[发明专利]一种无机蒙脱土复合的交联聚合物微球及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物微球调剖堵水材料，尤其涉及一种无机蒙脱土复合型交联聚合物微球及其制备方法与应用。

背景技术

20世纪90年代交联聚合物溶液深部调剖技术受油田污水影响较大，其应用受到了一定的限制，21世纪初期在注入地层前提前交联好的新型聚合物微球调剖技术得以迅速发展，其中以丙烯酰胺单体反相微乳液聚合的微球在油田现场应用最广，并取得了很好的矿场应用效果。从油田调驱的矿场应用的效果来看，目前的聚合物微球性能的成本方面较高，与需求有一定差距。无机物价格低廉，本发明拟在聚合中无机物，形成有机无机聚合物微球，旨在研发出兼具有机无机材料优良性能的新型微球，新型微球改善了传统聚合物微球膨胀后强度低的缺点，可用于油藏地层中高渗条带及大孔道封堵。

交联高吸水树脂是一种具有三维交联网状结构的新型功能高分子材料，能够迅速吸收自重几十倍乃至上千倍的液态水而呈凝胶状，其中丙烯酸类合成树脂由于吸水倍率高、吸水速率快、保水性好等优点成为使用最多的一种高吸水膨胀树脂。反相悬浮聚合是合成吸水树脂重要的方法，与其他聚合方法相比，具有散热好、黏度低、后处理简单等优点，且能够得到粉末状产物，目前成为高吸水树脂制备技术的发展方向。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种无机蒙脱土复合型交联聚合物微球，在增加了微球的膨胀能力和封堵强度的同时并且降低了微球成本。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种无机蒙脱土复合的交联聚合物微球，按重量份计，其中复合单体0.1-10份，丙烯酸单体10-50份，丙烯酰胺5-65份，交联剂0.01-1份，引发剂为0.01-0.4；其中所述引发剂为水溶性引发剂和油性引发剂的混合物，其中所述复合单体为无机蒙脱土与二甲基二烯丙基氯化铵的复合单体。

在本发明的一个具体实施方案中，交联聚合物微球按重量份计，其中复合单体0.1-6份，丙烯酸单体10-35份，丙烯酰胺5-30份，交联剂0.05-0.5份，引发剂为0.1—0.3。

在本发明的另一个具体实施方案中，所述无机蒙脱土为钠基蒙脱土，目数为200-800目；所述复合单体为无机蒙脱土与二甲基二烯丙基氯化铵在温度50—80℃下充分超声反应获得。所述水溶性引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠(KPS-NaHSO₃)，油溶性引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)，两者重量比为(1-10)：1。所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰(MBA)。

所述的交联聚合物微球的制备方法，以下步骤制备而成：

1)将无机蒙脱土和二甲基二烯丙基氯化铵溶液混合，加热下充分反应，将反应物抽滤，所得沉淀物用溶剂洗涤至无氯离子、过滤、干燥、烘干，得到无机蒙脱土与二甲基二烯丙基氯化铵的复合单体；二甲基二烯丙基氯化铵适当过量，主要是按离子量计算，能够充分反应就可；得到的复合单体通过粉碎防止洗涤过程造成的粘连，并过200目筛；

2)在反应容器中加入溶剂和乳化分散剂，加热、通氮气除氧，并充分搅拌；

3)丙烯酸单体与氢氧化钠溶液在冰水浴下部分中和，然后加入丙烯酰胺、交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰和复合单体超声分散；

4)将3)步骤的溶液加入到2)反应容器中，加入水溶性引发剂KPS-NaHSO₃和油溶性引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)的混合物，充分反应；

5)反应结束后，用溶剂洗涤产物，烘干，得到交联聚合物微球。

所述步骤1)中蒙脱土为钠基蒙脱土，目数为200-800目，且加热到50℃-80℃，超声搅拌充分反应。

所述步骤2)中溶剂为环己烷或白油；所述乳化分散剂为span60与span80的混合物，其重量比为(0.5-1.5)∶1，所述乳化剂量为交联聚合物微球总量的10—35％，优选10-25％。

所述丙烯酸单体为丙烯酸或甲基丙烯酸；由氢氧化钠部分中和，中和程度50—80％。

所述步骤4)中引发剂为水溶性KPS—NaHSO₃和油溶性引发剂AIBN两种的混合物，其重量比为(1-10)∶1；所述引发剂加量为交联聚合物微球总量的0.1-1％，优选0.4-1％。

所述交联聚合物微球的粒径在50纳米至35微米，优选500纳米至10微米；所述交联聚合物微球蒸馏水中吸水膨胀倍率为300-1200倍，1％NaCl矿化水中吸水膨胀倍率为50-120倍。

本发明还提供了上述的方法制成的交联聚合物微球调剖剂，用于油田开采中油藏地层中高渗条带及大孔道封堵的用途。