选为2-(N-乙基全氟磺酸胺)甲基丙烯酸乙酯或2-(N-乙基全氟辛烷)甲基丙烯酸丁酯;本发明中所述疏水单体最优选为2-(N-乙基全氟磺酸胺)甲基丙烯酸乙酯、2-(N-乙基全氟辛烷)甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、N-十二烷基丙烯酰胺、N-十六烷基丙烯酰胺、N-苯乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基二十五烷基磺酸钠、N-辛基丙酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基二十二烷基磺酸钠、N-十四烷基丙烯酰胺、N,N-二辛基丙烯酰胺、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十四酯、[(1-萘基)甲基]丙烯酰胺、2-(1-乙酰胺萘)丙烯酸乙酯、N-[(1-芘基磺酰胺)乙基]丙烯酰胺、十六烷基烯丙基二溴化四甲基乙二胺、2-丙烯酰胺基十四烷磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基十二烷磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、辛基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、十二烷基聚氧乙烯丙烯酸酯、十八烷基烯丙基二溴化四甲基乙二胺、十六烷基聚氧乙烯丙烯酸酯、2-甲基丙烯酰氧乙基-二甲基十二烷基溴化铵、N-十六烷基丙烯酰胺、N-辛基丙烯酰胺、十二烷基烯丙基二溴化四甲基丁二铵、十四烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺与(4-丙烯酰胺基)苯基正丁基二甲基溴化铵中的一种或多种。
本发明中,所述疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万,优选为600~3200万,更优选为700~3000万,再优选为800~3000万,再优选为1000~3000万,再优选为1000~2500万。
按照本发明,所述疏水缔合聚合物优选还包括式(III)所示的重复单元:
其中,所述x:z=1:(0.001~0.12),优选为1:(0.005~0.1),更优选为1:(0.008~0.05),再优选为(0.01~0.03);所述D为功能单体的单体单元;所述功能单体选自含有端烯基的磺酸衍生物及其磺酸盐衍生物与含有端烯基的杂环衍生物中的一种或多种;所述功能单体的碳原子数优选为2~20,更优选为2~15,再优选为2~10;本发明中,所述功能单体最优选为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其磺酸盐、乙烯基磺酸及其磺酸盐、苯乙烯基磺酸及其磺酸盐与N-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种或多种。
按照本发明,所述疏水缔合聚合物优选还包括式(IV)所示的重复单元:
其中,x:m=1:(0.03~0.3),优选为1:(0.03~0.25),更优选为1:(0.05~0.20),再优选为1:(0.1~0.20)。
本发明疏水缔合聚合物包括两种单体单元,亲水单元为丙烯酰胺的单体单元,其可为疏水缔合物提供亲水性的基团,保证聚合物具有良好的水溶性;疏水单元为疏水单体的单体单元,其可为疏水缔合聚合物提供疏水侧基,保证聚合物链具有一定的疏水特性,在水中疏水基团由于疏水作用而发生聚集,形成空间网络结构,从而为溶液提供必要的粘弹性;上述两种单元共同作用,提高了疏水缔合聚合物的耐温抗盐性及抗剪切性能。
本发明优选还包括功能单体的单体单元与丙烯酸离子的单体单元,丙烯酸离子的单体单元可提供疏水缔合聚合物的溶解性,改性聚合物的流变性能;功能单元为功能单体共聚形成,这些单体的引入可提高聚合物的耐温耐盐性能;此两种单元与上述单元共同作用,提高了疏水缔合聚合物的耐温抗盐性及抗剪切性能。
本发明还提供了一种上述疏水缔合聚合物的制备方法,包括:在引发剂作用下,丙烯酰胺单体与疏水单体进行共聚反应,得到疏水缔合聚合物;所述疏水单体选自N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯、氟取代的甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种;所述疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万;所述丙烯酰胺单体与疏水单体的摩尔比为1:(0.001~0.06)。
其中,所述疏水单体同上所述,在此不再赘述。所述引发剂为本领域技术人员熟知的引发剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为氧化还原引发体系或氧化还原与偶氮引发剂复合引发体系;所述氧化还原引发体系中的氧化剂优选为过硫酸钾、过硫酸铵与过氧化氢中的一种或多种;所述氧化还原体系中的还原剂优选为硫代硫酸钠、甲醛合次硫酸氢钠、尿素、硫脲、亚硫酸钠与亚硫酸氢钠中的一种或多种;所述氧化还原体系中氧化剂与还原剂的质量比优选为(2.5~1):1;所述氧化还原体系中氧化剂的质量优选为反应体系中单体总质量的0.005%~0.12%,更优选为0.01%~0.12%,再优选为0.03%~0.1%;所述偶氮引发剂优选为2,2-偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)和/或偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(AIBI);所述偶氮引发剂的质量优选为反应体系中单体总质量的0.001%~0.05%。
本发明中,所述共聚反应按照反应类型的不同可分为水溶液聚合、胶束聚合与反相微乳液聚合。
当共聚反应为水溶液聚合时,优选按照以下步骤进行:
先将丙烯酰胺单体与疏水单体混合;所述丙烯酰胺单体与疏水单体的摩尔比优选为1:(0.001~0.05),再优选为1:(0.002~0.03),更优选为1:(0.002~0.01),最优选为1:(0.005~0.01);优选还加入功能单体;所述功能单体的种类同上所述,在此不再赘述;所述丙烯酰胺单体与功能单体的摩尔比为1:(0.001~0.12),优选为1:(0.005~0.1),更优选为1:(0.008~0.05),再优选为(0.01~0.03);更优选还加入丙烯酸钠单体;所述丙烯酰胺单体与丙烯酸钠单体的摩尔比为1:(0.03~0.3),优选为1:(0.03~0.25),更优选为1:(0.05~0.20),再优选为1:(0.1~0.20);或者加入水解剂;所述水解剂为本领域技术人员熟知的水解剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为氢氧化钠和/或碳酸钠;所述水解剂的加入量优选为单体总质量的0.8%~15%,更优选为1%~12%,再优选为3%~12%,最优选为5%~10%。当在反应体系中加入丙烯酸钠单体时,为以共水解的方式引入式(IV)所示的重复单元;当在反应体系中加入水解剂时,为以前水解的方式引入式(IV)所示的重复单元;所述共聚反应优选在水溶液中进行,因此还需加入水;加入水的量优选使所述反应体系中总单体的质量浓度为20%~30%,更优选为22%~27%;为提高单体在溶液中的溶解性,优选还加入助溶剂;所述助溶剂优选为硫脲、尿素与甲酸钠中的一种或多种。
然后优选调节反应体系的pH值为7~9,再使反应体系到引发温度后,加入引发剂;所述引发温度优选为-5℃~45℃,更优选为0℃~45℃,再优选为10℃~45℃,再优选为15℃~45℃,再优选为20℃~45℃,最优选为30℃~45℃;当引发温度较低时,优选还加入助引发剂,以提高引发剂在低温下的分解速率;所述助引发剂为本领域技术人员熟知的助引发剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为四甲基乙撑二胺、醋酸锌与冰醋酸中的一种或多种。疏水缔合聚合物的分子量主要依靠引发温度与引发剂的加量来控制,引发温度越高,引发剂加量越大,所得到的疏水缔合聚合物的粘均分子量越低。
加入引发剂后,优选使反应体系在绝热的环境下进行共聚反应;所述共聚反应的时间优选为5~7h,更优选当反应体系的温度30min内上升不超过1℃,反应结束。
反应结束后优选造粒。当在反应体系中没有加入丙烯酸钠或水解剂时,优选在造粒后加入水解剂进行水解,此方法为以后水解的方式引入式(IV)所示的重复单元;所述水解所用的水解剂为本领域技术人员熟知的水解剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为氢氧化钠和/或碳酸钠,再优选为氢氧化钠;所述水解剂的加入量优选为聚合反应产物总质量的0.8%~15%,更优选为1%~12%,再优选为3%~12%,最优选为5%~10%。所述水解的温度优选为70℃~100℃,更优选为80℃~100℃,再优选为90℃~100℃;所述水解的时间优选为1~3h。
最后进行干燥,得到疏水缔合聚合物。所述干燥的温度优选为70℃~100℃,更优选为80℃~100℃,再优选为90℃~100℃;所述干燥的时间优选为0.5~2h。
当共聚反应为胶束聚合时,优选按照以下步骤进行:
先将丙烯酰胺单体与疏水单体混合,优选加入表面活性剂;所述丙烯酰胺单体与疏水单体的摩尔比优选为1:(0.001~0.05),再优选为1:(0.002~0.03),更优选为1:(0.002~0.01),最优选为1:(0.005~0.01);所述表面活性剂优选为阴离子表面活性剂,更优选为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠与十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种;所述表面活性剂与疏水单体的摩尔比优选为(2~30):1,更优选为(5~25):1,再优选为(5~20):1,最优选为(5~15):1。
优选还加入功能单体;所述功能单体的种类同上所述,在此不再赘述;所述丙烯酰胺单体与功能单体的摩尔比为1:(0.001~0.12),优选为1:(0.005~0.1),更优选为1:(0.008~0.05),再优选为(0.01~0.03);更优选还加入丙烯酸钠单体;所述丙烯酰胺单体与丙烯酸钠单体的摩尔比为1:(0.03~0.3),优选为1:(0.03~0.25),更优选为1:(0.05~0.20),再优选为1:(0.1~0.20);或者加入水解剂;所述水解剂为本领域技术人员熟知的水解剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为氢氧化钠和/或碳酸钠;所述水解剂的加入量优选为单体总质量的0.8%~15%,更优选为1%~12%,再优选为3%~12%,最优选为5%~10%。当在反应体系中加入丙烯酸钠单体时,为以共水解的方式引入式(IV)所示的重复单元;当在反应体系中加入水解剂时,为以前水解的方式引入式(IV)所示的重复单元。所述共聚反应优选在水溶液中进行,因此还需加入水;加入水的量优选使所述反应体系中总单体的质量浓度为20%~30%,更优选为22%~27%。
然后优选调节反应体系的pH值为7~9,再使反应体系到引发温度后,加入引发剂;所述引发温度优选为-5℃~45℃,更优选为0℃~45℃,再优选为10℃~45℃,再优选为15℃~45℃,再优选为20℃~45℃,最优选为30℃~45℃;当引发温度较低时,优选还加入助引发剂,以提高引发剂在低温下的分解速率;所述助引发剂为本领域技术人员熟知的助引发剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为四甲基乙撑二胺、醋酸锌与冰醋酸中的一种或多种。疏水缔合聚合物的分子量主要依靠引发温度与引发剂的加量来控制,引发温度越高,引发剂加量越大,所得到的疏水缔合聚合物的粘均分子量越低。
加入引发剂后,优选使反应体系在绝热的环境下进行共聚反应;所述共聚反应的时间优选为5~7h,更优选当反应体系的温度30min内上升不超过1℃,反应结束。
反应结束后优选造粒。当在反应体系中没有加入丙烯酸钠或水解剂时,优选在造粒后加入水解剂进行水解,此方法为以后水解的方式引入式(IV)所示的重复单元;所述水解所用的水解剂为本领域技术人员熟知的水解剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为氢氧化钠和/或碳酸钠,再优选为氢氧化钠;所述水解剂的加入量优选为聚合反应产物总质量的0.8%~15%,更优选为1%~12%,再优选为3%~12%,最优选为5%~10%。所述水解的温度优选为70℃~100℃,更优选为80℃~100℃,再优选为90℃~100℃;所述水解的时间优选为1~3h。
最后进行干燥,得到疏水缔合聚合物。所述干燥的温度优选为70℃~100℃,更优选为80℃~100℃,再优选为90℃~100℃;所述干燥的时间优选为0.5~2h。
当共聚反应为反相微乳液聚合时,优选按照以下步骤进行:
先将丙烯酰胺单体与疏水单体溶于水中,作为水相;所述丙烯酰胺单体与疏水单体的摩尔比优选为1:(0.001~0.05),再优选为1:(0.002~0.03),更优选为1:(0.002~0.01),最优选为1:(0.005~0.01);所述水相中优选还加入功能单体;所述功能单体的种类同上所述,在此不再赘述;所述丙烯酰胺单体与功能单体的摩尔比为1:(0.001~0.12),优选为1:(0.005~0.1),更优选为1:(0.008~0.05),再优选为(0.01~0.03);所述水相中优选还加入丙烯酸钠单体;所述丙烯酰胺单体与丙烯酸钠单体的摩尔比为1:(0.03~0.3),优选为1:(0.03~0.25),更优选为1:(0.05~0.20),再优选为1:(0.1~0.20);或者加入水解剂;所述水解剂为本领域技术人员熟知的水解剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为氢氧化钠和/或碳酸钠;所述水解剂的加入量优选为单体总质量的0.8%~15%,更优选为1%~12%,再优选为3%~12%,最优选为5%~10%。当在反应体系中加入丙烯酸钠单体时,为以共水解的方式引入式(IV)所示的重复单元;当在反应体系中加入水解剂时,为以前水解的方式引入式(IV)所示的重复单元。
优选还加入表面活性剂,将其加入油溶剂中作为油相。其中,所述油溶剂为本领域技术人员熟知的油溶剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为煤油、白油与液体石蜡中的一种或多种,更优选为煤油。所述乳化剂为本领域技术人员熟知的乳化剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为HLB值为6~8的非离子表面活性剂,更优选为Span类非离子表面活性剂和/或Tween类非离子表面活性剂,再优选为Span类非离子表面活性剂和Tween类非离子表面活性剂,最优选为Span-80与Tween-60;所述Span类非离子表面活性剂与Tween类非离子表面活性剂的质量比优选为(3~12):4,更优选为(4~10):4,最优选为6:4;所述乳化剂的质量优选为聚合体系总质量的10%~20%,更优选为15%~20%。
将水相与油相混合;所述油溶剂与水的油水比优选为(1~1.5):1;混合后反应体系中总单体的质量浓度优选为20%~30%,更优选为22%~27%。
然后优选调节反应体系的pH值为7~9,再使反应体系到引发温度后,加入引发剂;所述引发温度优选为-5℃~45℃,更优选为0℃~45℃,再优选为10℃~45℃,再优选为15℃~45℃,再优选为20℃~45℃,最优选为30℃~45℃;当引发温度较低时,优选还加入助引发剂,以提高引发剂在低温下的分解速率;所述助引发剂为本领域技术人员熟知的助引发剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为四甲基乙撑二胺、醋酸锌与冰醋酸中的一种或多种。疏水缔合聚合物的分子量主要依靠引发温度与引发剂的加量来控制,引发温度越高,引发剂加量越大,所得到的疏水缔合聚合物的粘均分子量越低。
