一种水凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种水凝胶及其制备方法与应用，涉及有机合成和石油开采技术领域，该水凝胶包括如下结构式所示的聚合物：其中，所述R为所述n为13～45。该水凝胶具有较佳的流变性能、温敏性能、pH值响应性能、以及良好的溶胀-收缩可逆性。以及良好的溶胀-收缩可逆性。以及良好的溶胀-收缩可逆性。

【技术实现步骤摘要】
一种水凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及有机合成和石油开采
，特别涉及一种水凝胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前油田广泛使用的堵水剂难以满足部分高温、高矿化度油藏以及碱性环境要求，其主要原因在于相关技术中堵水剂中的成分之一，即水凝胶的流变性能、温敏性能、pH值响应性能、溶胀
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退胀可逆性等均较差。且现有水凝胶在合成大分子前体的过程中，还存在大分子前体粘度高、溶解度低、不易分离提纯的问题，导致水凝胶的制备效率较低。
[0003]因此，针对以上不足，需要提供一种具有较佳的流变性能、温敏性能、pH值响应性能、溶胀
‑
退胀可逆性的水凝胶。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术实施例提供了一种水凝胶及其制备方法与应用，该水凝胶具有较佳的流变性能、温敏性能、pH值响应性能、以及良好的溶胀
‑
收缩可逆性。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种水凝胶，包括如下结构式所示的聚合物：
[0006][0007]其中，所述R为所述n为13～45。
[0008]第二方面，本专利技术提供了上述第一方面的水凝胶的制备方法，所述制备方法包括：
[0009]将辛胺、丙烯酸甲酯、乙二胺和甲醇进行聚合反应，得到末端官能团为氨基的超支化大分子；
[0010]将所述超支化大分子和聚乙二醇二缩水甘油醚置于去离子水中进行反应，得到所述水凝胶。
[0011]优选地，所述超支化大分子的制备方法包括如下步骤：
[0012](1)将辛胺加入到甲醇中进行混匀，然后加入丙烯酸甲酯进行聚合反应，得到末端官能团为酯基的超支化聚合物；
[0013](2)将所述超支化聚合物加入到甲醇中进行混匀，然后加入乙二胺进行聚合反应，得到所述超支化大分子。
[0014]优选地，在步骤(1)中，辛胺与丙烯酸甲酯的摩尔比为1:6；所述甲醇与辛胺的质量比为(2～2.1):1。
[0015]更优选地，在步骤(1)中，所述聚合反应的反应温度为35℃，反应时间为24h。
[0016]优选地，在步骤(2)中，所述超支化聚合物与乙二胺的摩尔比为1:8；所述甲醇与所述超支化聚合物的质量比为(1.9～2.1):1。
[0017]更优选地，在步骤(2)中，所述聚合反应的反应温度为35℃，反应时间为24h。
[0018]优选地，所述超支化大分子和所述聚乙二醇二缩水甘油醚的摩尔比为1:(2～5)。
[0019]优选地，所述超支化大分子和所述聚乙二醇二缩水甘油醚的质量之和与所述去离子水的质量之比为15:85～30:70。
[0020]更优选地，得到所述水凝胶的反应的温度为40～60℃，反应时间为5～96h。
[0021]优选地，所述聚乙二醇二缩水甘油醚由聚乙二醇和环氧氯丙烷制备得到。
[0022]更优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为600～2000。
[0023]优选地，当所述聚乙二醇的数均分子量为600时，所述超支化大分子和所述聚乙二醇二缩水甘油醚的摩尔比为1:(2～3)。
[0024]优选地，所述聚乙二醇和所述环氧氯丙烷的摩尔比为0.5:(1～4)；
[0025]制备所述聚乙二醇二缩水甘油醚的反应温度为45～65℃；反应时间为4～6h。
[0026]更优选地，制备所述聚乙二醇二缩水甘油醚的反应温度为55℃；反应时间为4h。
[0027]第三方面，本专利技术提供了上述第一方面所述的水凝胶的应用，将所述水凝胶用作油田堵水剂。
[0028]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0029]本专利技术以超支化大分子和聚乙二醇二缩水甘油醚为原料，采用接枝共聚法制备得到一种超支化水凝胶，该水凝胶具有较佳的流变性能、温敏性能、pH值响应性能、溶胀
