一种含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺及其制备方法技术

一种含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺，分子结构如下：其中，x＝100，y＝10-20，z＝0.05-1.5，n＝4、6、8，R、R’为烷基；其优点是：制备的聚丙烯酰胺具有优良的增粘性能、耐温抗盐性能、可将水的表面张力降低到24-32mN/m，在三次采油、钻井液和涂料方面中具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水溶性高分子
，具体地说是一种含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺及其制备方法。
技术介绍
三次采油是提高原油采收率的主要措施，其中依靠聚合物驱油占重要地位。目前三次采油用的聚合物主要为PAM，但是常规的PAM耐温、耐盐及抗剪切能力差，从而导致石油的采收率并不理想。为了能更大的提高采收率，现有许多学者提出采用复合驱油，即二元及三元复合驱。例如：中国专利《二元复合驱组合物及其制备方法》CN102220120A；中国专利《提高采收率的的组合物及其制备方法》CN102277148A；中国专利《可大幅度提高采收率的组合物及其制备方法》CN102277146A；中国专利《三次采油用的驱油组合物及其制备方法》CN102220124A等。二元及三元复合驱的采收率较聚合物驱效果明显，同时也存在一定的缺陷，室内研究表明，聚合物二元驱及三元复合驱时，因不同组分之间存在运移速度差，所以会发生色谱分离现象，导致不同驱油剂之间的协同作用减弱，驱油效果变差。同时，在合成含氟聚丙烯酰胺时，由于含氟疏水单体的水溶性较差，一般采用胶束聚合。但是在制备过程中也存在很多缺点，首先，胶束聚合过程中，由于含氟疏水单体的水溶性较差，就算加入表面活性剂形成胶束，合成的聚丙烯酰胺含氟量也很少；其次，合成以后需要通过复杂的后处理过程除去表面活性剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对以上提到的复合驱的色谱分离效应及聚合物合成过程中的技术不足，提供同时具有较好增粘性和较低表面张力的一种含氟疏水缔合聚丙烯酰胺及其制备方法。为了达到上述目的，一种含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺，具有如下的分子结构：其中，x＝100，y＝10-20，z＝0.05-1.5，n＝4、6、8，R、R’为烷基。一种含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺的制备方法，具体包括以下步骤：第一步：表面活性含氟可聚合大分子单体HAPS的合成①、N-二烷基全氟烷基磺酰胺的合成将有机胺、三乙胺和有机溶剂搅拌混合均匀，再加入全氟烷基磺酰氟，然后升温至30～60℃，继续反应4～10h；反应混合物经洗涤、干燥、减压蒸馏得到产物N-二烷基全氟辛基磺酰胺。其中，所用原料的摩尔比如下：全氟烷基磺酰氟：有机胺：三乙胺为1：1～2：1.2～2；优选地，所述洗涤依次经水洗、0.5％盐酸水溶液洗、饱和食盐水洗，干燥用无水硫酸钠；优选地，所述有机胺为二甲胺、二乙胺、二丙胺、二正丁胺、甲基乙基胺中的一种或几种；优选地，所述有机溶剂为甲苯、异丙醇、异丙醚、丙酮或二甲苯中的一种或几种；优选地，所述全氟烷基磺酰氟为全氟丁基磺酰氟、全氟己基磺酰氟、全氟辛基磺酰氟中的一种或几种。②、氯代丙烯酸羟丙酯的合成将丙烯酸羟丙酯和有机溶剂混合，在20～35℃、通入氮气条件下，加入二氯亚砜，在40℃～60℃条件下反应4～10h；冷却、洗涤、干燥，减压蒸馏得氯代丙烯酸羟丙酯；其中，所用原料的摩尔比如下：丙烯酸羟丙酯：二氯亚砜为1：1.5～2；所述有机溶剂为异丙醇、丙酮、二氯甲烷、吡啶或四氢呋喃中的一种或几种；洗涤时采用NaOH水溶液洗涤至中性；干燥用无水硫酸钠。③、大分子单体HAPS的合成将N-二烷基全氟烷基磺酰胺、有机溶剂混合，通入氮气条件下，加入氯代丙烯酸羟丙酯，在30～50℃，反应20～48h后，冷却、洗涤、干燥、减压蒸馏得表面活性含氟可聚合大分子单体HAPS；其中，所用原料的摩尔比如下：氯代丙烯酸羟丙酯：N-二烷基全氟烷基磺酰胺为1.5～2：1；所述洗涤依次经0.05％HCl、饱和食盐水洗涤，干燥用无水硫酸钠；其中，所述有机溶剂均为甲苯、异丙醇、异丙醚、丙酮或二甲苯中的一种或几种。第二步：含氟疏水缔合聚丙烯酰胺的合成在配置pH为7的AMPS水溶液中加入HAPS单体、AM，控制AMPS、AM和HAPS单体总质量份数为5～25％，其中AM、AMPS和HAPS单体的摩尔比为100：10～20：0.05～1.5；超声后搅拌，通入氮气，加入占单体总质量0.2％～1％的引发剂，控制温度在30～50℃；反应4～10h后，得到胶体状产物，洗涤，得到白色沉淀物，烘干粉碎，得到含氟疏水缔合聚丙烯酰胺；所述引发剂为质量比为1:1的过硫酸铵和亚硫酸钠，或质量比为1:1的过硫酸钾和亚硫酸氢钠。一种含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺及其制备方法，其优点是：①、在分子中引入含氟的表面活性单体，氟碳链具有极强的热稳定性和化学稳定性，因此合成的聚丙烯酰胺具有较强的抗温性能，可将水的表面张力降低到24～32mN/m，在三次采油、钻井液和涂料方面中均具有良好的应用前景；②、氟碳疏水基团具有较低的内聚能和表面能，使得合成的聚合物具有较强的增粘性能和较低的表面张力；③、聚合物制备过程中不添加其它表面活性剂，成本低。附图说明图1是实施例一所得的含氟疏水缔合聚丙烯酰胺的红外谱图；具体实施方式一种含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺，制作原理为：首先合成具有表面活性的含氟可聚合大分子单体HAPS，然后将HAPS与丙烯酰胺、AMPS采用无皂乳液聚合得到含氟疏水缔合聚丙烯酰胺。下面结合实例对本专利技术作进一步的说明：实例一第一步：表面活性含氟可聚合大分子单体HAPS的合成①、N-二甲基全氟烷基磺酰胺的合成将0.1mol二甲胺、0.08mol三乙胺和100mL异丙醇加入到装有球形回流冷凝管、温度计及搅拌器的三口烧瓶中，搅拌混合均匀，通过恒压滴液漏斗向反应体系中缓慢滴加0.05mol全氟辛基磺酰氟，然后升温至40℃，继续反应6h。反应混合物依次水洗、0.5％盐酸水溶液洗、饱和食盐水洗，然后用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得到产物N-二甲基全氟辛基磺酰胺。②、氯代丙烯酸羟丙酯的合成将0.1mol的丙烯酸羟丙酯和100mL二氯甲烷加入到装有球形回流冷凝管、温度计及搅拌器的三口烧瓶中，在搅拌下通入氮气，在25℃条件下通过恒压滴液漏斗向反应体系中缓慢滴加0.15mol的二氯亚砜，滴加完成后，在40℃条件下反应8h，反应过程中产生的尾气用碱液吸收。反应完成后将体系冷却至室温，加入NaOH水溶液洗涤至中性，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，最后得到氯代丙烯酸羟丙酯。③、大分子单体HAPS的合成在三口烧瓶中加入0.01molN-二甲基全氟烷基磺酰胺、150ml异本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺，其特征在于，分子结构如下：其中，x＝100，y＝10‑20，z＝0.05‑1.5，n＝4、6、8，R、R’为烷基。

