[发明专利]含有辣素活性单体的疏水缔合聚合物及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于高分子材料领域。更具体地，本发明涉及一种含有辣素活性单体的疏水缔合聚合物及其制备方法。

【背景技术】

石油是重要的能源和化工原料，随着世界经济迅猛发展，人们对石油的需求量不断增加，而其储量不断减少，石油作为不可再生的资源越来越宝贵。然而，目前我国大庆等主力油田已先后进入高含水的后期开采时期，油藏中大约有60%的原油不能用常规采油技术开采，制约着国民经济的发展。为了稳定我国油田产量，采用三次采油技术提高采收率，已成为石油工业的重要战略措施，其中聚合物驱油是三次采油中提高注水开发油田原油采收率的重要方法。聚合物驱油是通过向油藏中注入高分子量水溶性聚合物溶液，降低水油流度比，提高驱动液的波及系数，从而提高原油采收率。现阶段，油田最常用的两类聚合物分别是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和黄原胶，它们在油田的大部分区块获得了良好的使用效果，然而在用于高温高盐油藏时都存在难以克服的问题：HPAM依赖于高分子量和分子链上—COO^-的静电排斥作用，使分子链伸展，从而达到增粘效果，但是在高温高盐、高剪切等条件下，HPAM易水解、降解、链卷曲等，导致溶液性能骤变而达不到工程施工的要求；黄原胶虽然抗盐性好，但其热稳定性和生物稳定性较差，易发生降解从而堵塞油层，并且成本较高。为此，迫切需要研制耐温抗盐、抗生物降解的聚合物来满足要求，其中最常用的方法是以丙烯酰胺类聚合物为基础，通过聚合物改性或共聚引入其他具有特殊功能的结构单元，使其获得忍受苛刻条件的能力，目前发展比较迅速、研究最热门的是疏水缔合水溶性聚合物。

疏水缔合水溶性聚合物(Hydrophobically Associating Water-soluble Polymer,HAWP)是指在聚合物亲水性大分子链上有少量疏水基团的一类水溶性聚合物。在水溶液中，当聚合物超过一定浓度时，由于分子链间的相互作用，会发生疏水缔合形成可逆的物理交联网络结构，使得聚合物溶液具有高效增粘、抗盐、抗剪切等独特的流变性能，因而在三次采油、水处理、水基涂料、药品制剂等方面均展示出重要的应用前景。

20世纪80年代中期，Evani和Rose首次提出了HAWP的概念(S Evani,G D Rose.Water soluble hydrophobic association polymers[J].Polym Mat Sci Eng-Prepr,1987,57:477-481)，发现这类聚合物在水溶液中通过疏水基团发生缔合作用而表现出了一种特殊的非均相聚集行为。1988年，美国南密西西比大学的McCormick教授研究小组对耐温、抗盐的疏水缔合聚丙烯酰胺共聚物进行了大量的研究（McCormick C L,Nonaka T,Johnson C B.Water-soluble copolymers synthesis and aqueous solution behavior of associative acrylamide/N-alkylacrylamide copolymers[J].Polymer,1988,29:731-739.），结果显示这些共聚物表现出明显的增粘性和抗盐性。1997年，加拿大多伦多大学的Mitchell与新加坡南洋理工大学的Richard等人合作对聚氧化乙烯类的疏水缔合聚合物进行了研究，发现该类聚合物的缔合性能会随着疏水链长的增加而增加(Kumacheva,E.;Rharbi,Y.W.;Nik,M.A.Fluorescence studies of an alkaline sellable associative polymer in aqueous solution[J].Langmuir,1997,13:182-186.)。法国的Jeanne Francois团队在80年代中期开始进行疏水改性聚氧乙烯的研究，提出了远螯型疏水改性聚合物在水溶液中形成“花式结构”模型的设想，并使用了包括荧光光谱、小角中子散射、小角X-射线衍射和小角激光散射等许多现代分子手段证实了这一模型（Chiarelli,PA.;Johal,M.S.;Holmes,D.J.Polyelectrolyte spin-assembly[J].Langmuir,2002,18:168-173）。稍后，Francoise Caudau教授在AM聚合方法研究的基础上开始了对AM/CnAM类疏水缔合聚合物的全面研究，通过合成模型化合物，完整地提出了胶束聚合的机理。