一种双亲性超支化聚合物及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种双亲性超支化聚合物及其制备和应用，其中双亲性超支化聚合物的内核为具有强亲水性的超支化聚乙烯亚胺，所述超支化聚乙烯亚胺的部分端部氨基与NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH上的羧基通过酰胺键接枝。该双亲性超支化聚合物作为破乳剂时，实现水包油型乳状液在破乳剂添加量较少的情况下，在较短时间内达到水相含油量低于5％，同时其油相含水率可低至1％以下，残存乳化层极薄，甚至消失，形成清晰地油水界面。

【技术实现步骤摘要】
一种双亲性超支化聚合物及其制备和应用
本专利技术涉及石油添加剂
，具体涉及一种双亲性超支化聚合物及其制备和应用。
技术介绍
超支化聚乙烯亚胺(HPEI)是一类研究得较为成熟，价格低廉，目前已经工业化生产的超支化聚合物(Hyperamanchedpolymers)。HPEI是一种高度支化的聚合物，具有粘性的液体，在溶剂中黏度很小。与其它高分子聚合物相比，它具有良好的热稳定性，热重分析显示，在空气中低于300℃并不分解，有较好的溶解性，支链末端有大量的氨基。由于其新奇的结构，独特的性能和潜在的应用前景，这类聚合物一经问世便受到科学界和工业界的普遍关注，由于其支链末端多氨基的特点，将具有一定功能的小分子物质接枝上，可以合成符合人们所需的超支化聚合物，在制备新型功能材料方面相比其它支化聚合物，具有得天独厚的优势。随着油田开采技术地不断深入，各大油田已相继进入三次采油阶段，石油资源日益减少，油井采出原油已由开发初期的油包水(W/O)型乳状液转变为水包油(O/W)型乳液，并且由于化学驱油方法的广泛应用，原油乳液的稳定性逐渐增强，采出液处理成为了很多油田生产中的技术难题，破乳难度越来越大，破乳剂性能的要求也越最高。统计研究，目前现场使用的破乳剂绝大部分都属于高分子聚合物。从其分子形态上可大致分为线型(直链型)和支型(支化型、支链型)。线型破乳剂一般通过调整分子链中某种重复单元的嵌段长度以此得到不同的分子量，该类破乳剂一般为聚醚类。由于不同线型破乳剂具有不同官能团的嵌段分布，所以该类分子结构通常可以形成较宽的HLB值，破乳剂性能和适用范围较广，在水中一般不会发生离解，而且醚键与水生成氢键的能力强，稳定性髙，不易受电解质影响。支化型破乳剂主要含有支化高分子，支化高分子内一般连接三个或三个以上的子链，有些子链同时也是侧链或是主链的一部分，不同长度的侧链沿着主链和侧链是无规则分布的。支化型破乳剂具有许多独特的优越性：结构可精确控制，可改变和调节，高度有序，单分散性好和水溶性好，同时分子内部和末端含有大量功能基团总体上讲，支链型破乳剂比线型破乳剂具有更好的亲水能力、润湿性能和渗透效应，可以迅速达到油水界面，同时支链型破乳剂用量较少，且整体破乳效果比线型破乳剂好。但是，现有的支化型破乳剂，仅能使水相达到很好的脱油率而油相依旧处在乳状液状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种双亲性超支化聚合物，双亲性超支化聚合物作为破乳剂时，实现水包油型乳状液在破乳剂添加量较少的情况下，在较短时间内达到水相含油量低于5％，同时其油相含水率可低至1％以下，残存乳化层极薄，甚至消失，形成清晰地油水界面。本专利技术所提供的技术方案为：一种双亲性超支化聚合物，所述双亲性超支化聚合物的内核为具有强亲水性的超支化聚乙烯亚胺，所述超支化聚乙烯亚胺的部分端部氨基与NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH上的羧基通过酰胺键接枝。其中，NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH的结构式如下：本专利技术采用NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH对超支化聚乙烯亚胺部分端基进行改性，得到具有两亲性结构的超支化聚合物HPEI-am-C12。此改性在增加HPEI外部一定碳长链的基础上，使端基依旧保持为亲水基团氨基。该结构可以使其更快、更均匀的的分散在乳状液体系中，分子链可充分舒展，使得破乳剂分子能够快速、多点地吸附到油水界面，有效地刺穿和替代原有的表面活性剂物质，降低界面膜强度，加速油滴碰撞、聚结和合并，进一步达到油水分离，以此作为新型超支化聚合物破乳剂。作为优选，所述超支化聚乙烯亚胺与NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH的质量比为4:1～1:2。本专利技术提供一种双亲性超支化聚合物的制备方法，包括：将NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH与超支化聚乙烯亚胺通过酰胺化反应，得到双亲性超支化聚合物；所述超支化聚乙烯亚胺与NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH的质量比为4:1～1:2。本专利技术中采用NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH对超支化聚乙烯亚胺外端部分氨基进行酰胺化改性，得到双亲性超支化聚乙烯亚胺HPEI-am-C12。