加入引发剂后,优选使反应体系在绝热的环境下进行共聚反应;所述共聚反应的时间优选为5~7h,更优选当反应体系的温度30min内上升不超过1℃,反应结束。
采用反相微乳液共聚后进行破乳,无需经过造粒。当在反应体系中没有加入丙烯酸钠或水解剂时,优选在破乳后,进行沉淀,溶解后再加入水解剂进行水解,此方法为以后水解的方式引入式(IV)所示的重复单元;所述水解所用的水解剂为本领域技术人员熟知的水解剂即可,并无特殊的限制,本发明中优选为氢氧化钠和/或碳酸钠,再优选为氢氧化钠;所述水解剂的加入量优选为聚合反应产物总质量的0.8%~15%,更优选为1%~12%,再优选为3%~12%,最优选为5%~10%。所述水解的温度优选为70℃~100℃,更优选为80℃~100℃,再优选为90℃~100℃;所述水解的时间优选为1~3h。
所述反相微乳液聚合产物溶液水解后所用沉淀剂为本领域技术人员熟知的沉淀剂即可,并无特殊的限制,本发明优选为醇类物质,更优选为乙醇、甲醇或者异丙醇中的一种或多种,更优选为乙醇。
最后进行干燥,得到疏水缔合聚合物。所述干燥的温度优选为70℃~100℃,更优选为80℃~100℃,再优选为90℃~100℃;所述干燥的时间优选为0.5~2h。
本发明采用引发剂制备疏水缔合聚合物,复合引发剂在水中分解形成单体自由基,单体自由基与烯类单体进行加成,形成单体自由基,即活性种;然后单体自由基打开其他烯类单体分子的π键,加成形成新的自由基。这样形成的新的自由基反应活性不会发生衰减,继续与烯类单体进行连锁式的加成,并按照这种方式进行链增长反应。当两个链自由基之间发生活性碰撞,发生双基终止反应,聚合反应结束。
本发明还提供了一种上述疏水缔合聚合物在油田化学、水处理、造纸与矿物浮选领域中的应用。当疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万时,可用于油田化学作为驱油剂;当疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~2000万时可用于油田化学作为常规压裂液的增稠剂;当疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万时,可用于清水压裂液的减阻剂;当疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~2500万时,可用于调剖堵漏的凝胶聚合物。
为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的一种疏水缔合聚合物及其制备方法详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售。
实施例1
将丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰氧乙基-二甲基十二烷基溴化铵按99:1的摩尔比投料,加入到5000ml烧杯中用纯水配制成单体总质量浓度为24%的混合溶液,搅拌至溶解,水浴加热到45℃后,用氢氧化钠溶液调节体系pH值为9,加入过硫酸钾和硫代硫酸钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与硫代硫酸钠的质量比为1:1,过硫酸钾加量为单体质量的0.10%。聚合反应在绝热环境下进行,当反应体系在30分钟内温度上升不超过1℃时认为聚合反应基本完成。聚合反应完成后1小时,取出胶体,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.4%的水解剂NaOH,混合均匀,将其转移到塑料袋中密封,然后在恒温烘箱中恒温95℃水解2h(需要注意密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,注意水解时密封袋不要破裂)。水解完成后,将胶体摊开铺平在500目筛网上,放入烘箱恒温95℃干燥1h,取出过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例1中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为1403万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例1中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为57mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为85.7%。
实施例2
按照实施例1中的步骤,将聚合体系中单体总浓度的质量分数改为20%,其余原料与加量不变。
利用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例2中得到的疏水缔合聚合物的粘均分子量为1350万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例2中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.9h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为53mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为82.3%。
实施例3
按照实施例1中的步骤,将聚合体系中单体总浓度的质量分数改为28%,其余原料与加量不变。
利用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例3中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为753万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例3中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.6h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为40mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为75.8%。
实施例4
取少量十二烷基苯磺酸钠与纯水加入5000ml烧杯中,搅拌至溶解,称取疏水单体N-十六烷基丙烯酰胺溶于上述十二烷基苯磺酸钠水溶液中,取一定量的丙烯酰胺加入上述烧杯中,充分搅拌均匀配制成单体总质量浓度为25%的混合溶液,其中丙烯酰胺与N-十六烷基丙烯酰胺的摩尔比为99:1,表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的摩尔浓度为疏水单体的5倍,水浴加热到45℃后,用氢氧化钠溶液调节体系的pH值为7,加入过硫酸钾和硫代硫酸钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与硫代硫酸钠的质量比为1:1,过硫酸钾加量为单体质量的0.03%。聚合反应在绝热环境下进行,当反应体系在30分钟内温度上升不超过1℃时认为聚合反应基本完成。聚合反应完成后1小时,取出胶体,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.4%的水解剂NaOH,混合均匀,将其转移到塑料袋中密封,然后在恒温烘箱中恒温95℃水解2h(需要注意密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,注意水解时密封袋不要破裂)。水解完成后,将胶体摊开铺平在500目筛网上,放入烘箱恒温95℃干燥1h,取出过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例4总得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为1368万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例4中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.9h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为54mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为79%。
实施例5
按照实施例4中的步骤,将聚合体系中引发剂加量改为0.1%,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为1560万。采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例5中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为60mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为82.5%。
实施例6
按照实施例4中的步骤,将聚合体系中引发剂加量改为0.12%,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为960万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例6中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为48mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为80.2%。
实施例7
取少量十二烷基苯磺酸钠与纯水加入5000ml烧杯中,搅拌至溶解,称取疏水单体甲基丙烯酸六氟丁酯溶于上述十二烷基苯磺酸钠水溶液中,取一定量的丙烯酰胺加入上述烧杯中,充分搅拌均匀配制成单体总质量浓度为25%的混合溶液,其中丙烯酰胺与N-十六烷基丙烯酰胺的摩尔比为99:1,表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的摩尔浓度为疏水单体的5倍,水浴加热到45℃后,用氢氧化钠溶液调节体系的pH值为7,加入过硫酸钾和硫代硫酸钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与硫代硫酸钠的质量比为2:1,过硫酸钾加量为单体质量的0.1%。聚合反应在绝热环境下进行,当反应体系在30分钟内温度上升不超过1℃时认为聚合反应基本完成。聚合反应完成后1小时,取出胶体,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.4%的水解剂NaOH,混合均匀,将其转移到塑料袋中密封,然后在恒温烘箱中恒温95℃水解2h(需要注意密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,注意水解时密封袋不要破裂)。水解完成后,将胶体摊开铺平在500目筛网上,放入烘箱恒温95℃干燥1h,取出过筛获得疏水缔合聚合物。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例7所得到的疏水缔合聚合物聚合物粘均分子量为1215万。采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例7中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.6h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为50mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为76.8%。
实施例8
按照实施例7中的步骤,将过硫酸钾与硫代硫酸钠的质量比改为1.5:1,其余原料与加量不变,所得聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例8所得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为1036万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例8中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为51mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为79.6%。
实施例9
按照实施例7中的步骤,将过硫酸钾与硫代硫酸钠的质量比改为2.4:1,其余原料与加量不变,所得聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算聚合物粘均分子量为876万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例9中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为42mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为77.4%。
实施例10
取少量十二烷基苯磺酸钠与纯水加入5000ml烧杯中,搅拌至溶解,称取疏水单体甲基丙烯酸十八酯溶于上述十二烷基苯磺酸钠水溶液中,取一定量的丙烯酰胺加入上述烧杯中,充分搅拌均匀配制成单体总浓度为25%的混合溶液,其中丙烯酰胺与甲基丙烯酸十八酯的摩尔比为99.8:0.2,表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的摩尔浓度为疏水单体的5倍,水浴加热到45℃后,用氢氧化钠溶液调节体系PH=7,加入过硫酸钾和硫代硫酸钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与硫代硫酸钠的质量比为1:1,过硫酸钾加量为单体质量的0.10%。聚合反应在绝热环境下进行,当反应体系在30分钟内温度上升不超过1℃时认为聚合反应基本完成。聚合反应完成后1小时,取出胶体,将胶体切割成3-5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.4%的水解剂NaOH,混合均匀,将其转移到塑料袋中密封,然后在恒温烘箱中恒温95℃水解2h(需要注意密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,注意水解时密封袋不要破裂)。水解完成后,将胶体摊开铺平在500目筛网上,放入烘箱恒温95℃干燥1h,取出过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例10中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为1104万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例10中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.6h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为37mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为72.6%。
实施例11
按照实施例10中的步骤,将聚合体系中丙烯酰胺与甲基丙烯酸十八酯的摩尔比改为99:1,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为1527万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例11中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为46mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为78.8%。
