[发明专利]一种含脂肪叔胺基团的大分子及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及三次采油领域，具体涉及一种含脂肪叔胺基团的大分子合成及其在制备长支链结构高分子量耐温抗盐聚丙烯酰胺中的应用。

背景技术

聚丙烯酰胺是一类多用途的水溶性高分子，在造纸工业、纺织工业、冶金、选矿以及污水处理上有着广泛的应用。近年来，随着油田开采难度的加大，以聚丙烯酰胺溶液为代表的聚合物驱油剂在三次采油中有着优异的表现，为油田稳产、增产发挥了重要作用。工业上的应用也带动了聚丙烯酰胺的研发热潮，以三次采油为例，基于经济效益和满足油藏地质环境，制备高分子量和耐温抗盐型聚丙烯酰胺是目前的主攻方向。分子量的重要性在于配制相同黏度的聚合物水溶液，分子量越高，所需聚合物用量就越少，且实际使用效果也已经表明高分子量聚丙烯酰胺在耐盐性、抗剪切性以及提高采收率上都要明显优于普通的聚丙烯酰胺。合成新型功能单体，包括耐温抗盐单体，两性离子单体和疏水单体，再与丙烯酰胺共聚，通过提高功能单体的比例或者从增加分子间作用力角度提高溶液黏度，是耐温抗盐型聚丙烯酰胺的合成思路。若要此类聚丙烯酰胺有更好的耐温抗盐效果，仍要以提高分子量作为基础，但功能单体的纯度，溶解性能以及空间位阻效应，使多元体系聚合条件更为复杂，产物分子量不易做大，从化学角度和物理角度出发，提高共聚物综合性能的实验构想往往不能充分实现，因此最大程度地提高分子量是耐温抗盐型聚丙烯酰胺的研究基础。增加分子量的一个行之有效的办法是通过实验选择合适的引发体系，好的引发体系在保障高转化率的同时，能够控制诱导期，减小自动加速现象，使反应平稳进行。

近年来，围绕聚丙烯酰胺引发体系，科研工作者在合成配方，引发机理及合成工艺等方面做了大量工作。其中以过硫酸盐为氧化剂，以小分子叔胺为还原剂的氧化-还原引发体系成为一个新的研究热点。丘坤元等对过硫酸盐与脂肪胺体系进行了系统研究，经自由基捕捉与电子自旋共振波谱(ESR)测定，发现当所用的脂肪胺是伯、仲胺时，产生的是氮自由基，若是叔胺则形成碳自由基。他们对过硫酸盐与N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，在室温下引发丙烯酰胺的聚合进行了系统研究，并提出了可能引发机理。功能性引发体系不仅可以提高聚合物的分子量，同时也可以决定产物的分子结构，为合成特殊结构聚丙烯酰胺提供了方法。张贞浴合成了系列水溶性的脂肪叔胺基单体，将其用作还原剂与过硫酸盐组成氧化-还原体系，引发丙烯酰胺聚合，得到具有支链结构、分子量高达上千万的聚丙烯酰胺。该引发体系中的叔胺基单体具有双重功能，既可参与引发，又可参与聚合，因此体系引发活性很高。在此基础上，他们还研究了将含叔胺基单体作为第二还原剂与过硫酸铵和亚硫酸氢钠组成的三元氧化-还原引发体系，在引发丙烯酰胺聚合时，聚合诱导期可控，产物分子量高且凝胶含量低，是个很有潜力和实用的引发体系。

在过硫酸盐和脂肪叔胺(单体)组成的氧化-还原引发体系中，还原剂叔胺的结构将直接影响引发体系活性，决定聚合产物分子量以及产物的分子结构。目前对于此类引发体系的研究，还原剂还仅限为小分子叔胺，而对于多官能团的大分子叔胺尚未有研究报道。在本发明中，我们制备了含脂肪叔胺基团的大分子，将其用作还原剂，与氧化剂过硫酸盐组成新型氧化-还原引发体系，引发丙烯酰胺聚合，合成长支链结构的高分子量耐温抗盐型聚丙烯酰胺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

针对传统聚丙烯酰胺耐温抗盐性能差，以及采用耐温抗盐单体共聚方法合成聚丙烯酰胺分子量不易做大的缺点，本发明提供一种含脂肪叔胺基团的大分子及其制备方法，将其与过硫酸盐组成氧化-还原引发体系，在水溶液中引发丙烯酰胺与耐温抗盐单体聚合，得到长支链结构高分子量耐温抗盐聚丙烯酰胺，产品的耐温抗盐性能较现有产品有较大提高。

本发明的含脂肪叔胺基团的大分子产品技术方案是：

一种含脂肪叔胺基团的大分子，所述含脂肪叔胺基团的大分子的结构式如(1)式所示：

(1)式中：R₁为H或CH₃；R₂为酯基或酰胺基；R₃为C₁～C₆烷基；

m为含脂肪叔胺基单体重复单元的聚合度；

n为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠重复单元的聚合度；

m∶n＝1∶1～1000；

所述的含脂肪叔胺基团的大分子的平均分子量为2000～1000000。

优选(1)式中：R₂为酰胺基；R₃为亚乙基或亚丙基。

优选m∶n＝1∶9～150；