本发明专利技术涉及一种壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物及其制备方法、应用，属于油田化学领域。所述壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物的制备方法，包括下述步骤：1)在50～70℃下，将0.04～0.12g生物型交联剂壳聚糖完全溶解于50mL酸中，加入0.05～0.25g引发剂，一定时间后，再加入6～8.5g丙烯酰胺的溶液50mL，在一定的搅拌速度下进行自由基聚合反应，合成第一步产物；将第1)步所得产物放置在90～110℃下进行亲核反应，得到聚合物凝胶。本发明专利技术方法制得的凝胶经济、环保，具有交联网状结构，还具有良好的耐剪切性、耐温耐盐性，可作为凝胶调剖剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物及其制备方法、应用，属于油田化学领域。技术背景石油是国家的重要战略物资之一，同时也是发展石化工业的重要基础原料，关系到国民经济的全局。目前整个石油行业都面临着供需矛盾这一巨大困境，社会对石油资源的需求量越来越大，而原油的开采量却随着大部分油田的开发都经过了过去的常规开采阶段(采用一次和二次采油技术大约只能开采20％～40％的原油)，开始进入高含水的产量递减阶段而下降，全国勘察确定的新油田也越来越少。如何提高原油采收率己经为全社会所关注的问题。目前，我国各大油田陆续进入了含水开发的中后期，需要通过三次采油手段来提高原油采收率。其中，以聚丙烯酰胺类聚合物为代表的驱油主剂越来越受到了人们的关注。如何提高聚丙烯酞胺类聚合物的耐温抗盐性能，以使之适应于高温高盐油藏的开采需要成为了广大石油研究者工作的重点。提高丙烯酰胺类调剖剂耐温抗盐性的方法主要有：(1)引入耐温抗盐单体，如：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等；(2)加入交联剂，使之形成三维网状结构，改善其耐温抗盐性。常用的功能单体一定程度上可以改善丙烯酰胺调剖剂的耐温抗盐性，但价格昂贵。常用的交联剂有：无机交联剂如重铬酸钾、柠檬酸铝、各种铬盐及有机交联剂如苯酚、甲醛、硫脲等，但这些物质会污染环境。天然高分子碳水化合物其原料来源广泛、价格低廉、可再生、可生物降解。研究表明作为环境友好材料具有低浓度的高溶胀性、高效悬浮性、高假塑性、耐高温等特性，使得天然高分子化合物作为油田堵水剂不仅改善了注水井的吸水剖面和驱替效果，扩大了油井的见效层位和方向，整体上提高了原油采收率；而且与其它堵剂相比大幅度提高了经济效益。壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物，即脱乙酰基甲壳素，学名聚氨基葡萄糖，又名可溶性甲壳质、甲壳胺。它有类同于葡聚糖胺的结构特性，在其大分子结构中含有丰富的羟基和氨基，这些活性基团可以和其它物质的分子发生化学反应，通过酰化、羟基化、氰化、醚化、烷基化、酯化、酰亚胺化、叠氮化、成盐、螯合、水解、氧化、卤化、枝与交联等反应，可制备壳聚糖衍生物。作为一种化学改性聚合物，壳聚糖在许多方面都显示出独特的功能特性，在食品、农业、水处理、日化及生物医学工程等领域都有很高的实用价值，其自然资源极其丰富，据估计产量为109～1011t/a，是仅次于纤维素的第二大有机资源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物及其制备方法，该方法原料和工艺简单、成本低，得到的壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物作为凝胶调剖剂具有较好的耐温耐盐性，且不会对环境造成污染。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物，其具有下述式I所表示的结构通式：其中：壳聚糖分子量为2～30万，n为n＝5～36。所述的壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在50～70℃下，将0.04～0.12g生物型交联剂壳聚糖完全溶解于50mL酸中，加入0.05～0.25g引发剂，一定时间后，再加入6～8.5g丙烯酰胺的溶液50mL，在一定的搅拌速度下进行自由基聚合反应，合成第一步产物；2)将第1)步所得产物放置在90～110℃下进行亲核反应，得到聚合物凝胶。按上述方案，所述酸为质量分数为2％的冰醋酸。按上述方案，所述引发剂为(NH4)2S2O8、K2S2O8、Na2SO3/(NH4)2S2O8、NaHSO3/(NH4)2S2O8、Na2SO3/K2S2O8、NaHSO3/K2S2O8中任意一种。按上述方案，步骤1)中所述的反应温度为60℃。按上述方案，步骤1)中所述的一定时间为10min。按上述方案，所述搅拌速度为50～200转/秒，其中最优选的为100转/秒。按上述方案，所述聚合反应的时间为1.5-4h。按上述方案，所述聚合反应的时间为2h。按上述方案，所述亲核反应的温度为100℃，反应时间为3～4h。所述的壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物作为凝胶调剖剂的应用。