实施例12
按照实施例10中的步骤,将聚合体系中丙烯酰胺与甲基丙烯酸十八酯的摩尔比改为95:5,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为506万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例12中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.2h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为57mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为89.5%。
实施例13
在5000ml烧杯中加入纯水、再依次加入丙烯酰胺、十二烷基二丙基烯丙基氯化铵、AMPS(摩尔比97:1:2),其单体总浓度为25%,搅拌至溶解,水浴加热到45℃后,用2mol/L的氢氧化钠溶液调节体系pH值为8,加入过硫酸钾和硫代硫酸钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与硫代硫酸钠的质量比为1.5:1,过硫酸钾加量为单体质量的0.10%。聚合反应在绝热环境下进行,当反应体系在30分钟内温度上升不超过1℃时认为聚合反应基本完成。聚合反应完成后1小时,取出胶体,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.4%的水解剂NaOH,混合均匀,将其转移到塑料袋中密封,然后在恒温烘箱中恒温95℃水解2h(需要注意密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,注意水解时密封袋不要破裂)。水解完成后,将胶体摊开铺平在500目筛网上,放入烘箱恒温95℃干燥1h,取出过筛获得聚合物干粉。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例13中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为1080万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例13中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为35mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为85.6%。
实施例14
按照实施例13中的步骤,将功能单体改为N-乙烯基-2-吡咯烷酮,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为879万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例14中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.9h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为24mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为83.8%。
实施例15
按照实施例13中的步骤,将功能单体改为苯乙烯磺酸钠,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为940万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例15中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.9h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为26mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为86.3%。
实施例16
取少量十二烷基苯磺酸钠与纯水加入5000ml烧杯中,搅拌至溶解,称取疏水单体N-辛基丙烯酰胺溶于上述十二烷基苯磺酸钠水溶液中,向上述溶液中依次加入一定量的丙烯酰胺、AMPS,充分搅拌均匀配制成单体总浓度为25%的混合溶液,其中表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的摩尔浓度为疏水单体的10倍,丙烯酰胺:N-辛基丙烯酰胺:AMPS=95:3:2(摩尔比),水浴加热到45℃后,用氢氧化钠溶液调节体系PH=7,加入过硫酸钾和硫代硫酸钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与硫代硫酸钠的质量比为1.5:1,过硫酸钾加量为单体质量的0.10%。聚合反应在绝热环境下进行,当反应体系在30分钟内温度上升不超过1℃时认为聚合反应基本完成。聚合反应完成后1小时,取出胶体,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.4%的水解剂NaOH,混合均匀,将其转移到塑料袋中密封,然后在恒温烘箱中恒温95℃水解2h(需要注意密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,注意水解时密封袋不要破裂)。水解完成后,将胶体摊开铺平在500目筛网上,放入烘箱恒温95℃干燥1h,取出过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例16中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为750万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例16中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.2h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为47mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为89.7%。
实施例17
按照实施例16中的步骤,将疏水单体改为甲基丙烯酸十八酯,丙烯酰胺:甲基丙烯酸十八酯:AMPS的摩尔比改为97:1:2,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为906万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例17中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为29mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为85.4%。
实施例18
取少量十二烷基苯磺酸钠与纯水加入5000ml烧杯中,搅拌至溶解,称取疏水单体甲基丙烯酸十八酯溶于上述十二烷基苯磺酸钠水溶液中,向上述溶液中依次加入一定量的丙烯酰胺、AMPS,充分搅拌均匀配制成单体总浓度为25%的混合溶液,其中表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的摩尔浓度为疏水单体的10倍,丙烯酰胺:甲基丙烯酸十八酯:AMPS=98.5:1:0.5(摩尔比),水浴加热到30℃后,用氢氧化钠溶液调节体系PH=7,加入过硫酸钾和硫代硫酸钠复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与硫代硫酸钠的质量比为1.5:1,过硫酸钾加量为单体质量的0.10%。聚合反应在绝热环境下进行,当反应体系在30分钟内温度上升不超过1℃时认为聚合反应基本完成。聚合反应完成后1小时,取出胶体,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.4%的水解剂NaOH,混合均匀,将其转移到塑料袋中密封,然后在恒温烘箱中恒温95℃水解2h(需要注意密封时尽量排除空气,并保留足够的空间容纳水解时产生的氨气,注意水解时密封袋不要破裂)。水解完成后,将胶体摊开铺平在500目筛网上,放入烘箱恒温95℃干燥1h,取出过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例18中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为1089万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例18中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为32mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为77.3%。
实施例19
按照实施例18中的步骤,将丙烯酰胺:甲基丙烯酸十八酯:AMPS的摩尔比改为96:1:3,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为950万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例19中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.1h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为35mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为84.6%。
实施例20
按照实施例18中的步骤,将丙烯酰胺:甲基丙烯酸十八酯:AMPS的摩尔比改为92:1:7,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为807万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例20中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.3h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为37mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为88.3%。
实施例21
按照实施例18中的步骤,将丙烯酰胺:甲基丙烯酸十八酯:AMPS的摩尔比改为89:1:10,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为650万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例21中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.1h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为33mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为84.2%。
实施例22
按照实施例18中的步骤,将丙烯酰胺:甲基丙烯酸十八酯:AMPS的摩尔比改为98.5:0.5:1,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为903万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例22中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为22mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为80.9%。
利用核磁共振对实施例22中制备的疏水缔合聚合物进行分析,得到其核磁共振氢谱图如图4所示,由图4可知1H-NMR:6.85~7.69为丙烯酰胺和AMPS的酰胺基(-CONH2,-CONH-)上氢的化学位移;4.70为溶剂D2O上氢的化学位移;3.71~3.73为丙烯酸酯烷基链上和AMPS侧链上亚甲基氢(-CH2)的化学位移;2.11~2.25为分子主链中次甲基氢(-CH-)的化学位移;1.38-1.65为主链上亚甲基(-CH2)氢的化学位移;1.23为AMPS侧链上甲基(-CH3)氢的化学位移;1.03~1.09为丙烯酸酯烷基链上甲基(-CH3)氢的化学位移。
利用傅里叶红外光谱对实施例22中制备的疏水缔合聚合物进行分析,得到其核磁共振氢谱图如图8所示。图8中,3420cm-1与3206cm-1为N-H的反对称伸缩峰;2927cm-1为-CH的反对称伸缩峰;1720cm-1为C=O的伸缩振动峰;1665cm-1为酰胺Ⅰ带(C=O)的伸缩振动峰;1418cm-1为C-O的伸缩振动峰;1326cm-1为C-N的伸缩振动峰;1175cm-1为S=O的伸缩振动峰;1100cm-1为C-O-C的伸缩振动峰。
实施例23
按照实施例18中的步骤,将丙烯酰胺:甲基丙烯酸十八酯:AMPS的摩尔比改为97:2:1,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为560万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例23中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为35mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为86.6%。
实施例24
按照实施例18中的步骤,将丙烯酰胺:甲基丙烯酸十八酯:AMPS的摩尔比改为94:5:1,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为459万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例24中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为38mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为90.5%。
实施例25
按投料比向5000mL的烧杯中依次加入水、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、尿素、十二烷基硫酸钠、甲基丙烯酸十六烷基酯、丙烯酰胺,常温搅拌至体系混合均匀,其中组分组成为:0.02%EDTA、0.5%尿素、0.006%甲酸钠(三者均占单体总浓度的质量分数),单体浓度为22%,丙烯酰胺与甲基丙烯酸十六烷基酯两者摩尔比99.5:0.5,十二烷基硫酸钠加量为甲基丙烯酸十六烷基酯摩尔浓度的5.8倍。将烧杯放入15℃水浴中保温直至溶液温度为15℃后,加入过硫酸钾/甲醛合次硫酸氢钠与AIBA(2,2-偶氮二异丁脒盐酸盐)组成的多段复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与甲醛合次硫酸氢钠摩尔比为1.2:1,过硫酸钾加量为单体总质量的0.025%,AIBA加量为单体总质量的0.002%。聚合反应在绝热环境下进行,聚合体系温度上升,反应结束后,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.0%的水解剂NaOH,混合均匀,密封加热水解,在90℃水解3h。水解完成后,将所得胶粒于90℃干燥2~2.5h,粉碎过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例25中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为2208万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例25中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为84mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为80%。