【技术特征摘要】
1.一种含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺，其特征在于，分子
结构如下：
其中，x＝100，y＝10-20，z＝0.05-1.5，n＝4、6、8，R、R’为烷基。
2.如权利要求1所述含氟疏水缔合表面活性聚丙烯酰胺的制备
方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：表面活性含氟可聚合大分子单体HAPS的合成
①、N-二烷基全氟烷基磺酰胺的合成
将有机胺、三乙胺和有机溶剂混合均匀，再加入全氟烷基磺酰氟，
然后升温至30～60℃，继续反应4～10h；反应混合物经洗涤、干燥、
减压蒸馏得到产物N-二烷基全氟辛基磺酰胺；
其中，所用原料的摩尔比如下：
全氟烷基磺酰氟：有机胺：三乙胺为1：1～2：1.2～2；
②、氯代丙烯酸羟丙酯的合成
将丙烯酸羟丙酯和有机溶剂混合，在20～35℃、通入氮气条件下，

\t加入二氯亚砜，在40℃～60℃条件下反应4～10h；冷却、洗涤、干燥，
减压蒸馏得氯代丙烯酸羟丙酯；
其中，所用原料的摩尔比如下：
丙烯酸羟丙酯：二氯亚砜为1：1.5～2；
③、大分子单体HAPS的合成
将N-二烷基全氟烷基磺酰胺、有机溶剂混合，通入氮气条件下，
加入氯代丙烯酸羟丙酯，在30～50℃，反应20～48h后，冷却、洗涤、
干燥、减压蒸馏得表面活性含氟可聚合大分子单体HAPS；
其中，所用原料的摩尔比如下：
氯代丙烯酸羟丙酯：N-二烷基全氟烷基磺酰胺为1.5～2：1；
第二步：含氟疏水缔合聚丙烯酰胺的合成
在配制pH为7～8的AMPS水溶液中加入HAPS单体、AM；控
制AMPS、AM和HAPS单体总质量份数为5～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗跃，李凡，杨欢，苏高申，詹泽丞，罗霄，胡攀，王修武，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42