[发明专利]一种耐温抗盐水溶性多元共聚物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种耐温抗盐水溶性多元共聚物的制备方法：（一）将耐温水溶性聚合物溶液与光引发剂溶液混合，加入水溶性单体，混匀，通惰性气体除氧，之后置于紫外光下辐照10～30分钟，光强度设置为500～10000μW/cm²；即得耐温性多官能度大分子引发剂；（二）将耐温性多官能度大分子引发剂溶解于水中，然后加入单体，通惰性气体除氧；然后采用热引发的方式引发水溶性单体活性/可控自由基聚合，即得耐温抗盐水溶性多元共聚物。本发明的耐温抗盐水溶性多元共聚物，具有超高的分子量，在1.9×10⁷以上，且耐温、抗盐，可以用于高温高盐度条件下水溶液增粘，用做高温高盐度地质条件下三次采油驱油剂，以提高原油采收率。

技术领域

本发明涉及一种耐温抗盐超高分子量水溶性多元共聚物及其制备方法与应用。

背景技术

在高分子合成工业中，自由基聚合反应应用最为广泛，具有单体适用范围广，聚合反应条件温和，操作简单等优点。但传统自由基聚合因反应机理限制也存在许多缺点和不足，如对聚合产物控制性差，所制备聚合产物的分子结构和分子量往往不可控，而且聚合产物分子结构设计比较困难等。

为解决传统自由基聚合对产品分子结构及分子量不可控的缺陷，研究人员开发了多种活性/可控自由基聚合体系，在保留普通自由基聚合优点的同时，对聚合产物分子量和分子结构实现了控制。目前，活性/可控自由基聚合的主要方法有：氮氧稳定自由基聚合(NMP)；原子转移自由基聚合(ATRP)；可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)等。但是对于水溶性单体，特别是(甲基)丙烯酰胺类单体、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸盐等水溶性单体，由于羧基或者酰胺基团的存在，单体的聚合活性相对较高，而且活性链末端卤素很容易发生亲核取代副反应导致末端卤素的损失，RAFT试剂的水解和氨解等副反应也限制了RAFT聚合体系的应用，因此与其他常规单体相比，水溶性单体的活性/可控自由基聚合研究比较少；并且与有机相反应体系相比，水相反应体系中常用活性/可控自由基聚合方法对水溶性单体聚合的控制效果均有不同程度的下降，而且体系中引入的过渡金属(ATRP聚合体系)、RAFT试剂等对于所制备聚合物性能有很大的影响，从而限制了常规活性/可控自由基聚合在水溶性多元共聚物制备领域的应用。

针对常规活性/可控自由基聚合方法的不足之处，北京化工大学杨万泰等人基于环状频哪醇自由基可逆断裂/偶合反应，设计制备了一类新型的携带蒽类化合物残片的低分子量大分子引发剂；利用C-C弱键在加热条件下可断裂产生具有引发活性的链自由基的特性，开发了一种新型的活性/可控自由基聚合体系Cycloketyl radical mediatedliving polymerization(CMP)(Zheng X,Yue M,Yang P,Li Q,Yang W.PolymerChemistry,2012,3(8):1982-1986.)。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种通过活性/可控自由基共聚合反应制备耐温抗盐超高分子量水溶性多元共聚物的新方法，以及通过该方法制备得到的耐温抗盐超高分子量水溶性多元共聚物。

本发明的具体思路为：首先，采用紫外光接枝改性的方式制备耐温性多官能度大分子引发剂；其次，在加热条件下，耐温性多官能度大分子引发剂产生活性自由基和稳定自由基，活性自由基引发耐温抗盐水溶性单体的聚合，形成耐温抗盐水溶性多元共聚物支链，同时稳定自由基与增长链自由基发生可逆偶合终止，以实现活性链增长自由基和休眠种之间的平衡，从而有效地控制水溶性单体的聚合反应；随着聚合反应的进行，水溶性多元共聚物分子量不断增加，最终成功制备超高分子量的耐温抗盐水溶性接枝聚合物。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐温抗盐水溶性多元共聚物的制备方法，包括以下步骤：

(一)耐温性多官能度大分子引发剂的制备：耐温性多官能度大分子引发剂采用紫外光接枝的方式制备，具体地通过紫外光接枝的方式，向耐温水溶性多元共聚物侧链中引入休眠基团(能够产生活性自由基和稳定自由基，具有进一步引发单体聚合的活性)；具体方法如下：