制备产物1H-NMR由图3所示:4.70为溶剂D2O上氢的化学位移;3.55为丙烯酸酯烷基链上亚甲基氢的化学位移;2.10为分子主链中次甲基氢(-CH-)的化学位移;1.54为主链上亚甲基(-CH2)氢的化学位移;1.05~1.07为丙烯酸酯烷基链上甲基(-CH3)氢的化学位移。
如图7,制备产物傅里叶红外光谱图中,3197cm-1处归属于N-H键的对称伸缩振动峰;2920cm-1和1454cm-1分别归属于C-H键的伸缩振动峰和弯曲振动峰,1659cm-1归属于酰胺Ⅰ带C=O的伸缩振动峰,1616cm-1归属于酰胺II带N-H的弯曲振动峰;1559cm-1归属于COO-的对称伸缩振动峰,1454cm-1归属于C-H键的弯曲振动峰,1399cm-1归属于COO-的反对称伸缩振动峰,1317cm-1归属于C-N键的伸缩振动峰,综合以上数据产物含有酰胺基、烷基、羧基等基团。
实施例26
按投料比向5000mL的烧杯中依次加入水、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、尿素、无水硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、N,N-二正十二烷基丙烯酰胺、丙烯酰胺,常温搅拌至体系混合均匀,其中组分组成为:0.01%EDTA、0.2%尿素、0.01%无水硫酸钠,单体浓度为26%,丙烯酰胺与N,N-二正十二烷基丙烯酰胺两者摩尔比99.5:0.5,十二烷基苯磺酸钠加量为甲基丙烯酸十六烷基酯摩尔浓度的3.2倍。将烧杯放入12℃水浴中保温直至溶液温度为12℃后,加入过硫酸钾/甲醛合次硫酸氢钠与AIBI(偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐)组成的多段复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与甲醛合次硫酸氢钠摩尔比为1.15:1,过硫酸钾加量为单体总质量的0.02%,AIBI加量为单体总质量的0.01%。聚合反应在绝热环境下进行,聚合体系温度上升,反应结束后,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,依次加入占胶体质量分数为0.5%硫脲、0.0002%甲酸钠、0.02%壬基酚聚氧乙烯醚、2%NaOH,混合均匀,密封加热水解,在100℃水解1.5h。水解完成后,将所得胶粒于95℃干燥1~1.5h,粉碎过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例26中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为2451万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例26中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.6h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为95mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为83.2%。
实施例27
按投料比向5000mL的烧杯中依次加入水、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、尿素、甲酸钠、丙烯酰胺、十二烷基烯丙基二溴化四甲基丁二铵,常温搅拌至体系混合均匀,并调节pH值为8,其中组分组成为:0.05%EDTA、0.1%尿素、0.008%甲酸钠(三者均占单体总浓度的质量分数),单体浓度为25%,丙烯酰胺与十二烷基烯丙基二溴化四甲基丁二铵两者摩尔比99:0.5。将烧杯放入12℃水浴中保温直至溶液温度为12℃后,加入过硫酸钾/硫代硫酸钠与AIBA(2,2-偶氮二异丁脒盐酸盐)组成的复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与硫代硫酸钠摩尔比为1:1,过硫酸钾加量为单体总质量的0.03%,AIBA加量为单体总质量的0.005%。聚合反应在绝热环境下进行,聚合体系温度上升,反应结束后,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量1.5%的水解剂NaOH,混合均匀,密封加热水解,在95℃水解2h。水解完成后,将所得胶粒于95℃干燥1~1.5h,粉碎过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例27中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为2335万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例27中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为72mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为75.6%。
实施例28
按照实施例27的聚合方法及步骤,将丙烯酰胺与十二烷基烯丙基二溴化四甲基丁二铵两者摩尔比改为99.5:1.0。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为2052万。
实施例29
按照实施例27的聚合方法及步骤,将丙烯酰胺与十二烷基烯丙基二溴化四甲基丁二铵两者摩尔比改为98:2.0。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为1854万。采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例29中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.3h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为125mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为85.4%。
如图11为实施例29中制备聚合物的傅里叶红外光谱图,3588cm-1和3175cm-1处归属于N-H键的反对称和对称伸缩振动峰;2950cm-1和1450cm-1分别归属于C-H键的伸缩振动峰和弯曲振动峰,1650cm-1归属于酰胺I带C=O的伸缩振动峰,1622cm-1归属于酰胺II带N-H的弯曲振动峰;1553cm-1和1413cm-1归属于C-O的反对称和对称伸缩振动峰,1317cm-1归属于C-N键的伸缩振动峰,综合以上数据产物含有酰胺基、烷基、羧基等基团。
实施例30
按照实施例27的聚合方法及步骤,将丙烯酰胺与十二烷基烯丙基二溴化四甲基丁二铵两者摩尔比改为96.8:3.2。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为1514万。
实施例31
按投料比向5000mL的烧杯中依次加入水、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、尿素、丙烯酰胺、十六烷基聚氧乙烯(17)丙烯酸酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠NaAMPS,常温搅拌至体系混合均匀,其中组分组成为:0.012%EDTA、0.38%尿素、0.005%甲酸钠(三者均占单体总浓度的质量分数),总单体浓度为24%,丙烯酰胺、十六烷基聚氧乙烯(17)丙烯酸酯、NaAMPS三者摩尔比96.5:0.5:3。将烧杯放入10℃水浴中保温直至溶液温度为10℃后,加入过硫酸钾/硫代硫酸钠与AIBI(偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐)组成的复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与硫代硫酸钠摩尔比为1.1:1,过硫酸钾加量为单体总质量的0.028%,AIBA加量为单体总质量的0.012%。聚合反应在绝热环境下进行,聚合体系温度上升,反应结束后,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.0%的水解剂NaOH与0.5%助溶剂尿素,混合均匀,密封加热水解,在95℃水解2.5h。水解完成后,将所得胶粒于95℃干燥1-1.5h,粉碎过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例31中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为1825万。
实施例32
按照实施例31的聚合方法及步骤,将功能单体NaAMPS改为N-乙烯基吡咯烷酮。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为1723万。采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例32中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.7h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为45mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为90.2%。
实施例33
按照实施例31的聚合方法及步骤,将功能单体NaAMPS改为苯乙烯磺酸钠,使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算聚合物粘均分子量为1982万。采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例33中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为59mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为84.2%。
如图9,实施例33聚合物的傅里叶红外光谱,3416cm-1与3207cm-1为N-H的反对称伸缩峰;2925cm-1为-CH的反对称伸缩峰;1726cm-1为C=O的伸缩振动峰;1615cm-1为酰胺Ⅱ带(N-H)的弯曲振动峰;1560cm-1为COO-的伸缩振动峰;1420cm-1为C-O的伸缩振动峰;1348cm-1为C-N的伸缩振动峰;1178cm-1为S=O的伸缩振动峰;1100cm-1为C-O-C的伸缩振动峰。
实施例34
按投料比向5000mL的烧杯中依次加入水、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、尿素、甲酸钠、十二烷基苯磺酸钠、丙烯酸十八酯、丙烯酰胺、NaAMPS,常温搅拌至体系混合均匀,其中组分组成为:0.018%EDTA、0.52%尿素、0.0048%甲酸钠,单体浓度为23%,丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、NaAMPS三者摩尔比97.5:0.5:2,十二烷基苯磺酸钠加量为丙烯酸十八酯摩尔浓度的6.5倍。将烧杯放入18℃水浴中保温直至溶液温度为18℃后,加入过硫酸钾/甲醛合次硫酸氢钠与AIBI(偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐)组成的多段复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与甲醛合次硫酸氢钠摩尔比为1:1,过硫酸钾加量为单体总质量的0.026%,AIBI加量为单体总质量的0.018%。聚合反应在绝热环境下进行,聚合体系温度上升,反应结束后,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.0%的水解剂NaOH,混合均匀,密封加热水解,在95℃水解2h。水解完成后,将所得胶粒于90℃干燥2~2.5h,粉碎过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例34中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为1923万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例34中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.0h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为38mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为83.9%。
实施例35
按照实施例34的聚合方法及步骤,将丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、NaAMPS三者摩尔比改为97.2:0.8:2。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为1713万。采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例35中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.2h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为47mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为86.4%。
实施例36
按照实施例34的聚合方法及步骤,将丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、NaAMPS三者摩尔比改为96.2:1.8:2。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为1682万。采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例36中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为65mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为90.9%。
实施例37
按照实施例34的聚合方法及步骤,将丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、NaAMPS三者摩尔比改为95.2:2.8:2。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为1508万。
实施例38
