[发明专利]丙烯酰胺型大单体和梳型共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺型大单体及其制备方法，以及由该丙烯酰胺型大单体制备的梳型共聚物及其应用。

背景技术

提高原油采收率是解决国内经济高速发展同日益严峻的石油能源供需紧张矛盾的最重要的方法。而我国是世界范围内开展化学驱油技术规模最大、最为发达的国家之一。以聚合物为主，辅以表面活性剂或碱的二元或三元复合驱油技术更是处于世界领先水平，能在二次采油的基础上提高原油采收率10～20个百分点。但随着聚合物驱油规模的深入发展，老油田残余油分布的复杂化；各大油田中、低渗透油藏的开发率低；油藏长期注水导致油藏空隙结构、渗透率以及岩石表面润湿性等发生重大变化；复合驱油剂导致的色谱分离以及地层伤害问题严重制约着我国原油采收率的进一步提高，因此，探索适用于中、低渗透油藏以及聚合物驱后油藏的高效增粘高分子以及高分子表面活性剂是维系油田开采可持续发展的必要组成，具有重要的经济和社会意义，而合成开发新型的高分子功能单体是制备这类高分子驱油剂的重要前提。

表面活性大单体是一类末端含有可聚合基团的两亲性线性大分子，通过大分子单体的共聚可以非常方便地制备支链分子量均一的梳型共聚物，改变大分子单体的加入量还能改变聚合物接枝密度，制备得到结构可控的嵌段聚合物和高接枝密度聚合物，同时能调节共聚物的增粘性和表面活性。这种具有枝节的梳型共聚物较线性聚合物结构上更具刚性和链伸展性，因而表现出更好的耐温、抗盐性能。大分子单体的高位阻造成聚合物主链上活性功能基团的均匀分布以及能使聚合物分子舒展而有利于平铺在岩石/水及油/水界面上，从而降低其界面张力。目前用于合成两亲梳型共聚物的表面活性大单体主要是(甲基)丙烯酸酯类、烯丙基醚类以及马来酸酯类不饱和大单体。(甲基)丙烯酸酯类和马来酸酯类表面活性大单体表现出较好的反应活性和表面活性，但是由于酯类化合物在用作驱油剂使用时容易水解，而失去增粘性和表面活性。王芳平等合成了丙烯酸/辛基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯共聚物，所得的聚合物表现出较好的表面活性，在淡水和盐水中的表面张力分别为39.8和32.3mN/m(物理化学学报，2008，24(2)：350-354)，但是这种聚合物的抗温性能不好。钱锦文等将辛基酚聚氧乙烯醚与马来酸酐在95℃下反应，合成了辛基酚聚氧乙烯醚马来酸单酯(OPMA)，并在水溶液中与丙烯酰胺(AM)单体进行共聚合，获得了高分子表面活性剂P(AM-co-OPMA)，浓度为1.5g/L共聚物水溶液的表面和界面张力分别为53.94mN/m和5.41mN/m(高分子学报，2008，(10)：955-960)，该聚合物的表面活性不高。烯丙基醚类大单体具有较好耐温性，但是由于其反应活性较差，在共聚时活性单体的添加量受到限制，所制备的共聚物分子量偏低且结构不规整，所以目前还未有性能较好的共聚物驱油剂产品报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有表面活性大单体的缺点，提供一种不易水解、表面活性高的丙烯酰胺型大单体和耐温抗盐性好的梳型共聚物及其制备方法和应用。

本发明提供了一种丙烯酰胺型大单体，其中，该丙烯酰胺型大单体具有式(1)所示的结构，

其中，R₁为氢或甲基；R₂为碳原子数为1-20的烷基或碳原子数为7-26的烷苯基；n1为1或2；n2为平均聚合度，且n2的取值范围为1-60。

本发明还提供了一种丙烯酰胺型大单体的制备方法，其中，该制备方法包括：在取代反应的条件下，在催化剂的存在下，将式(2)所示的丙烯酰胺与式(3)所示的卤代聚氧乙烯醚在有机溶剂中接触，

其中，X为卤素，R₁为氢或甲基；R₂为碳原子数为1-20的烷基或碳原子数为7-26的烷苯基；n1为1或2；n2为平均聚合度，且n2的取值范围为1-60。

本发明还提供了一种梳型共聚物，其特征在于，该梳型共聚物含有式(4)所示的结构单元A和式(5)所示的结构单元B，以该梳型共聚物为基准，所述结构单元A的含量为0.1-20重量％，所述结构单元A与结构单元B的摩尔比为0.0001-0.016∶1，所述梳型共聚物的特性粘数[η]为1200-1500mL/g。

其中，R₁为氢或甲基；R₂为通式碳原子数为1-20的烷基或碳原子数为7-26的烷苯基；R₃为氢或碳原子数为1-3的烷基；n1为1或2；n2为平均聚合度，且n2的取值范围为1-60。