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退胀可逆性的水凝胶；且制备工艺简单，操作方便，易于工业化生产，可作为石油开采中的油田堵水剂，从而使该油田堵水剂满足高温、高矿化度油藏以及酸性、碱性环境要求。
[0030]本专利技术所采用的超支化大分子具有两个大分支，与具有更多分支的树枝状大分子或星型大分子相比，其粘度较低且溶解度较好，更易注入油藏中，且更易分离提纯，进而使得水凝胶的制备效率更高；同时该超支化大分子的制备原料成本相对较低，进一步降低了制备水凝胶的成本。
附图说明
[0031]图1是本专利技术实施例提供的水凝胶的结构式；
[0032]图2是本专利技术实施例1提供的聚乙二醇二缩水甘油醚和水凝胶的红外光谱图；
[0033]图3是本专利技术实施例1提供的水凝胶的电镜图；
[0034]图4是本专利技术实施例2提供的水凝胶的电镜图；
[0035]图5是本专利技术实施例3提供的水凝胶的电镜图；
[0036]图6是本专利技术实施例提供的扫描频率对水凝胶模量的影响图；
[0037]图7是本专利技术实施例提供的扫描频率对水凝胶复合黏度的影响图；
[0038]图8是本专利技术实施例提供的应变对水凝胶模量的影响图；
[0039]图9是本专利技术实施例提供的水凝胶的溶胀动力学曲线图；
[0040]图10是本专利技术实施例1提供的水凝胶在不同矿化度溶液中的溶胀动力学曲线图；
[0041]图11是本专利技术实施例提供的水凝胶的溶胀度与温度的关系曲线图；
[0042]图12是本专利技术实施例1提供的水凝胶温度敏感的溶胀
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收缩可逆曲线图；
[0043]图13是本专利技术实施例提供的水凝胶的溶胀度与pH的关系曲线图；
[0044]图14是本专利技术实施例1提供的水凝胶pH敏感的溶胀
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收缩可逆曲线图。
具体实施方式
[0045]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0046]本专利技术实施例提供了一种水凝胶，其结构式如图1所示，其中，R为n为13～45。
[0047]需要说明的是，针对n来说，13～45是指13至45中的任意值，例如，可以为13、14、15、16、18、20、22、24、25、26、28、30、31、33、35、37、39、40、41、42、43、44或45。
[0048]本领域技术人员可以理解的是，在该水凝胶中，只要存在具有上述结构式的聚合物，且能够实现上述较佳的流变性能、温敏性能、pH值响应性能、溶胀
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退胀可逆性即可，并不排除其中也可以存在少量具有其他结构化合物，在此不再过多赘述。
[0049]本专利技术实施例提供了水凝胶的制备方法，该制备方法包括：
[0050]将辛胺、丙烯酸甲酯、乙二胺和甲醇进行聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶，其特征在于，包括如下结构式所示的聚合物：其中，所述R为所述n为13～45。2.一种权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将辛胺、丙烯酸甲酯、乙二胺和甲醇进行聚合反应，得到末端官能团为氨基的超支化大分子；将所述超支化大分子和聚乙二醇二缩水甘油醚置于去离子水中进行反应，得到所述水凝胶。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述超支化大分子的制备方法包括如下步骤：(1)将辛胺加入到甲醇中进行混匀，然后加入丙烯酸甲酯进行聚合反应，得到末端官能团为酯基的超支化聚合物；(2)将所述超支化聚合物加入到甲醇中进行混匀，然后加入乙二胺进行聚合反应，得到所述超支化大分子。4.根据权利要求3中所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，辛胺与丙烯酸甲酯的摩尔比为1:6；所述甲醇与辛胺的质量比为(2～2.1):1；优选地，所述聚合反应的反应温度为35℃，反应时间为24h；和/或在步骤(2)中，所述超支化聚合物与乙二胺的摩尔比为1:8；所述甲醇与所述超支化聚合物的质量比为(1.9～2.1):1；优选地，所述聚合反应的反应温度为35℃，反应时间为24h。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，王雪，张娜，王玲，陈丽铎，翟岩亮，王力，刘向斌，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：