按投料比向5000mL的烧杯中依次加入水、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、硫脲、无水硫酸钠、十二烷基硫酸钠、N-[(1-芘基磺酰胺)乙基]丙烯酰胺、丙烯酰胺、NaAMPS,其中组分组成为:0.02%EDTA、1.8%硫脲、0.025%无水硫酸钠,单体浓度为25%,丙烯酰胺、N-[(1-芘基磺酰胺)乙基]丙烯酰胺、NaAMPS三者摩尔比96.7:0.3:3.0,十二烷基硫酸钠加量为N-[(1-芘基磺酰胺)乙基]丙烯酰胺摩尔浓度的5.2倍,常温搅拌至体系混合均匀。将烧杯放入10℃水浴中保温直至溶液温度为10℃后,加入过硫酸钾/甲醛合次硫酸氢钠与AIBA(2,2-偶氮二异丁脒盐酸盐)组成的多段复合引发剂引发聚合,其中过硫酸钾与甲醛合次硫酸氢钠摩尔比为1:1,过硫酸钾加量为单体总质量的0.035%,AIBA加量为单体总质量的0.018%。聚合反应在绝热环境下进行,聚合体系温度上升,反应结束后,将胶体切割成3~5mm大小颗粒,加入占胶体总质量2.8%的水解剂NaOH,混合均匀,密封加热水解,在100℃水解1.5h。水解完成后,将所得胶粒于95℃干燥1.5-2.0h,粉碎过筛获得疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例38中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为2052万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例38中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.6h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为39mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为81.2%。
实施例39
按照实施例38的聚合方法及步骤,将丙烯酰胺、N-十六烷基丙烯酰胺、NaAMPS三者摩尔比改为93.7:0.3:6.0。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为1752万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例39中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.4h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为45mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为87.2%。
实施例40
按照实施例38的聚合方法及步骤,将丙烯酰胺、N-十六烷基丙烯酰胺、NaAMPS三者摩尔比改为89.7:0.3:10。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为1489万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例40中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为64mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为90.4%。
实施例41
按照一定投料比向5L烧杯中依次加入去离子水,乙二胺四乙酸钠盐,氯化钙,尿素,异丙醇,丙烯酰胺,疏水单体十四烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺,在室温下搅拌并溶解成均一的溶液,并用盐酸和氢氧化钠调节溶液的pH值至7,混合溶液中加入的十四烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺与丙烯酰胺的摩尔比为0.3:99.7,反应单体总的质量分数为25%,乙二胺四乙酸钠质量占溶液总质量的百分比为0.01%,尿素占溶液总质量百分比为0.2%,异丙醇占溶液总质量百分比为0.005%,氯化钙浓度为1.5mol/L。
将上述体系放入冰盐水中保温至溶液温度为-5℃,加入引发体系,其组成为:过硫酸铵(氧化剂),四甲基乙撑二胺(助引发剂)和亚硫酸钠(还原剂),氧化剂:助引发剂:还原剂的质量比为1:0.5:1。加入的氧化剂的质量占反应单体总质量的0.005%。聚合反应在绝热条件下进行,反应4~6h,当温度在30min上升不超过1℃时认为反应基本结束。将胶体取出剪碎成3~5mm大小的胶粒,加入水解剂氢氧化钠,其加量按每100g胶体2.4g氢氧化钠计,混合均匀后,在密闭容器中加热至95℃,水解2h。水解完成后,将所得胶粒在95℃鼓风烘箱中干燥30min~1h,得到白色颗粒。将干燥后的聚合物颗粒进一步粉碎,过筛,筛选0.15mm~1.18mm粒径的干粉作为最终产品即疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例41中得到的疏水缔合聚合物粘均分子量为3496万。
实施例42
按照实施例41中的步骤,将聚合体系中单体总浓度的质量分数改为20%,疏水单体改为壬基酚聚氧乙烯丙烯酸酯(聚氧乙烯聚合度为16)其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为3215万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例42中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.7h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为76mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为78%。
实施例43
按照实施例41中的步骤,将聚合体系中单体总浓度的质量分数改为30%,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2914万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例43中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.7h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为74mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为75%。
实施例44
按照实施例41中的步骤,将聚合体系的引发温度改为0℃,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为3267万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例44中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.7h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为76mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为73.2%。
实施例45
按照实施例41中的步骤,将聚合体系的引发温度改为5℃引发,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2761万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例45中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.6h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为65mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为72%。
制备产物1H-NMR由图5所示,对于聚合物上H的化学位移从高场到低场依次进行分析:δ0.93为疏水基团烷基链上端甲基氢的化学位移,δ1.17~1.22为疏水基团长链烷基链上系列-CH2氢的化学位移,δ1.54、δ1.66为丙烯酰胺、丙烯酸钠和疏水单体结构单元中-CH2-CH-的-CH2氢的化学位移,δ2.10、δ2.23为丙烯酰胺、丙烯酸钠和疏水单体结构单元中-CH2-CH-的-CH-氢的化学位移,δ3.51~3.72为疏水基团上连接两个N+的-CH2上氢的化学位移,δ3.15~3.24为疏水基团上N+直接相连的-CH3氢的化学位移,δ6.88~7.88为丙烯酰胺-CONH2上氢的化学位移。
实施例46
按照实施例41中的步骤,将引发体系中氧化剂的加量改为占聚合单体总质量的0.008%,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为3017万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例46中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.7h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为74mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为74.9%。
实施例47
按照实施例41中的步骤,将引发体系中氧化剂的加量改为占聚合单体总质量的0.012%,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2489万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例47中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为58mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为70.3%。
实施例48
按照实施例41中的步骤,将聚合体系中的疏水单体由十四烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺改为2-丙烯酰胺基十六烷基磺酸钠,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2578万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例48中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.6h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为61mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为78%。
制备产物1H-NMR由图6所示,由图4可知:δ=6.87~7.69ppm为丙烯酰胺上-NH2上氢的化学位移,δ=4.70ppm为溶剂D2O溶剂的H的化学位移,δ=3.35ppm是疏水单体Hg的化学位移,而δ=2.59~2.67ppm是疏水单体Hl的化学位移,δ=2.11、2.21ppm强峰是主链三种单体结构单元-CH2-CH-中次甲基氢即Hb、Hd、Hf的化学位移,δ=1.54、1.63ppm强峰是主链三种结构单元-CH2-CH-中亚甲基氢即Ha、Hc、He的化学位移,且两者面积比1:2,符合两者摩尔比例;δ=1.14ppm是疏水单体中Hi的化学位移,δ=1.05~1.09ppm是疏水单体中长链亚甲基Hj的化学位移,δ=0.89~0.93ppm弱峰则是疏水单体端基-CH3中Hk的吸收峰;综上分析可确定产物是丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2甲基十四烷磺酸钠的三元共聚物。
实施例49
按照实施例41中的步骤,将聚合体系中的疏水单体由十四烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺改为(4-丙烯酰胺基)苯基正丁基二甲基溴化铵,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2436万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例49中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为58mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为78%。
实施例50
按照实施例41中的步骤,将聚合体系中的丙烯酰胺与疏水单体投料的摩尔比改为98:2,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2635万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例50中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为1.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为84mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为79%。
实施例51
按照实施例41中的步骤,将聚合体系中的丙烯酰胺与疏水单体投料的摩尔比改为95:5,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2453万。
采用总矿化度为4.9万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2200mg/L的模拟盐水与实施例51中制备的疏水缔合聚合物在50℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.4h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为85℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为92mPa·s,在85℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为78%。
实施例52
按照一定投料比向5L烧杯中依次加入去离子水,乙二胺四乙酸钠盐,氯化锌,尿素,甲酸钠,丙烯酰胺,疏水单体十四烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺,功能单体2-丙烯酰胺2-甲基丙磺酸钠,在室温下搅拌并溶解成均一的溶液,并用冰醋酸酸和氢氧化钠调节溶液的pH至7。混合溶液中,加入疏水单体与功能单体和丙烯酰胺的摩尔比为0.5:3:96.5,反应单体总的质量分数为25%,乙二胺四乙酸钠质量占溶液总质量的百分比为0.01%,尿素占溶液总质量百分比为0.2%,甲酸钠占溶液总质量百分比为0.005%,氯化锌浓度为1.5mol/L。
将上述体系放入冰盐水中保温至溶液温度为-5℃,加入引发体系,其组成为:过硫酸铵(氧化剂),四甲基乙撑二胺(助引发剂)和硫代硫酸钠(还原剂),氧化剂:助引发剂:还原剂的质量比为1:0.75:1。加入的氧化剂的质量占反应单体总质量的0.006%。聚合反应在绝热条件下进行,反应4~6h,当温度在30min上升不超过1℃时认为反应基本结束。将胶体取出剪碎成3-5mm大小的胶粒,加入水解剂氢氧化钠,其加量按每100g胶体0.8g氢氧化钠计,混合均匀后,在密闭容器中加热至95℃,水解2h。水解完成后,将所得胶粒在95℃鼓风烘箱中干燥30min~1h,得到白色颗粒。将干燥后的聚合物颗粒进一步粉碎,过筛,筛选0.15mm-1.18mm粒径的干粉作为最终产品即疏水缔合聚合物。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算疏水缔合聚合物粘均分子量为2908万.
