一种磺化聚芳酰胺聚合物制造技术

本发明专利技术具体涉及一种包含具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元的磺化聚芳酰胺聚合物，其具有良好的水溶性，同时能极大的增加水溶液的表观粘度，并具有优良的耐盐性，可以进一步作为增稠剂用在聚合物驱油剂、液体清洁剂的用途中。

【技术实现步骤摘要】
一种磺化聚芳酰胺聚合物
本专利技术属于功能高分子材料领域，具体涉及一种水溶性磺化聚芳酰胺聚合物、其制备方法，及其作为水溶液高效增稠剂的应用。
技术介绍
水溶性增稠聚合物可以用于许多领域，例如用于化妆品、食品、清洁剂、印刷油墨、乳化漆及用于油田三次采油的聚合物驱油。聚合物驱油因为技术成熟度高，已经被广泛应用到我国大部分老油田的三次增产应用中。聚合物驱油是指将少量水溶性增稠聚合物加入石油开采的注入水中，从而增加水相粘度，同时降低水相渗透率，改善油水粘度比，从而扩大体积波及系数，提高原油采收率的方法。目前，工业上聚合物驱油应用的水溶性聚合物多为部分水解聚丙烯酰胺，然而聚丙烯酰胺在遇到高温或盐含量较高时，分子链易发生卷曲，导致溶液粘度降低，驱油效果下降，因而应用受到了限制。磺化聚酰胺合成的报道可见，文献JournalofPolymerScience,PartA:PolymerChemistry1989,27(11),3745-3757.其通过低温缩聚法，以对苯二甲酰氯和2,5-二氨基苯磺酸为原料制备磺化聚酰胺。中国专利CN102382300B报道了以1,4-二(4-羧基苯氧基)苯-2-磺酸钠，4,4’-二氨基二苯醚-2,2’-二磺酸为原料，通过Yamazaki-Higashi亚磷酸化反应，制备得到水溶性磺化芳香聚酰胺。但这些磺化聚酰胺聚合物基本不同时具备水溶性和高效的水溶液增稠效果。
技术实现思路
鉴于上述的不足，本专利技术的目的是针对某些领域对水溶性增稠聚合物的特殊要求，提供一种磺化聚芳酰胺聚合物。更重要的，该磺化聚芳酰胺聚合物除具有聚芳酰胺的耐温性、耐水解性外，在所有重复单元中引入磺酸基团使其具有水溶性和耐盐性，并同时引入长烷基侧链，形成疏水缔合作用，有效地提高其在水溶液中粘度和耐盐性。对于本专利技术，详情如下。本专利技术人通过深入研究发现当磺化聚芳酰胺聚合物中包含具有碳原子数为7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元时，长烷基侧链由于其疏水性从而能够自己缔合或与其他长烷基侧链缔合，形成缔合网络，从而达到使水溶液高效增稠的效果。并且，上述磺化聚芳酰胺聚合物通过含有大量的磺酸亲水基团，从而能在水溶液中溶解。因此，本专利技术提供一种具有优异的水溶性、耐盐性、增稠性的包含具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元的磺化聚芳酰胺聚合物。在本专利技术中，磺化聚芳酰胺聚合物是由芳香二羧酸单体与芳香二胺单体缩合聚合得到。在本专利技术中，所述的结构单元是指芳香二羧酸单体或芳香二胺单体为形成酰胺键而脱去小分子后的部分；所述的重复单元是指芳香二羧酸单体和芳香二胺脱去小分子形成酰胺键后的最小重复部分。因此本专利技术中，一个重复单元中包含两个结构单元。作为本专利技术的磺化聚芳酰胺聚合物，包含的具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元的摩尔数占磺化聚芳酰胺聚合物所有重复单元摩尔数的比例为0.5％～10％，优选为1％～8％，特别优选为2％～5％。所述摩尔数含量在0.5％以上时，长烷基侧链能够形成良好的缔合网络，从而提高增稠水溶液的效果。所述摩尔数含量在10％以下时，能够防止作为疏水基团的长烷基侧链引入过多而降低磺化聚芳酰胺聚合物在水溶液中的溶解度的问题。在理想情况下，本专利技术的磺化聚芳酰胺聚合物，应以任何所需比例与水混溶。然而，根据本专利技术，通过控制含长烷基侧链结构单元比例使磺化聚芳酰胺聚合物至少在所需使用浓度和所需酸碱度下呈水溶性就够了。作为本专利技术的磺化聚芳酰胺聚合物，除包含上述具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元以外，对其重复单元中的其他结构单元没有限制，只要其具有芳香环、磺酸基和酰胺基团即可。但是从水溶性、耐温性和耐水解性等观点出发，优选本专利技术的磺化聚芳酰胺由如下通式(1)所示的不含有长烷基侧链的重复单元和如下通式(2)所示的含有具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元的重复单元组成，在通式(1)中，Ar1和Ar2分别独立地表示含磺酸基团芳香环的二价有机基团，*为通式(1)的部分与其他重复单元结合的位点。在通式(2)中，Ar3表示含磺酸基团芳香环的二价的有机基团，Ar4表示具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的含芳香环的二价有机基团，*为通式(2)的部分与其他重复单元结合的位点。为了进一步增加水溶性、耐温性和耐水解性，Ar1和Ar3进一步优选自下列通式(X-1)～(X-5)结构中的任意一种。Ar2进一步优选自下列(Y-1)～(Y-5)结构中的任意一种。通式(X-1)～(X-5)和(Y-1)～(Y-5)中M分别独立地表示氢、金属阳离子或铵阳离子中的一种。另外，从成本及结构的稳定性考虑，具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的含芳香环的二价的有机基团Ar4的具体结构进一步优选下述通式(3)所示的结构：其中Z表示下述通式(C-1)表示的结构单元，或下述通式(C-2)表示的结构单元：在通式(C-1)中，R1和R2分别独立的表示氢原子、直链、支链或环状的烷基链中的一种，且R1和R2的碳原子数之和为7以上。在通式(C-2)中，R3为氢原子、直链、支链或环状的烷基链中的一种，f为0～10的整数，e为1～10的整数，e+R3的碳原子数×f≥7。在通式(C-1)中，作为R1或R2表示的直链、支链或环状的烷基链，可以列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基及己基等碳原子数为1～20的烷基链，环丙基、环丁基、环戊基等碳原子数3～20的环状烷基链。在通式(C-2)中，作为R3表示的直链、支链或环状的烷基链，可以列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基及己基等碳原子数为1～20的烷基链，环丙基、环丁基、环戊基等碳原子数3～20的环状烷基链。从进一步增加长烷基侧链的疏水性，提高缔合效果从而获得极高的增稠效果考虑，本专利技术所述的长烷基侧链的碳原子数优选为10以上。从提高缔合效果、原料的容易获得性及成本考虑，上述通式(C-1)所表示的具体结构可列出通式(C-1-1)～(C-1-6)所示的结构。上述通式(C-2)所表示的具体结构可列出通式(C-2-1)～(C-2-5)所示结构。作为本专利技术的磺化聚芳酰胺聚合物，对其分子量没有特别要求，但是分子量较低时，可能会出现增稠效果不明显，稳定性不足的缺点；分子量过高，在水中的溶解需要太长的时间，且最终的溶解度也受到影响，因此优选本专利技术的磺化聚芳酰胺聚合物粘均分子量为20万～1000万。作为本专利技术的磺化聚芳酰胺聚合物，能使用在油田三次采油的聚合物驱油领域，其在25℃下的水溶性为至少20g/L，特别优选50g/L以上。作为本专利技术的磺化聚芳酰胺聚合物，能使用在油田三次采油的聚合物驱油领域，其按照2％的固体含量配制成的水溶液在指定测试温度80℃下的表观粘度达到20mPa·S-1以上，特别优选达到40mPa·S-1以上。此外，按照2％的固体含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磺化聚芳酰胺聚合物，其特征在于：包含具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种磺化聚芳酰胺聚合物，其特征在于：包含具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元。


