一种改性温敏增粘接枝聚合物及其合成方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种改性温敏增粘接枝聚合物及其合成方法与应用，属于水溶性高分子合成技术领域。本发明专利技术通过以羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为主链，与丙烯酰胺(AM)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)在去离子水中接枝聚合合成具有温敏增粘性能的接枝聚合物。本发明专利技术公开的反应不仅操作简单、条件温和，实验过程安全，而且原料廉价易得，易于储存；通过本发明专利技术公开的合成方法得到的改性温敏增粘接枝聚合物具有良好的耐温性能，在驱油、钻井液等方面使用方便高效，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种改性温敏增粘接枝聚合物及其合成方法与应用


[0001]本专利技术涉及水溶性高分子合成
，更具体的说是涉及一种改性温敏增粘接枝聚合物及其合成方法与应用。A

技术介绍

[0002]在实际的石油开采项目中，第一次和第二次采油后，仍有大量原油残留在储层中。为了提高采收率，三次采油是非常必要的。一些化学品，如碱、表面活性剂、纳米颗粒和聚合物，已用于提高石油采收率。其中，聚合物驱能有效地提高石油产量，且比其他类型的驱油剂相对经济。
[0003]在传统的驱油过程中，聚丙烯酰胺因其价格低廉且易于制备而被广泛用于提高石油采收率。在一定程度上，聚丙烯酰胺可用于提高驱油溶液的粘度并改善油相和驱油剂相之间的流变状况。然而，聚丙烯酰胺在恶劣的储层环境中容易沉淀和水解，特别是在高温高盐的储层条件下，这使得聚丙烯酰胺提高采收率的情况并不理想。一方面，聚丙烯酰胺水解使其分子链断裂，在岩心驱替期间，水将将超过驱替液相，发生指进现象，因此聚丙烯酰胺将失去其大部分的堵水性能；另一方面，聚丙烯酰胺羧基的负电荷很容易受到一价和二价盐离子的干扰，导致聚丙烯酰胺絮凝，从而导致聚丙烯酰胺溶液的表观粘度下降，降低驱油效率。因此，有许多尝试来制备接枝共聚物，以使其能够耐受高温高盐环境，主要使用刚性主链(多糖/天然纤维素/纤维素衍生物)和“功能单体”(离子单体、疏水单体)。
[0004]温敏增粘接枝聚合物是一种对温度具有敏感性，聚合物溶液会随着温度的升高表观粘度不断增大的一种水溶性聚合物。由于其良好的增粘特性，被广泛用于三次驱油等领域。温敏增粘接枝聚合物具备良好的耐温性能，且在常温下拥有较好的溶解性，当温度上升到一定值后，接枝聚合物侧链疏水缔合作用增强，分子间作用加强，形成致密的三维网状结构，使聚合物溶液水动力学半径增大，表观粘度升高。另外，聚合物溶液在盐溶液中仍有非常好的温敏增粘能力，该类接枝聚合物耐温盐的性质使其在石油开采领域应用有较大潜力。
[0005]因此，如何提供一种具有良好的温敏增粘效应的接枝改性纤维素聚合物及其合成方法是本领域研究人员需要探究的技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种改性温敏增粘接枝聚合物及其合成方法与应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种改性温敏增粘接枝聚合物，所述改性温敏增粘接枝聚合物的结构式为：
[0009][0010]其中m、n均为0，1，2，3，4
…
自然数，m、n不能同时为零。
[0011]具体的，本专利技术以HPMC为主链，通过自由基聚合方法对其进行接枝改性，合成具有温敏增粘性能的羟丙基甲基纤维素接枝聚合物。且本专利技术公开的技术方案是选择羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为主链，与丙烯酰胺(AM)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)在去离子水中接枝聚合得到本专利技术公开的改性温敏增粘接枝聚合物。
[0012]具体地，主链羟丙基甲基纤维素(HPMC)的结构式如下：
[0013][0014]单体丙烯酰胺(AM)的结构式如下：
[0015][0016]甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)的结构式如下：
[0017]CH2＝C(CH3)CH20(CH2CH20)
n
H。
[0018]上述组成中，羟丙基甲基纤维素(HPMC)是天然纤维素的一类衍生物，通过甲基和羟基丙氧基的取代，使羟丙基甲基纤维素具有了两亲性，在温度升高的过程中，会出现明显
的凝胶化现象，可以使用合适的单体对羟丙基甲基纤维素进行接枝改性，若改性后的接枝聚合物仍具有较好的高温凝胶化现象则有望成为一种适用于高温油藏提高采收率的聚合物驱油剂。
[0019]羟丙基甲基纤维素廉价易得、分子量较大且有刚性六元环结构，因此具有一定的耐温耐盐性质。通过向水溶性主链上通过接枝聚合反应引入具有两亲性的聚合物侧链，从而能够提高聚合物温增粘性能，使其具备较好的增粘效果。
[0020]本专利技术的另一目的是提供一种上述改性温敏增粘接枝聚合物的合成方法。