实施例53
按照实施例52中的步骤,将聚合体系中单体总浓度的质量分数改为22%,疏水单体改为疏水单体改为辛基酚聚氧乙烯丙烯酸酯(聚氧乙烯聚合度为10)其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2756万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例53中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.9h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为46mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为80%。
实施例54
按照实施例52中的步骤,将聚合体系中单体总浓度的质量分数改为28%,疏水单体改为疏水单体改为辛基酚聚氧乙烯丙烯酸酯(聚氧乙烯聚合度为14)其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2502万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例54中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为44mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为78%。
实施例55
按照实施例52中的步骤,将聚合体系的引发温度改为0℃引发,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2765万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例55中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.9h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为46mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为81%。
实施例56
按照实施例52中的步骤,将聚合体系的引发温度改为5℃引发,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2501万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例56中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.8h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为43mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为76%。
实施例57
按照实施例52中的步骤,将引发体系中氧化剂的加量改为占聚合单体总质量的0.008%,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2758万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例57中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.9h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为46mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为80%。
实施例58
按照实施例52中的步骤,将引发体系中氧化剂的加量改为占聚合单体总质量的0.01%,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2502万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例58中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为31mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为74%。
实施例59
按照实施例52的步骤,将聚合体系中疏水单体与功能单体和丙烯酰胺的摩尔比改为1:3:94,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2654万。
实施例60
按照实施例52的步骤,将聚合体系中疏水单体与功能单体和丙烯酰胺的摩尔比改为2:3:95,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2503万。
实施例61
按照实施例52中的步骤,将聚合体系中的疏水单体由二十二烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺改为(4-丙烯酰胺基)苯基异丙基二甲基溴化铵,疏水单体与功能单体和丙烯酰胺的摩尔比为0.3:1:98.7,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2556万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例61中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为31mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为72%。
实施例62
按照实施例52中的步骤,将聚合体系中的疏水单体由二十二烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺改为2-丙烯酰胺基十二烷基苯磺酸钠,疏水单体与功能单体和丙烯酰胺的摩尔比为0.3:1:98.7,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2489万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例62中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为34mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为73%。
实施例63
按照实施例52中的步骤,将聚合体系中的功能单体由2-丙烯酰胺2-甲基丙磺酸钠改为N-乙烯基吡咯烷酮,疏水单体与功能单体和丙烯酰胺的摩尔比为0.3:1:98.7,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2639万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例63中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为33mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为72%。
如图10为实施例63中聚合物的傅里叶红外光谱图,3590cm-1和3190cm-1处归属于N-H键的反对称和对称伸缩振动峰.2925cm-1和1452cm-1分别归属于C-H键的伸缩振动峰和弯曲振动峰;1670cm-1归属于酰胺Ⅰ带C=O的伸缩振动峰,1610cm-1归属于酰胺II带N-H的弯曲振动峰;1410cm-1归属于C-O键的伸缩振动峰,1315cm-1归属于C-N键的伸缩振动峰,1183cm-1为S=O的伸缩振动峰.综合以上数据可以看出所得聚合物里含有酰胺基、羧基。
实施例64
按照实施例52中的步骤,将聚合体系中的功能单体由2-丙烯酰胺2-甲基丙磺酸钠改为苯乙烯磺酸钠,疏水单体与功能单体和丙烯酰胺的摩尔比为0.3:1:98.7,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2533万。
采用总矿化度为5万水,Ca2+、Mg2+离子总浓度为2400mg/L的模拟盐水与实施例64中制备的疏水缔合聚合物在45℃配制浓度为5000mg/L的聚合物溶液,溶解时间为2.5h,当聚合物溶液浓度为2000mg/L,温度为95℃,剪切速率为7.34s-1下测试聚合物粘度值为37mPa·s,在95℃条件下,2000mg/L聚合物溶液90d粘度保留率为78%。
实施例65
按照实施例52步骤,将聚合体系中疏水单体与功能单体和丙烯酰胺的摩尔比改为0.1:5:94.9,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2879万。
实施例66
按照实施例52中的步骤,将聚合体系中疏水单体与功能单体和丙烯酰胺的摩尔比改为0.1:10:89.9,其余原料与加量不变。所得疏水缔合聚合物用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算其粘均分子量为2568万。
实施例67
测定了基于实施例37中的疏水缔合聚合物的溶解时间(0.4%疏水缔合聚合物)。具体测试方法为:在常温(25℃)条件下,称取500g清水倒入带搅拌的容器中,启动搅拌器,调节搅拌器转速至形成的漩涡到达容器底部;按照0.4%疏水缔合聚合物浓度称量2g疏水缔合聚合物干粉,将其缓慢加入水中,干粉应沿漩涡边加入,让干粉与水充分混合,避免出现结块的现象。在常温(25℃)条件下,采用六速旋转粘度计测试不同搅拌时间时缔合聚合物溶液170s-1剪切速率下粘度,直到粘度保持不变为止,测试结果如表1所示。该缔合聚合物溶解时间为2~4min左右。
表1实施例37中得到的疏水缔合聚合物溶解时间测试表
测定了基于实施例37中的缔合聚合物的增粘能力。具体测试方法为:称取500g清水倒入带搅拌的容器中,启动搅拌器,调节搅拌器转速至形成的漩涡到达容器底部;按照缔合聚合物溶液配制浓度称量缔合聚合物,将缔合聚合物干粉缓慢加入水中,干粉应沿漩涡边加入,让干粉与水充分混合,避免出现结块的现象,搅拌10~20min,即得到缔合聚合物溶液。在常温(25℃)条件下,采用六速旋转粘度计测试缔合聚合物溶液170s-1剪切速率下粘度,该缔合聚合物增粘能力如表2所示。
表2实施例37中得到的疏水缔合聚合物增粘能力测试表
