[发明专利]一种增稠改性黄原胶的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种增稠改性黄原胶的制备方法及其应用，属于高分子材料的合成与改性技术领域，制备包含以下步骤：将苯乙烯‑马来酸酐共聚物与黄原胶进行酯化接枝反应，将反应得到的粗产物进行纯化，得到纯的增稠改性黄原胶；其中苯乙烯‑马来酸酐共聚物的主链为聚苯乙烯，侧链含有酸酐基团；苯乙烯‑马来酸酐共聚物与黄原胶的酯化接枝反应为均相反应。本发明得到的增稠改性黄原胶在盐水溶液中的粘度比改性前的天然黄原胶粘度增加，且具有较高粘度。

技术领域

本发明涉及一种增稠改性黄原胶的制备方法及其应用，属于高分子材料的合成与改性技术领域。

背景技术

黄原胶也被称做为黄胶、汉生胶，是微生物以碳水化合物为主要原料经发酵工程生产的一种可溶性生物多糖，来源不受限制且安全可再生。黄原胶也是目前应用最为广泛，商业化程度最高的微生物多糖。黄原胶是一种杂多糖，主要结构包括两个葡萄糖单元、两个甘露糖单元、一个葡萄糖醛酸单元，摩尔比为2.8/2.0/2.0。黄原胶主链化学结构与纤维素相同，侧链末端甘露糖连接有丙酮酸，黄原胶分子量分布范围在2×10⁶至2×10⁷之间。

黄原胶因为其所具有的水溶性，增粘性，耐酸、碱、盐的稳定性，优良的流变特性，以及耐低温高温等优势，被广泛应用于石油开采、日用化工、食品和医药等各方面，钻井过程中使用黄原胶能保持井眼清洁，三次采油过程添加黄原胶所得的原油比水驱产率高，品质好。目前原油行业在油田中所使用的化学药品主要有聚丙烯酰胺、改性淀粉，羟甲基纤维素等，相较而言，使用这些物质时打井成本较高但采油过程中出油率却比较低.而黄原胶在增稠增粘、耐酸碱盐以及抗污等方面的性能远远优于上述物质，因此可以在钻井液、完井液中添加黄原胶用作增粘剂。黄原胶在海水、永冻土层和高卤层岩土钻井中的效果尤其明显，特别是钻井和三次采油过程中表现优异，添加黄原胶后钻井速度和采油率都有了很大幅度的提高，而发生井喷，油田坍塌等现象的几率大幅下降，油气田得到了很好的保护。但黄原胶在盐水溶液中的粘度不高，影响了其在石油开采方面的应用。

发明内容

本发明的第一个目的是提供了一种工艺简单、条件温和、反应时间短的增稠改性黄原胶的制备方法，得到的改性黄原胶在盐水溶液中具有高粘度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种增稠改性黄原胶的制备方法，包含以下步骤：

将苯乙烯-马来酸酐共聚物与黄原胶进行酯化接枝反应，将反应得到的粗产物进行纯化，得到纯的增稠改性黄原胶；

其中苯乙烯-马来酸酐共聚物的主链为聚苯乙烯，侧链含有酸酐基团；苯乙烯-马来酸酐共聚物与黄原胶的酯化接枝反应为均相反应；配制黄原胶水溶液，选择与水能混溶的有机溶剂溶解苯乙烯-马来酸酐共聚物，两者混合呈均相。

为了使制备得到的增稠改性黄原胶具备高粘度的同时保持好的流动性，对用于增稠改性黄原胶的苯乙烯-马来酸酐共聚物中马来酸酐的含量有严格的要求，其中苯乙烯-马来酸酐共聚物中马来酸酐单体和苯乙烯单体的摩尔比不大于1：10，马来酸酐含量超过本发明的范围时，会造成因黄原胶交联程度增大而引起的流动性差的问题。

本发明制备的苯乙烯-马来酸酐共聚物，其主链是聚苯乙烯，酸酐基团连接在侧链上，苯乙烯-马来酸酐共聚物通过以下方法制备：将马来酸酐、苯乙烯、和引发剂溶解在第一溶剂中，在水浴温度为50～60℃下进行反应，其中马来酸酐和苯乙烯按摩尔比为1:10～1:30进行投料，反应结束后除去第一溶剂，干燥得到主链是聚苯乙烯、侧链含有酸酐基团的苯乙烯-马来酸酐共聚物；第一溶剂优选为丙酮，反应温度控制在丙酮的沸点温度以下。

其中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化二苯甲酰中的一种，也可以尝试使用其他的偶氮类自由基引发剂或有机过氧化物引发剂。其中所述引发剂用量占苯乙烯重量的1％～1.2％。