[发明专利]一种含超长疏水长链改性的丙烯酰胺水溶性聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含超长疏水长链改性的丙烯酰胺水溶性聚合物及其制备方法，属于水溶性高分子合成技术领域。

背景技术

聚丙烯酰胺(PAM)是一种水溶性聚合物，在油田上的应用十分广泛。但聚丙烯酰胺及部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)水溶液在应用时也存在一些缺陷，如机械剪切稳定性差，长时间放置或较高温度下放置易降解；部分水解的聚丙烯酰胺所带羧基可与二价离子反应等。因此合成耐温耐盐共聚物是目前聚丙烯酰胺类聚合物的主要发展趋势。

中国专利文献CN 103539947A公开了一种接枝改性超高分子量聚丙烯酰胺及其制备方法，主要解决现有技术中超高分子量聚丙烯酰胺的耐温性、耐盐性和耐老化性以及驱油效率差的问题。通过采用一种接枝改性超高分子量聚丙烯酰胺，化学通式为：HPAM-g-R，其中，HPAM为超高分子量聚丙烯酰胺，R为选自PEO-b-PS、PPO-b-PS、P(EO-r-PO)-b-PS、PEO-b-PPO-b-PS或PPO-b-PEO-b-PS中的一种，EO为环氧乙烷，PO为环氧丙烷，PEO为聚环氧乙烷，PPO为聚环氧丙烷，PS为聚乙烯基芳烃化合物，该接枝化合物的粘均分子量≥2900万及其制备方法的技术方案较好地解决了该问题，可用于聚合物驱油剂的工业生产和高温高盐油藏驱油中。

中国专利文献CN102030851A公开了一种改性聚丙烯酰胺及其制备方法。将疏水的受阻酚抗氧剂基团引入水溶性聚丙烯酰胺高分子链中,并控制其含量,既保持了聚丙烯酰胺原有的水溶性能,又能提高其抗氧稳定性,同时还具有很好的疏水缔合能力。

但是，上述专利文献均没有涉及用较长的疏水长链对聚丙烯酰胺进行改性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种含超长疏水长链改性的丙烯酰胺水溶性聚合物及其制备方法。

术语解释：

单体摩尔总数：加入反应体系中两性单体甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐(DMAPS)、疏水单体二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯(BEM)与丙烯酰胺的摩尔数总和。

摩尔投料比：一种单体的投料摩尔数与单体摩尔总数的比值。

本发明的两性单体甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐(DMAPS)的结构式如式(Ⅰ)所示：

本发明的疏水单体二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯的结构式如式(Ⅱ)所示：

本发明的技术方案如下：

一种含超长疏水长链改性的丙烯酰胺水溶性聚合物，具有式(Ⅲ)所示的结构：

式(Ⅲ)中，m/(m+n+a)＝93.5-94.9％，n/(m+n+a)＝5％，a/(m+n+a)＝0.1-1.5％；表观重均分子量M_w，app＝3.0×10⁵g·mol^-1-3.1×10⁶g·mol^-1。

上述含超长疏水长链改性的丙烯酰胺水溶性聚合物的制备方法，步骤如下：

(1)将丙烯酰胺、两性单体甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐和疏水单体二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯溶于水中，室温下通入氮气并充分搅拌至完全溶解；

丙烯酰胺的摩尔投料比为93.5-94.9％，两性单体甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐的摩尔投料比为5％，疏水单体二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯的摩尔投料比为0.1-1.5％；

(2)向步骤(1)得到的体系中加入混合引发剂过硫酸钾(KPS)/亚硫酸氢钠(NaHSO₃)与偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA.2HCl)，搅拌均匀后放置到20-28℃的恒温水浴中，通氮气除氧0.2-1h；

过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为1:2，过硫酸钾与偶氮二异丁脒盐酸盐的摩尔比为1:6；相对于聚合体系体积，过硫酸钾的加入量为0.1-0.5mmol.L^-1；

(3)步骤(2)得到的体系先在20-30℃下反应2-4h，再升高反应体系温度至30-60℃下反应4-7h，反应结束后，得到乳白色均一粘液；

(4)将步骤(3)中所得到的粘液倒入无水丙酮中沉淀，过滤，将固体真空干燥，粉碎，即得含超长疏水长链改性的丙烯酰胺水溶性聚合物。外观为白色粉末。

根据本发明，优选的，步骤(1)得到的溶剂聚合体系中，所有单体的总浓度为1-2mol.L^-1。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述的丙烯酰胺的摩尔投料比为94-94.9％。