[发明专利]一种聚丙烯酰胺微球体系及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种聚丙烯酰胺微球体系，该体系为以聚丙烯酰胺微球为主体的W/O微乳液，其特征在于，所述微球体系为乳液体系经乳液聚合反应制得；所述乳液体系，以质量分数计，包括以下组分：

（1）10%～60%的单体；

（2）0.1%～3%的有机盐；

（3）3%～20%的乳化剂；

（4）0.01%～2%的助乳化剂；

（5）0.01%～1%的交联剂；

（6）0.001%～0.5%的引发剂；

（7）0.001%～1%的聚合助剂；

（8）10%～70%的去离子水；

（9）10%～50%的非极性溶剂；

其中所述单体为丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸或为丙烯酰胺和丙烯酸；所述有机盐是柠檬酸盐和酒石酸盐中的一种或两种组合，上述有机盐具有一定的表面活性，可参与形成乳状液界面膜，提高乳状液的稳定性；所述乳化剂为非离子型表面活性剂；所述助乳化剂为小分子醇和盐类助乳化剂中的一种或两种以上的组合；所述引发剂为氧化还原复合引发剂，以质量分数计，包括以下组分：0.0001%～0.2%的氧化剂，0.0001%～0.2%的还原剂，0.01%～0.2%的偶氮化合物；所述聚合助剂包括0.01%～1%的尿素、0.001%～0.5%的络合剂；所述非极性溶剂为脂肪烃、芳香烃、矿物油或植物油中的一种或两种以上的组合；

所述乳化剂为油溶性表面活性剂与水溶性表面活性剂复配而成，HLB值为4～8；油溶性表面活性剂选自山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单棕榈酸酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、山梨糖醇酐单油酸酯、山梨糖醇酐三油酸酯中的至少一种；水溶性表面活性剂选自聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、辛基苯酚聚氧乙烯醚、壬基苯酚聚氧乙烯醚中的至少一种；

小分子醇助乳化剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油中的至少一种；盐类助乳化剂选自钠、钾盐；

所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N，N’-二甲基丙烯酰胺中的一种或两种的组合；

氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰中的至少一种；还原剂选自亚硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、氯化亚铁、甲醛合次硫酸氢钠中的至少一种；偶氮化合物选自偶氮二异丁醚二盐酸盐、偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐中的至少一种；

络合剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、单乙醇胺、双乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸盐、二乙烯三胺五羧酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、乙二胺四甲叉膦酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐中的一种或几种；非极性溶剂脂肪烃选自正戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷和异辛烷中的至少一种；芳香烃选自苯、甲苯、乙苯、二甲苯和异丙苯中的至少一种；矿物油选自煤油、白油、液态石蜡、柴油、汽油和机油中的至少一种；植物油选自花生油、菜籽油、大豆油、橄榄油、棕榈油和蓖麻油中的至少一种。

2.权利要求1所述聚丙烯酰胺微球体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

水相的制备：按质量分数将聚合单体、有机盐、交联剂、聚合助剂溶解于去离子水中，充分搅拌至完全溶解，调节pH值至8～12，混合均匀后在恒温水浴中稳定到聚合所需温度，待用；

引发剂溶液的制备：将氧化剂、还原剂按照比例为0.5～2:1质量分数溶于去离子水中；偶氮化合物溶于1%～10%的乳化用非极性溶剂中；油相的制备：将乳化剂及助乳化剂溶于非极性溶剂中；

微乳液的制备：向反应容器中加入制备好的油相，将体系温度控制在10～50℃，在通氮气置换的条件下低速搅拌30～60min，然后使用恒压分液漏斗将制备好的水相逐滴连续的加入油相中；以100～1500r/min的转速乳化3～10min，得到透明或半透明的乳状液；

聚合反应的发生：乳化完成后继续通氮气置换30-60min，向体系中加入制备好的引发剂溶液，反应15～30min后停止通入氮气并将反应容器密封，继续反应0.5～8h，即可得到聚合物乳状液。

3.权利要求1所述聚丙烯酰胺微球体系在界面强化中的应用；应用步骤为：

在水中加入权利要求1所述的聚丙烯酰胺微球，制得浓度为100～3000mg/L的聚丙烯酰胺微球溶液；将表面活性剂溶解于聚丙烯酰胺微球溶液中，表面活性剂与聚丙烯酰胺微球的浓度比为2：1，加入地层原油与煤油的混合物，其中地层原油与煤油的体积比为1～3:1，油水体积比为0.2～0.8，并放置于30～120℃的烘箱中恒温加热20～60min；将油水混合液乳化，得界面强化油水乳状液，乳化转速为1000～10000rpm。