[发明专利]改性纳米SiO2-AA-AM共聚物

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物材料制备的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种改性纳米SiO₂-AA-AM共聚物

背景技术

石油作为不可再生资源，在工业、国防等领域中具有举足轻重的重要地位。为了提高油田的开采期限、提高油田产量，采用聚合物驱是一项重要的技术。聚合物驱是指在注入水中加入少量的聚合物，依靠增大水相粘度和降低油层渗透率来起到提高波及系数以及提高采收率的作用。目前，聚合物驱在我国的大庆油田、胜利油田、大港油田、吉林油田、河南油田已经进入工业化阶段，取得较好的增油效果。

目前，聚合物驱广泛使用的聚合物是聚丙烯酰胺及其衍生物。这类聚合物在用于低温、低矿化度油藏时可以取得理想的增油效果，但是在用于高温高矿化度油藏时其提高采收率效果大幅度降低。超支化聚合物具有较强的抗剪切能力，在多孔介质中能够建立较高的阻力系数和残余阻力系数。目前，主要用有机物为内核来合成超支化聚合物，所合成的超支化聚合物的支链条数较少。虽然可以通过增加有机物内核的代数来增加支链的条数，但是内核的代数越高，分子尺寸将越大，超支化聚合物的注入性越差；此外，内核的代数越高，副反应就越多，内核的规整程度将难以控制，即使采用一系列的分离与提纯技术可以得到较规整的内核，但是内核的生产成本也会很高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种改性纳米SiO₂-AA-AM共聚物

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种改性纳米SiO₂-AA-AM共聚物，其特征在于所述共聚物的结构式如下：

并且其由包括以下步骤的方法制备得到：(1)将改性纳米SiO₂功能单体、丙烯酰胺以及丙烯酸混合，并用氢氧化钠调节pH值至6.0～7.5，加入蒸馏水配成单体总质量浓度为20.0～26.0％的水溶液；加入引发剂，通氮气保护，在温度为36.0～42.0℃条件下反应；反应产物经洗涤、粉碎、干燥后即可得到所述共聚物。

其中，所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物，并且二者的摩尔比为1∶1。

其中，所述引发剂的质量为所述单体总质量的0.10～0.30wt％。

其中，所述单体中丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为1.86～4.00，改性纳米SiO₂功能单体的含量为0.1～0.8wt％。

其中，所述改性纳米SiO₂功能单体采用包括以下步骤的方法制备得到：1)利用纳米SiO₂和3-氨丙基三乙氧基硅烷在80～100℃的无水甲苯溶液中，反应12h以上得到氨基改性的纳米SiO₂，并通过控制3-氨丙基三乙氧基硅烷的添加量来控制纳米SiO₂表面氨基的含量；2)利用过量的顺丁烯二酸酐与氨基改性的纳米SiO₂反应得到具有碳碳双键的改性纳米SiO₂功能单体。

其中，在步骤2)包括以下操作：①在N，N-二甲基甲酰胺溶液中加入顺丁烯二酸酐，搅拌溶解完全得到混合溶液；②在氨基改性的纳米SiO₂中加入N，N-二甲基甲酰胺搅拌均匀得到分散液；③然后将操作②得到的分散液滴加到操作①得到的混合溶液中，然后在70～80℃搅拌反应完全，得到的反应产物经过洗涤、过滤、干燥后可得接枝有具有碳碳双键的改性纳米SiO₂。

其中，所述氨基改性的纳米SiO₂表面氨基摩尔量是改性前纳米SiO₂表面羟基摩尔量的25～40％。

其中，所述共聚物由包括以下步骤的方法制备得到：(1)将改性纳米SiO₂功能单体、丙烯酰胺以及丙烯酸混合，并用氢氧化钠调节pH值至7.0，加入蒸馏水配成单体总质量浓度为25.0％的水溶液；加入引发剂，通氮气保护，在温度为40℃条件下反应；反应产物经洗涤、粉碎、干燥后即可得到所述共聚物；引发剂的质量为所述单体总质量的0.20wt％，且所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物，二者的摩尔比为1∶1；所述单体中丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为3.2，改性纳米SiO₂功能单体的含量为0.50wt％。