[发明专利]高分子表面活性剂及其制备方法

说明书

本发明属于聚合物制备领域

高分子表面活性剂是指分子量大于10³，具有降低表界面张力的聚合物。现有的分子量10⁴～10⁶的高分子表面活性剂，如聚乙烯醇，羟丙基纤维素，丙烯酸共聚物，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酰胺共聚物等，具有良好的分散、絮凝、乳化稳定、稳泡、保护胶体及增溶能力，成膜性和粘附性能优良，但降低表界面张力能力差，起泡力和渗透力弱。分子量10³～10⁴的高分子表面活性剂，如聚氧乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物，烷基酚聚氧乙烯醚及其衍生物，脂肪醇聚氧乙烯醚等，表面活性较好，表面张力通常45～30mN/m，但其水溶液的增稠能力极为有限，分子量亦属于聚合物领域内中低分子量范畴。合成具有高分子量(＞10⁴)，低表面张力(＜35mN/m)的高分子表面活性剂一直是很困难的工作。为了改善聚丙烯酰胺的增稠能力，U.S.P 4,463,151采用丙烯酰胺与C₉烷基酚聚氧乙烯醚(n＝10～40)丙烯酸酯大单体共聚合，获得具有良好的增稠作用的疏水缔合型二元共聚物，但由疏水基团(C₉烷基酚)的缔合而形成胶束，其降低表界面张力极其有限。U.S.P 4,138,381和E.P.426864中，将丙烯酸类单体与烷基醇聚氧乙烯醚(n＝10～40)共聚，用于改善丙烯酸类共聚物的增稠能力和耐盐性，制备皮革涂饰剂和乳液。在已有的专利或文献报导中，采用烷基或烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯大单体与其它单体共聚，主要目的是利用大单体的亲油基团(烷基或烷基酚)在水中的缔合作用，使共聚物的粘度得以大幅度提高，含有大单体组分的共聚物较其均聚物有更好的耐盐性，但两亲性大单体组分在二元共聚物中难以向界面聚集，因此，所合成的共聚物不具备表面活性。

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高分子表面活性剂及其制备方法，其特点是合成具有高粘度和高表面活性的共聚物。它是以丙烯酰胺类单体、表面活性大单体及其离子型单体三个组分合成的三元共聚物，其分子量为3×10⁴～5×10⁶，特性粘数40ml/g～500ml/g(10％NaCl中)，表观粘度2～100mPaS(1％水溶液)，1％水溶液的表面张力为22-39mN/m，这种三元共聚物具有高粘度，高表面活性，在三次采油工业中有着极为重要的应用前景，其优点是在流度控制和超低油/水界面张力的协同作用下，克服聚合物/表面活性剂复合驱替中存在的色谱分离效应，有效地提高原油的驱替效率，降低成本，提高经济效益。

本发明提供的高分子表面活性剂及其制备方法所用起始原料配方组分(按重量计)为：

丙烯酰胺类单体(丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，N，N-二甲基丙烯酰胺，N，N-二烷基(C₂-C₂₀)丙烯酰胺)                           1～20份

表面活性大单体(C₁-C₆₀脂肪醇聚氧乙烯醚(n＝1～60)  丙烯酸酯，C₁～C₂₂烷基酚聚氧乙烯醚(n＝1～60)  丙烯酸酯，C₁～C₂₀脂肪酸聚氧乙烯醚(n＝1～60)甲基丙烯酸酯，C₁～C₂₀脂肪酸山梨醇聚氧乙烯醚(n＝1～60)甲基丙烯酸酯)                                                    15～50份

离子型单体(丙烯酸盐，甲基丙烯酸盐，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐，马来酸盐，富马酸盐，甲基丙烯酸己酯三甲基氯化季铵盐，盐为碱金属盐)

                                                   5～20份

引发剂(过硫酸钾，过硫酸铵，过氧化氢，重硫酸盐/过硫酸盐或过氧化氢体系)                                                 0.01～1份

溶剂(水，水/四氢呋喃，水/二甲基甲酰胺混合溶剂，其体积比例为V∶V＝1～99∶99～1)                                     50～400份

表面活性大单体由酰氯化合物与羟基化合物反应生成酯类化合物的有机合成反应式为：