[发明专利]水溶性疏水缔合共聚物

说明书

本发明涉及一种在不可聚合的表面活性化合物存在下得到的水溶性疏水缔合共聚物，涉及其制备方法及其用途。

水溶性并具有增稠特性的聚合物用于许多技术领域，例如化妆品领域、食品中、用于清洁剂、印刷油墨、乳胶漆的制造，尤其是还用于矿物油的采收。

已知许多化学上不同类别的聚合物可用作增稠剂。一类重要的增稠聚合物是所谓的疏水缔合聚合物。本领域技术人员理解其含义是指具有侧部或端部疏水基团(例如相对较长的烷基链)的水溶性聚合物。在水溶液中，这种类型的疏水基团可与其自身或与其他具有疏水基团的物质缔合。由此，形成一个缔合的网络，介质通过该网络被增稠。

这种疏水缔合共聚物的一个重要的应用领域是在矿物油采收领域中，特别是用于提高石油采收率(enhanced oil recovery，EOR)。使用疏水缔合共聚物用于提高石油采收率的详情记载于，例如，Taylor，K.C.和Nasr-El-Din，H.A.的综述文章J.Petr.Sci.Eng.1998，19，265-280中。

提高石油采收率的技术包括“聚合物驱(polymer flooding)”。矿物油沉积物并不是地下的“矿物油海洋”，而是矿物油被保持于矿物油输送岩石的微孔中。在该岩层(formation)中空穴的直径通常仅有几微米。对于聚合物驱，一种增稠聚合物的水溶液通过注射井被注射到矿物油沉积物中。通过注入聚合物溶液，矿物油从注射井开始沿生产井的方向被驱动穿过该岩层中的所述空穴，然后矿物油通过生产井被采收。

与纯水相比，使用聚合物的水溶液使得在地下岩层驱油时形成具有不同渗透性的通道(“指进(fingering)”)，由此使其他地下区域不会出现溢流。向水相中加入聚合物降低了其流动性并且产生更稳定的驱油。此外，必须确保聚合物水溶液不包含任何种类的凝胶颗粒。这是因为即使尺寸在微米范围内的很小的凝胶颗粒也可堵塞岩层中的微孔并由此导致矿物油采收停止。因此，用于提高石油采收率的疏水缔合共聚物应具有最低可能比例的凝胶颗粒。因此其目的在于通过聚合物实现水的粘度的增加，该粘度理论上对应于待采收的烃的粘度。

水溶性疏水缔合共聚物通常通过所谓的胶束共聚法制备。在该方法中，不溶于水的共聚单体通过加入表面活性剂而在水性反应介质中溶剂化并与亲水共聚单体(例如丙烯酰胺)反应，得到水溶性疏水缔合共聚物。因此，例如Macromol.Chem.Phys.2001，202，1384-1397描述了水溶性共聚单体丙烯酰胺、AMPS(丙烯酰胺基甲基丙磺酸)和MADQUAT([2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵)与二己基丙烯酰胺或N-(4-乙基苯基)丙烯酰胺的胶束共聚，而Polymer 1998，39(5)，1025-1033论述了丙烯酰胺与二己基丙烯酰胺的共聚，并且Eur.Polym.J.2007，43，824-834论述了丙烯酰胺与N-十八烷基丙烯酰胺的共聚。在这两种情况下，所用表面活性剂均为十二烷基磺酸钠(SDS)。J.Colloid Interf.Sci.2009，333，152-163中给出了胶束共聚的另一个实例。其中，在SDS存在下丙烯酰胺与聚丙二醇甲基丙烯酸酯反应。

此外，WO 85/03510公开了一种烯键式不饱和水溶性单体和一种带疏水基团的烯键式不饱和两亲性单体的水溶性疏水缔合共聚物。这种共聚物可通过将水溶性单体(如丙烯酰胺)与两亲性单体(如十二烷基-聚氧烯基(10)甲基丙烯酸酯)反应而合成。这些两亲性共聚单体的特征在于在环境温度下溶于水，但在更高温度(如在该共聚物合成中所用的60℃)下不溶于水。因此，如果需要可加入表面活性剂或乳化剂，例如当聚合在更高温度下进行时。表面活性剂或乳化剂的加入确保了在聚合方法的条件下两亲性共聚单体的溶解性。但是，该单体本身不再溶于水。

水溶性疏水缔合共聚物的另一种制备方法是使用表面活性的水溶性共聚单体。这些单体具有疏水部分，其在共聚物中产生疏水缔合效应；以及亲水部分，其确保共聚单体在水中的溶解性。该方法的一个优点是不需要另外的表面活性剂来溶剂化疏水缔合单体。