测定了基于实施例37中的疏水缔合聚合物作为增稠剂配制的缔合型非交联压裂液(0.4%缔合聚合物+1%KCl)的抗温抗剪切能力、残渣含量以及岩心基质伤害率。体系具体配制方法为:称取500g清水倒入带搅拌的容器中,启动搅拌器,调节搅拌器转速至形成的漩涡到达容器底部;按照缔合聚合物溶液配制浓度称量疏水缔合聚合物,将疏水缔合聚合物干粉缓慢加入水中,干粉应沿漩涡边加入,让干粉与水充分混合,避免出现结块的现象,搅拌10~20min,待缔合聚合物充分溶解后,再加入5g氯化钾,继续搅拌5~10min,搅拌均匀,即得到缔合型非交联压裂液;参照“SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法”中的抗温抗剪切性能、破胶液残渣、岩心基质伤害率测试方法测试压裂液性能。结果如图1、表3、表4所示。从图1结果可以看出,当温度恒定后,随着剪切时间的延长,压裂液粘度基本保持不变,表现出较好的抗剪切能力。从表3、表4可以看出,压裂液具有低残渣、低伤害特性。
表3缔合型非交联压裂液破胶液残渣含量测试表
表4缔合型非交联压裂液岩心基质渗透率伤害率测试表
实施例68
参照实施例67中方法,测定了实施例23中的0.4%缔合聚合物的溶解时间。测试结果如表5所示。该缔合聚合物溶解时间为3~4min。
表5实施例23中得到的疏水缔合聚合物溶解时间测试表
参照实施例67中方法,测定了基于实施例23中的疏水缔合聚合物的增粘能力。该疏水缔合聚合物增粘能力如表6所示。
表6实施例23中得到的疏水缔合聚合物增粘能力测试表
参照实施例67中方法,测定了基于实施例23中的疏水缔合聚合物作为增稠剂配制的缔合型非交联压裂液(0.5%缔合聚合物+1%KCl)的抗温抗剪切能力、残渣含量以及岩心基质伤害率。结果如图2、表7、表8所示。从图2结果可以看出,当温度恒定后,随着剪切时间的延长,压裂液粘度基本保持不变,表现出较好的抗剪切能力。从表7、表8可以看出,压裂液与实施例67中压裂液一样,均具有低残渣、低伤害特性。
表7缔合型非交联压裂液破胶液残渣含量测试表
表8缔合型非交联压裂液岩心基质渗透率伤害率测试表
实施例69
一种适合于非常规油气藏体积改造的减阻水压裂液体系,该体系减阻水由0.04%缔合聚合物增稠剂、0.10%增效剂、1%防膨剂与清水组成。其中缔合聚合物增稠剂为实施例59所制备的疏水缔合聚合物,防膨剂为氯化钾或其他具有防止粘土膨胀的粘土稳定剂。
溶液配制过程:按配制减阻水体积量取清水,按上述比例先加入缔合聚合物增稠剂、搅拌8min,再按比例加入增效剂、防膨剂,继续搅拌2min,即配制成适合于非常规油气藏体积改造的减阻水压裂液。
在相同测试条件下:(1)该体系减阻水粘度与同类产品斯伦贝谢减阻水压裂液J313相当,分别为7.6mPa.s、7.9mPa.s,粘度低,容易进入地层沟通天然裂缝,增大储层改造体积;(2)该体系减阻水减阻率为70%,比J313提高了8%,具有高效减阻功能,能够更有效地降低施工摩阻。
实施例70
一种适合于非常规油气藏体积改造的减阻水压裂液体系,该体系减阻水由0.06%缔合聚合物增稠剂、0.12%增效剂、1%防膨剂与清水组成。其中缔合聚合物增稠剂为实施例16所制备的疏水缔合聚合物,防膨剂为氯化钾或其他具有防止粘土膨胀的粘土稳定剂。
溶液配制过程:按配制减阻水体积量取清水,按上述比例先加入缔合聚合物增稠剂、搅拌8min,再按比例加入增效剂、防膨剂,继续搅拌2min,即配制成适合于非常规油气藏体积改造的减阻水压裂液。
在相同测试条件下:(1)该体系减阻水粘度为11.5mPa.s,携砂性能比同类产品斯伦贝谢减阻水压裂液J313提高了48%;(2)该体系减阻水减阻率为68%,比J313提高了将近5%,具有高效减阻功能,能够有效地降低施工摩阻。
实施例71
一种适合于非常规油气藏体积改造的减阻水压裂液体系,该体系减阻水由0.08%缔合聚合物增稠剂、0.15%增效剂、1%防膨剂与清水组成。其中缔合聚合物增稠剂为实施例24所制备的疏水缔合聚合物,防膨剂为氯化钾或其他具有防止粘土膨胀的粘土稳定剂。
溶液配制过程:按配制减阻水体积量取清水,按上述比例先加入缔合聚合物增稠剂、搅拌8min,再按比例加入增效剂、防膨剂,继续搅拌2min,即配制成适合于非常规油气藏体积改造的减阻水压裂液。
在相同测试条件下:(1)该体系减阻水粘度为25mPa.s,携砂性能比同类产品斯伦贝谢减阻水压裂液J313提高了152%;(2)该体系减阻水减阻率为65%,与J313相当,具有高效减阻功能,能够降低施工摩阻。
实施例72
一种适合于非常规油气藏体积改造的减阻水压裂液体系,该体系减阻水由0.015%缔合聚合物增稠剂、0.05%增效剂、1%防膨剂与清水组成。其中缔合聚合物增稠剂实施例41所制备的疏水缔合聚合物,防膨剂为氯化钾或其他具有防止粘土膨胀的粘土稳定剂。
溶液配制过程:按配制减阻水体积量取清水,按上述比例先加入缔合聚合物增稠剂、搅拌8min,再按比例加入增效剂、防膨剂,继续搅拌2min,即配制成适合于非常规油气藏体积改造的减阻水压裂液。
在相同测试条件下:(1)该体系减阻水粘度与同类产品斯伦贝谢减阻水压裂液J313相当,分别为6.3mPa.s、7.9mPa.s,粘度低,容易进入地层沟通天然裂缝,增大储层改造体积;(2)该体系减阻水减阻率为71%,比J313提高了9%,具有高效减阻功能,能够更有效地降低施工摩阻。
实施例73非交联凝胶堵漏应用实施例
选用实施例60所合成的疏水缔合聚合物,用自来水在30℃下溶解2~4h配制成母液,母液静置12h以上后用自来水稀释成目标液(聚合物浓度为0.8%~1.5%),即配方组成为0.8~1.5%聚合物+98.5~99.2%自来水。同时,选用HPAM(M=2500×104),并以相同方法配制相同的目标液。在50~80℃下,实施例60制备的疏水缔合聚合物的静切力、抗水浸能力、承压能力均明显强于HPAM。其中,静切力的测试条件:将溶液预热至所需温度,在流速旋转粘度计转速为600r/min下搅拌10秒钟,以3r/min转速开始旋转后的最大读数值,乘以仪器系数0.511即为初切力(静切力)。抗水浸能力的评价方法是:选用1000ml的量筒,按1:1的比例先后加入模拟水(TDS=24.6万的模拟盐水)、配制好的样品,密封,放入一定温度的烘箱中,每隔一段时间观察实验现象。承压能力的评价方法是:选用自主改装后的HTHP滤失仪,在样品罐内加一定数量的钢珠(Φ12mm),然后加入适量的凝胶,使得凝胶刚好充填满钢珠缝隙,密封罐体;而后将样品罐放入一定温度的烘箱中老化24h,随后对其承压能力进行测定。取聚合物浓度为1.2%,二者的性能实验数据见表9。
表9实施例60制备的疏水缔合聚合物与HPAM的性能对比
实施例74非交联凝胶堵漏应用实施例
选用实施例59所合成的疏水缔合聚合物,参照应用实施例73中的实验方法,对实施例59制备的疏水缔合聚合物和HPAM(M=2500×104)的静切力、抗水浸能力、承压能力进行评价。实验结果表明,在50~80℃下,实施例59制备的聚合物的静切力、抗水浸能力、承压能力均明显强于HPAM。取聚合物浓度为1.2%,二者的性能实验数据见表10。
表10实施例59制备的疏水缔合聚合物与HPAM的性能对比
实施例75交联凝胶堵漏应用实施例
选用实施例28所合成的疏水缔合聚合物,用自来水在30℃下溶解2~4h配制成母液,母液静置12h以上后用自来水稀释,并加入合适的交联剂(聚合物浓度为0.8%~1.5%),即配方组成为0.8~1.5%聚合物+0.2~1.0%交联剂+98.5~99.2%自来水。在50~95℃下,实施例28制备的疏水缔合聚合物的成胶时间可控(0.5~24h)、成胶强度可控,且抗水浸能力、承压能力均很好。其中,成胶强度用目测法和承压能力表征。抗水浸能力和承压能力的评价方法参照非交联凝胶堵漏应用实施例73中的。取聚合物浓度为1.2%,交联剂浓度0.6%,二者的性能实验数据见表11。
表11聚合物28制备的疏水缔合聚合物的性能
实施例76交联凝胶堵漏应用实施例
依据固含量取(8/s)g实施例30制备的疏水缔合聚合物干粉于(400-2/s)g模拟盐水(TDS=15690mg/L,Ca2+&Mg2+=621.5mg/L)中,65℃水浴,顶置立式搅拌器转速为400RPM条件下溶解得到10000mg/L的聚合物母液,静置一晚后利用相同模拟盐水稀释不同浓度聚合物目标液备用(同浓度HPAM(M=2500*104)配制方法相同)。65℃、剪切速率为7.34s-1、brookfield粘度计测得高缔合聚合物表现超强增粘性,5000mg/L目标液表观粘度为12344mPa.s(溶液可以倾斜吐舌回弹),HPAM表观粘度为644mPa.s;110V、Ⅰ档Waring搅拌器剪切20s,得到高缔合聚合物目标液具有剪切恢复性,恢复时间4小时,粘度保留率为98.12%,HPAM为36.80%;流变仪和静切力测试显示高缔合聚合物具有超强结构,弹性为主聚合物;65℃充氮除氧老化180d得到高缔合聚合物老化粘度保留率为89.72%,HPAM为28.34%;按照SY/T5590-2004《调剖剂性能评价方法》测定物理交联高缔合聚合物(5000mg/L)突破压力梯度大于1.9Mpa/m;封堵率≥98.2%;耐盐水冲刷≥20PV;在多孔介质稳定性≥180d;驱油效率提高21.32%。
实施例77交联凝胶堵漏应用实施例
油藏基本条件:模拟盐水(TDS=5000~45000mg/L,Ca2+&Mg2+=200~1000mg/L)中,温度40~120℃;依据固含量取(2/s)g实施例17制备的疏水缔合聚合物干粉于(400-2/s)g模拟盐水中,40~120℃水浴,顶置立式搅拌器转速为400RPM条件下溶解得到聚合物母液,静置一晚后利用相同模拟盐水稀释不同浓度聚合物目标液备用(同浓度HPAM(M=2500*104)配制方法相同)。不同温度和矿化度、剪切速率为7.34s-1、brookfield粘度计测得交联前缔合聚合物溶液比HPAM表现更好强的抗温性、抗盐性和抗水稀释能力。交联后缔合聚合物溶液交联时间可控:12~144h;强度可控:5000~90000mPa.s;机械剪切或者多孔介质剪切对交联后缔合聚合物交联时间和交联强度影响较小,交联后缔合聚合物老化稳定性≥120d;按照SY/T5590-2004《调剖剂性能评价方法》测定交联后缔合聚合物突破压力梯度≥2.92Mpa/m;封堵率≥99%;选择性封堵率≥90%;耐盐水冲刷≥30PV;在多孔介质稳定性≥120d;驱油效率提高19.34%。
实施例78
依据固含量取(2/s)g实施例10中得到的疏水缔合聚合物干粉于(400-2/s)g模拟盐水(TDS=49974mg/L,Ca2+&Mg2+=2004.85mg/L)中,45℃水浴,顶置立式搅拌器转速为400RPM条件下溶解得到5000mg/L的聚合物母液,静置一晚后利用相同模拟盐水稀释得到浓度2000mg/L的聚合物目标液备用(同浓度HPAM(M=2500*104)配制方法相同)。85℃、剪切速率为7.34s-1、brookfield粘度计测得新合成聚合物目标液表观粘度为23.82mPa.s,HPAM表观粘度为6.75mPa.s;110V、Ⅰ档Waring搅拌器剪切20s,得到新合成聚合物目标液粘度保留率为63.21%,HPAM为37.80%;85℃充氮除氧老化90d得到新合成聚合物老化粘度保留率为53.72%,HPAM为18.39%;按照SY/T5862-2008中静态吸附粘度保留率测试方法得到新合成聚合物为80.60%,HPAM为85.30%;85℃模拟盐水条件下,利用(K=100mD)人造岩心,注入速度3m/d测得合成聚合物阻力系数FR=162.53,残余阻力系数FRR=54.82,HPAM分别为51.52及13.33;85℃,注入速度3m/d,含水98%转注聚,注聚量0.3PV宏观物模驱油结果表明新合成聚合物提高采收率幅度为15.42%,HPAM为8.91%。