2.根据权利要求1所述的磺化聚芳酰胺聚合物，其特征在于：所述具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元的摩尔数占所述磺化聚芳酰胺聚合物所有重复单元摩尔数的0.5％～10％。


3.根据权利要求1所述的磺化聚芳酰胺聚合物，其特征在于：所述具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元的摩尔数占所述磺化聚芳酰胺聚合物所有重复单元摩尔数的2％～5％。


4.根据权利要求1-3任一项所述的磺化聚芳酰胺聚合物，其特征在于：由下述通式(1)所示的不含有长烷基侧链的重复单元和下述通式(2)所示的含有具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的结构单元的重复单元组成，



在通式(1)中，Ar1和Ar2分别独立地表示含磺酸基团芳香环的二价有机基团，*为通式(1)的部分与其他重复单元结合的位点；



在通式(2)中，Ar3表示含磺酸基团芳香环的二价有机基团，Ar4表示具有碳原子数7以上的长烷基侧链且不含磺酸基团的含芳香环的二价有机基团，*为通式(2)的部分与其他重复单元结合的位点。


5.根据权利要求4所述的磺化聚芳酰胺聚合物，其特征在于：
Ar1和Ar3为选自下列通式(X-1)-(X-5)结构中的任意一种：



Ar2为选自下列(Y-1)～(Y-5)结构中的任意一...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵芳可，陈桥，川崎学，
申请(专利权)人：东丽先端材料研究开发中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31