[0021]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0022]一种改性温敏增粘接枝聚合物的合成方法，通过采用自由基聚合的方法，选择去离子水为溶剂，加入引发剂，并选择羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为主链，与丙烯酰胺(AM)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)在去离子水中共聚得到本专利技术公开的具有温敏增粘性能的改性纤维素接枝聚合物。
[0023]进一步的，上述一种改性温敏增粘接枝聚合物的合成方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0024](1)将羟丙基甲基纤维素(HPMC)溶于60mL去离子水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系I；
[0025](2)将丙烯酰胺(AM)和甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)溶于30mL去离子水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系II；
[0026](3)将步骤(1)得到的体系I加入到装有机械搅拌并通氮气30min的反应装置中，开始加热并加热到反应温度，通过恒压滴液漏斗逐滴加入10mL引发剂溶液引发10min得到体系III；
[0027](4)将步骤(2)得到的体系II逐滴加入到步骤(3)制得的体系III中，恒温水浴，搅拌均匀，持续通氮气反应3h，最终得到透明粘稠体系；
[0028](5)将步骤(4)制得的透明粘稠体系倒入乙醇中，沉淀出固体，剪碎并在乙醇中浸泡，抽滤，真空条件下干燥，粉碎得到粉状产物，即得本专利技术公开的一种改性温敏增粘接枝聚合物。
[0029]具体的，本专利技术公开保护的制备方法的原理说明如下：
[0030]接枝聚合温敏增粘聚合物的合成，通过方法：(1)将适合的单体通过自由基聚合直接接枝到水溶性高分子主链上实现接枝共聚。具有耐温性的聚合物分子结构中一般都具有刚性环增加稳定性。另外，温增粘效应是由聚合物中的疏水基团在较高温度下发生疏水缔合效应产生的。
[0031]通过上述方法可以使聚合物分子链上同时具有刚性结构和疏水基团，且聚合时步骤简单，条件温和，所以本专利技术主要通过该方法合成改性接枝聚合物。
[0032]此外，由于去离子水为无色无味液体，能较好的溶解羟丙基甲基纤维素和侧链单体，同时其廉价易得、环境友好、不易挥发、无毒性，故选去离子水做反应溶剂；
[0033]羟丙基甲基纤维素(HPMC)属于纤维素的衍生物，通过纤维素和氯甲烷、环氧丙烷混合醚化剂与碱反应制备，引入的羟丙基使得HPMC的水溶性更好，而甲基使其具有疏水性能。同时具有疏水性和亲水性的羟丙基甲基纤维素溶液在较高温度下可以出现凝胶化现象。对其分子主链进行接枝改性，引入两亲性侧链使其在高温下产生大量的分子间疏水缔
合，大幅提高其溶液粘度的同时，还能够保留HPMC本身的耐温性，所以本专利技术选择羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为制备改性温敏增粘接枝聚合物的主链；
[0034]甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)，它是非离子单体，不容易受高盐环境的影响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性温敏增粘接枝聚合物，其特征在于，其结构式为：其中，m和n均为自然数，且不同时为0。2.一种如权利要求1所述的改性温敏增粘接枝聚合物的合成方法，其特征在于，以羟丙基甲基纤维素作为主链，将其与丙烯酰胺和甲基烯丙基聚氧乙烯醚在单一溶剂中共聚得到所述改性温敏增粘接枝聚合物。3.根据权利要求2所述的一种改性温敏增粘聚合物的合成方法，具体包括以下步骤：(1)将羟丙基甲基纤维素溶于去离子水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系I；(2)将丙烯酰胺和甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶于去离子水中，室温搅拌至充分溶解，得到体系II；(3)将步骤(1)得到的体系I加入到反应装置中，加热至反应温度后，逐滴加入引发剂溶液引发反应得到体系III；(4)将步骤(2)得到的体系II逐滴加入到步骤(3)制得的体系III中，恒温水浴，搅拌均匀，持续通氮气，恒温反应最终得到透明粘稠体系；(5)将步骤(4)制得的透明粘稠体系倒入无水乙醇中，沉淀出白色固体，剪碎并在无水乙醇中浸泡，抽滤、真空干燥、粉碎得到粉状产物即为所述改性温敏增粘接枝聚合物。4.根据权利要求3所述的一种接枝改性温敏增稠聚合物的制备方法，其特征在于，所述体系I中的羟丙基甲基纤维素浓度为1.5～3.0g
·
dL
‑1。5.根据权利要求3所述的一种改性温敏增粘接枝聚合物的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：车玉菊，熊攀，孟凡君，马庆林，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：