本专利技术所述的壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物的反应原理如下：1、第一步自由基接枝反应机理在一定温度下，引发剂分解形成初级自由基，引发壳聚糖(CS)形成大分子自由基，然后与丙烯酰胺(AM)进行自由基接枝共聚。接枝共聚大致可分为以下几步：(1)过硫酸钾分裂形成初级自由基；(2)初级自由基与CS分子发生反应，将自由基转移到CS分子上，得到CS大分子自由基；(3)CS大分子自由基与AM进行链增长反应，形成AM/CS接枝聚合物。2、第二步亲核反应机理AM分子上的酰胺基(-NH2)可与CS上的羟甲基(-CH2OH)发生亲核反应，而CS作为生物型大分子，一个分子中含有不止一个-CH2OH，即具有多个交联点，在一定反应条件下，进行交联反应即可得到三维网状结构的壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术制备的壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物作为凝胶调剖剂，所用的交联剂为一种多糖类生物型高分子，原料可生物降解，广泛易得，成本低廉，较常用的无机交联剂如重铬酸钾、柠檬酸铝、各种铬盐及有机交联剂如苯酚、甲醛、硫脲等，具有良好的环保性；(2)本专利技术制备的环保型聚合物凝胶调剖剂，反应以水为分散介质，单体和交联剂以及引发剂等原料成本低廉、广泛易得，能大大降低生产成本；(3)本专利技术制备的环保型聚合物凝胶调剖剂，采用水溶液聚合法，反应过程简单，易于操作。(4)本专利技术制备的环保型聚合物凝胶调剖剂，可通过改变单体、交联剂及引发剂的浓度，控制体系的黏度及成胶后凝胶的性能；(5)本专利技术制备的环保型聚合物凝胶调剖剂，在环境温度范围为100℃～140℃时，不会出现明显降解，黏度保持率较高；在粗盐浓度范围为0～2.5×105mg/L时具有较好的稳定性，不会出现破胶、沉淀等现象；能有效改善注水井的吸水剖面，提高注入水的波及体积，从而提高原油采收率。(6)本专利技术中制备环保型聚合物凝胶调剖剂的方法，分两步合成，实现地下交联；第一步合成的产物具有良好的耐剪切性，第二步最终合成的聚合物凝胶强度不受第一步产物注入过程中剪切的影响。附图说明图1为本专利技术实施例1中壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物和壳聚糖的红外光谱对比图，其中曲线a为壳聚糖(CS)的红外光谱图，曲线b为壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物(AM/CS交联聚合物)的红外光谱图；图2为本专利技术实施例2中丙烯酰胺用量对体系黏度影响的曲线；图3为本专利技术实施例3中交联剂用量对体系黏度影响的曲线；图4为本专利技术实施例4中引发剂用量对体系黏度影响的曲线。图5为本专利技术实施例5所得环保型调剖剂的耐剪切测试曲线；图6为本专利技术实施例6所得环保型调剖剂的耐温测试曲线；图7为本专利技术实施例6所得环保型调剖剂的抗盐测试曲线。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1一种壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物的制备方法，其制备步骤如下：1)在60℃下，将0.08g壳聚糖完全溶解于50mL质量分数为2％冰醋酸中，加入0.15g过硫酸钾，10min后，再加入8g丙烯酰胺的溶液50mL，在100转/秒的搅拌速度下进行自由基聚合反应2h，合成第一步产物；2)将第1)步所得产物放置在100℃下进行亲核反应4h本文档来自技高网...
【技术保护点】
壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物，其具有下述式I所表示的结构通式：其中：壳聚糖分子量为2～30万，n为n＝5～36。
【技术特征摘要】
1.壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物，其具有下述式I所表示的结构通式：其中：壳聚糖分子量为2～30万，n为n＝5～36。2.权利要求1所述的壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在50～70℃下，将0.04～0.12g生物型交联剂壳聚糖完全溶解于50mL酸中，加入0.05～0.25g引发剂，一定时间后，再加入6～8.5g丙烯酰胺的溶液50mL，在一定的搅拌速度下进行自由基聚合反应，合成第一步产物；2)将第1)步所得产物放置在90～110℃下进行亲核反应，得到聚合物凝胶。3.根据权利要求2所述的壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物的制备方法，其特征在于，所述酸为质量分数为2％的冰醋酸。4.根据权利要求2所述的壳聚糖交联改性丙烯酰胺化合物的制备方法，其特征在于，所述引发剂为(NH4)2S2O8、K2S2O8、Na2SO3/(NH...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨隽，王芬，潘小杰，范志玮，徐黎刚，徐恩松，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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