实施例79
依据固含量取(2/s)g实施例31中疏水缔合聚合物干粉于(400-2/s)g模拟盐水(TDS=30664mg/L,Ca2+&Mg2+=2135.85mg/L)中,45℃水浴,顶置立式搅拌器转速为400RPM条件下溶解得到5000mg/L的聚合物母液,静置一晚后利用相同模拟盐水稀释得到浓度2000mg/L的聚合物目标液备用(同浓度HPAM(M=2500*104)配制方法相同)。80℃、剪切速率为7.34s-1、brookfield粘度计测得新合成聚合物目标液表观粘度为102.95mPa.s,HPAM表观粘度为14.42mPa.s;110V、Ⅰ档Waring搅拌器剪切20s,得到新合成聚合物目标液粘度保留率为80.62%,HPAM为35.40%;80℃充氮除氧老化90d得到新合成聚合物老化粘度保留率为63.60%,HPAM为40.01%;按照SY/T5862-2008中静态吸附粘度保留率测试方法得到新合成聚合物为73.02%,HPAM为78.00%;80℃模拟盐水条件下,利用(K=2500mD)人造岩心,注入速度3m/d测得合成聚合物阻力系数FR=38.83,残余阻力系数FRR=11.42,HPAM分别为17.22及3.29;80℃,注入速度3m/d,含水98%转注聚,注聚量0.3PV宏观物模驱油结果表明新合成聚合物提高采收率幅度为20.42%,HPAM为10.11%。
实施例80
依据固含量取(2/s)g实施例52中疏水缔合聚合物干粉于(400-2/s)g模拟盐水(TDS=49528mg/L,Ca2+&Mg2+=2034.85mg/L)中,45℃水浴,顶置立式搅拌器转速为400RPM条件下溶解得到5000mg/L的聚合物母液,静置一晚后利用相同模拟盐水稀释得到浓度1500mg/L的聚合物目标液备用(同浓度HPAM(M=2500*104)配制方法相同)。90℃、剪切速率为7.34s-1、brookfield粘度计测得新合成聚合物目标液表观粘度为48.05mPa.s,HPAM表观粘度为7.55mPa.s;110V、Ⅰ档Waring搅拌器剪切20s,得到新合成聚合物目标液粘度保留率为73.74%,HPAM为46.28%;90℃充氮除氧老化90d得到新合成聚合物老化粘度保留率为63.72%,HPAM为15.39%;按照SY/T5862-2008中静态吸附粘度保留率测试方法得到新合成聚合物为74.30%,HPAM为85.60%;90℃模拟盐水条件下,利用(K=1500mD)人造岩心,注入速度3m/d测得合成聚合物阻力系数FR=80.21,残余阻力系数FRR=26.82,HPAM分别为11.52及3.69;90℃,注入速度3m/d,含水98%转注聚,注聚量0.3PV宏观物模驱油结果表明新合成聚合物提高采收率幅度为19.12%,HPAM为11.23%。
实施例81
依据固含量取(2/s)g实施例65中疏水缔合聚合物干粉于(400-2/s)g模拟盐水(TDS=93664mg/L,Ca2+&Mg2+=1945.85mg/L)中,45℃水浴,顶置立式搅拌器转速为400RPM条件下溶解得到5000mg/L的聚合物母液,静置一晚后利用相同模拟盐水稀释得到浓度2000mg/L的聚合物目标液备用(同浓度HPAM(M=2500*104)配制方法相同)。85℃、剪切速率为7.34s-1、brookfield粘度计测得新合成聚合物目标液表观粘度为45.82mPa.s,HPAM表观粘度为4.35mPa.s;110V、Ⅰ档Waring搅拌器剪切20s,得到新合成聚合物目标液粘度保留率为53.21%,HPAM为17.20%;85℃充氮除氧老化90d得到新合成聚合物老化粘度保留率为70.72%,HPAM为20.09%;按照SY/T5862-2008中静态吸附粘度保留率测试方法得到新合成聚合物为74.46%,HPAM为82.20%;85℃模拟盐水条件下,利用(K=1500mD)人造岩心,注入速度3m/d测得合成聚合物阻力系数FR=60.53,残余阻力系数FRR=25.52,HPAM分别为13.02及3.69;85℃,注入速度3m/d,含水98%转注聚,注聚量0.3PV宏观物模驱油结果表明新合成聚合物提高采收率幅度为18.52%,HPAM为6.91%。
实施例82
依据固含量取(2/s)g实施例66中得到的疏水缔合聚合物干粉于(400-2/s)g模拟盐水(TDS=93664mg/L,Ca2+&Mg2+=1945.85mg/L)中,45℃水浴,顶置立式搅拌器转速为400RPM条件下溶解得到5000mg/L的聚合物母液,静置一晚后利用相同模拟盐水稀释得到浓度2000mg/L的聚合物目标液备用(同浓度HPAM(M=2500*104)配制方法相同)。85℃、剪切速率为7.34s-1、brookfield粘度计测得新合成聚合物目标液表观粘度为58.22mPa.s,HPAM表观粘度为4.35mPa.s;110V、Ⅰ档Waring搅拌器剪切20s,得到新合成聚合物目标液粘度保留率为50.49%,HPAM为17.20%;85℃充氮除氧老化90d得到新合成聚合物老化粘度保留率为61.12%,HPAM为20.09%;按照SY/T5862-2008中静态吸附粘度保留率测试方法得到新合成聚合物为68.46%,HPAM为82.20%;85℃模拟盐水条件下,利用(K=1500mD)人造岩心,注入速度3m/d测得合成聚合物阻力系数FR=67.71,残余阻力系数FRR=35.38,HPAM分别为13.02及3.69;85℃,注入速度3m/d,含水98%转注聚,注聚量0.3PV宏观物模驱油结果表明新合成聚合物提高采收率幅度为20.77%,HPAM为6.91%。

Claims (10)

1.一种疏水缔合聚合物,包括式(I)与式(II)所示的重复单元:
其中,所述x:y=1:(0.001~0.06);所述A为疏水单体的单体单元;所述疏水单体选自N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯、氟取代的甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种;所述疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万。
2.根据权利要求1所述的疏水缔合聚合物,其特征在于,所述N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酸烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、丙烯酸聚氧乙烯烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯与氟取代的甲基丙烯酸烷基酯中烷基的碳原子数各自独立地为4~40。
3.根据权利要求1所述的疏水缔合聚合物,其特征在于,所述疏水单体选自2-(N-乙基全氟磺酸胺)甲基丙烯酸乙酯、2-(N-乙基全氟辛烷)甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、N-十二烷基丙烯酰胺、N-十六烷基丙烯酰胺、N-苯乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基二十五烷基磺酸钠、N-辛基丙酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基二十二烷基磺酸钠、N-十四烷基丙烯酰胺、N,N-二辛基丙烯酰胺、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十四酯、[(1-萘基)甲基]丙烯酰胺、2-(1-乙酰胺萘)丙烯酸乙酯、N-[(1-芘基磺酰胺)乙基]丙烯酰胺、十六烷基烯丙基二溴化四甲基乙二胺、2-丙烯酰胺基十四烷磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基十二烷磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、辛基酚聚氧乙烯丙烯酸酯、十二烷基聚氧乙烯丙烯酸酯、十八烷基烯丙基二溴化四甲基乙二胺、十六烷基聚氧乙烯丙烯酸酯、2-甲基丙烯酰氧乙基-二甲基十二烷基溴化铵、N-十六烷基丙烯酰胺、N-辛基丙烯酰胺、十二烷基烯丙基二溴化四甲基丁二铵、十四烷基烯丙基二氯化四甲基丁二胺与(4-丙烯酰胺基)苯基正丁基二甲基溴化铵中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的疏水缔合聚合物,其特征在于,还包括式(III)所示的重复单元:
其中,所述x:z=1:(0.001~0.12);所述D为功能单体的单体单元;所述功能单体选自含有端烯基的磺酸衍生物及其磺酸盐衍生物与含有端烯基的杂环衍生物中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的疏水缔合聚合物,其特征在于,所述功能单体的碳原子数为2~20。
6.根据权利要求4所述的疏水缔合聚合物,其特征在于,所述功能单体选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其磺酸盐、乙烯基磺酸及其磺酸盐、苯乙烯基磺酸及其磺酸盐与N-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的疏水缔合聚合物,其特征在于,还包括式(IV)所示的重复单元:
其中,x:m=1:(0.03~0.3)。
8.一种疏水缔合聚合物的制备方法,其特征在于,包括:
在引发剂作用下,丙烯酰胺单体与疏水单体进行共聚反应,得到疏水缔合聚合物;
所述疏水单体选自N-烷基取代丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、氟取代的丙烯酸烷基酯、氟取代的甲基丙烯酸烷基酯、烯丙基烷基季铵盐、丙烯酰胺烷基磺酸及其磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯丙烯酸酯与丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或多种;所述疏水缔合聚合物的粘均分子量为500~3500万;
所述丙烯酰胺单体与疏水单体的摩尔比为1:(0.001~0.06)。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,还加入功能单体;所述功能单体选自含有端烯基的磺酸衍生物及其磺酸盐衍生物与含有端烯基的杂环衍生物中的一种或多种;所述丙烯酰胺单体与功能单体的摩尔比为1:(0.001~0.12)。
10.权利要求1~7任意一项所述的疏水缔合聚合物或权利要求8~9任意一项所制备的疏水缔合聚合物在油田化学、水处理、造纸与矿物浮选领域中的应用。
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