[发明专利]酸酐酰胺化嵌段梳状共聚物及其制备方法和作为原油降凝减粘剂的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一类聚合物的制备方法和应用，具体地说是利用可逆加成断链链转移(RAFT)技术的自由基聚合方法制备嵌段共聚物，并利用化学修饰的方法，得到一系列嵌段梳状共聚物，并将该嵌段梳状共聚物应用于降低原油粘度，提高原油在寒冷地区及深海采油过程中的管道运输效率。

背景技术

我国所产超过八成的原油为高含蜡、高沥青质、高胶质原油，此类原油在世界上亦有相当的分布，具有凝点高、流变性复杂(在常温常压下表现出触变性、屈服应力、粘弹性以及剪切历史与热历史依赖性等非牛顿流体的流动特性)，在生产、储存以及运输方面带来诸多问题和困难，如输油能耗高、管道运行存在安全隐患等。尤其在寒冷地区的冬天和深海铺设的石油输送管道，往往由于温度太低，导致原油中部分组分析出、沉积，常常造成管道堵塞，给石油输送带来严重困扰。

国内外对输送原油过程中固体沉积堵塞问题往往采用物理方法和化学方法。物理方法主要是机械清理管道和在沿途加热，前者设备技术投资高、后者消耗能源多。化学方法是通过添加剂改变原油中蜡的结晶形态，如尺寸大小及形状，使石蜡质在低温下不易形成三维空间网络结构，以达到降凝减粘、改善低温下原油流动性的目的。该方法具有操作容易、设备投资节省的优点，且不需要后处理原油，已在国内外得到普遍应用。

原油降凝减粘剂有很多种类，主要有以下两类的效果较好：(1)EVA及其改性物，主要使用第三单体通过接枝或共聚，如苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，不足之处是整体效果一般，需协同使用其他种类降粘剂。2)聚甲基丙烯酸长链酯类。主要有聚甲基丙烯酸C14～22烷基酯、聚丙烯酸C14～22烷基酯、聚甲基丙烯酸C18～22烷基酯、聚丙烯酸C18～22烷基酯等与烯烃共聚物的复配物或者是甲基丙烯酸/丙烯酸与其他单体的共聚物。此类降粘剂的缺点是效果较为单一，通常也不免复配使用。此外也有近年来一些关于马来酸酐共聚物降粘剂的报道，但同样存在化学结构单一的问题。现有的降粘剂可以将原油粘度降低10～200倍。

由于产地的不同，各类原油之间的组分都有较大差异。但目前市场上销售的大多数聚合物降粘剂由于化学结构较为单一，仅局限于与原油中的单一组分作用，因此在通用性方面存在许多缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸酐酰胺化嵌段梳状共聚物及其制备方法和作为原油降凝减粘剂的用途。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是利用RAFT技术的自由基聚合方法制备嵌段共聚物，并利用化学修饰的方法，得到一系列结构可调控的嵌段梳状共聚物，并将其用做原油降粘剂。具体如下：

本发明所述的酸酐酰胺化嵌段梳状共聚物具有如下结构式：

其中，X为H或CH₃，

Y为H、C_kH_2k+1、Cl、Br、I、NO₂、CN、CHO、COOH、CONH、OH或NH₂，

R为C_10-24烷基或其混合物，

1≤k≤24、0≤m≤100、2≤n≤100、0≤p≤99、0≤q≤100、0≤r≤100、0≤s≤100、1≤q+r+s≤100、3≤p+q+r+s≤100。

本发明所述酸酐酰胺化嵌段梳状共聚物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)向反应器内加入第一单体和RAFT试剂，在氮气保护下于80～150℃条件下反应0.2～6小时，得到大分子RAFT试剂；所述第一单体与RAFT试剂的摩尔比为1∶0.001～0.015；所述第一单体具有以下结构：

其中，X为H或CH₃，

Y为H、C_kH_2k+1、Cl、Br、I、NO₂、CN、CHO、COOH、CONH、OH或NH₂，

1≤k≤24；

2)将第一单体和第二单体溶于第一溶剂，配成重量百分比浓度为10％～75％的溶液，加入大分子RAFT试剂，在氮气保护下于40～150℃条件下进行聚合反应，反应时间为0.2～6小时，得到嵌段共聚物，该嵌段共聚物的共聚段为交替结构；按摩尔比计，第一单体∶第二单体∶大分子RAFT试剂为1∶1∶0.001～0.015；或者，