改性后的双亲性超支化聚乙烯亚胺由于外部氨基被部分取代为以长链碳骨架为主体，氨基为端基的直链结构，外壳同时含有强亲水性基团氨基和疏水基团长链烷基，疏水基团长链烷基可有效的吸附油滴，其末端的氨基依旧可以保持其良好的水溶性，形成具有核壳结构的不同取代度两亲性聚合物，其数均分子量分布为8000～20000。其次，通过控制超支化聚乙烯亚胺与NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH的质量比，改性后的结构使其具有更高的界面活性，在保证其良好的水溶性的同时，可以使其更快的分散在油水乳状液中，快速地到达油水界面，破坏油水界面膜，同时长碳链具有较强的吸附能力，能够吸附更多的油滴，使其聚并，上浮，最终达到油水分离，突破现有破乳剂仅能使水相达到很好的脱油率而油相依旧处在乳状液状态的局限性。本专利技术中所述酰胺化反应具体包括：1)将超支化聚乙烯亚胺溶于有机溶剂中，加入催化剂N,N’-羰基二咪唑，然后逐滴加入溶于相同有机溶剂的NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH，在40～100℃下经过3～24h的酰胺化反应，得到粗产物；2)将步骤1)得到的粗产物经过浓缩，丙酮分离，旋蒸，得到双亲性超支化聚合物。作为优选，所述酰胺化反应的温度为55～65℃，时间为8-10h。本专利技术中所述超支化聚乙烯亚胺与N,N’-羰基二咪唑的质量比为5.5:1～3:4。本专利技术中所述有机溶剂为三氯甲烷或甲醇。本专利技术还提供一种利用如上述的双亲性超支化聚合物对水包油型乳状液进行破乳的方法，将双亲性超支化聚合物分散到水包油型乳状液中进行破乳。加入此种破乳剂的水包油型乳状液，可在较少添加量较短时间内达到水相含油量低于5％，同时油相含水率低于1％以下，残存乳化层极薄，甚至消失，形成清晰地油水界面。本专利技术中所述双亲性超支化聚合物在水包油型乳状液中的添加量为5～20mg/L。添加量小于5mg/L，破乳效果不佳；添加量大于20mg/L，破乳效果变化不大，但经济成本增加很多。本专利技术中所述破乳的温度为25～65℃，沉降时间为1～240min。本专利技术中所述水包油型乳状液中的油相为模拟油或实际油。作为优选，所述模拟油为正十二烷、正十三烷、正十四烷或正十六烷。作为优选，所述实际油为煤油、柴油或汽油。本专利技术中所述水包油型乳状液中的水相的矿化度为0～20000mg/L，其中水相中NaCl和CaCl2的质量比为0.1～1.5。同现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：(1)本专利技术中双亲性超支化聚合物由于外部氨基被部分取代为以长链碳骨架为主体，氨基为端基的直链结构，外壳同时含有强亲水性基团氨基和疏水基团长链碳骨架，在保证其一定的水溶性的同时，使其能够快速到达油水界面，破坏油水界面膜，同时外部的亲油基团拥有较强的吸附能力，能够吸附更多的油滴，使其聚并，上浮，最终达到油水分离。(2)本专利技术中双亲性超支化聚合物HPEI-am-C12在极少的添加量情况下，不仅能够使乳状液快速达到破乳平衡，获得很高的破乳率，水相含油量较低，还大大突破的破乳后油水界面不清晰的局限性，此种破乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双亲性超支化聚合物，其特征在于，所述双亲性超支化聚合物的内核为具有强亲水性的超支化聚乙烯亚胺，所述超支化聚乙烯亚胺的部分端部氨基与NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH上的羧基通过酰胺键接枝。

【技术特征摘要】
1.一种双亲性超支化聚合物，其特征在于，所述双亲性超支化聚合物的内核为具有强亲水性的超支化聚乙烯亚胺，所述超支化聚乙烯亚胺的部分端部氨基与NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH上的羧基通过酰胺键接枝。2.根据权利要求1所述双亲性超支化聚合物，其特征在于，所述超支化聚乙烯亚胺与NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH的质量比为4:1～1:2。3.一种双亲性超支化聚合物的制备方法，其特征在于，包括：将NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH与超支化聚乙烯亚胺通过酰胺化反应，得到双亲性超支化聚合物；所述超支化聚乙烯亚胺与NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH的质量比为4:1～1:2。4.根据权利要求3所述的双亲性超支化聚合物的制备方法，其特征在于，所述酰胺化反应具体包括：1)将超支化聚乙烯亚胺溶于有机溶剂中，加入催化剂N,N’-羰基二咪唑，然后逐滴加入溶于相同有机溶剂的NH2(CH2)5CONH(CH2)5COOH，在40～100℃下经过3～24h的酰胺化反应，得到粗产...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫澍，李亚，何桂金，方文军，郭永胜，赵辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33