一种耐温改性水溶性纤维素醚的制备方法技术

本发明专利技术公开耐温改性水溶性纤维素醚的制备方法，其特点是各组分按重量计，将水溶性纤维素醚20份，溶剂10～900份，催化剂0.01～10份加入装有回流冷凝装置的三口反应瓶中，在室温下搅拌溶胀24小时，然后升温至40～85℃，缓慢加入含苯环的氯代烃或溴代烃改性剂0.1～15份，反应6～72小时；将反应产物用丙酮、正丙醇或异丙醇沉淀、洗涤，除去未反应改性剂和催化剂，过滤；于温度30～70℃下在真空烘箱中干燥4-8小时，获得耐温改性水溶性纤维素醚。与未改性的水溶性纤维素醚相比，耐温改性水溶性纤维素醚具有更好的耐温、抗盐和抗老化性能，其用量更低。耐温改性水溶性纤维素醚可用作中、低渗透油藏三次采油的驱油剂，还可用作钻井液或压裂液中的增稠剂，高分子表面活性剂；还可与无机或有机剂交联得到弱凝胶，用作驱油剂、调驱剂、调剖剂或堵水剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，这种聚合物可用作三次采 油中的驱油剂、高分子表面活性剂、钻井液或压裂液中的增稠剂，属于有机化学、高分子材 料和提高石油采收率领域。
技术介绍
纤维素是世界上最丰富的、可再生的天然高分子，由于其聚集态结构特点及其分 子间和分子内存在着很多氢键和较高的结晶度，因此，不能溶解于水和一般有机、无机溶 剂中，其强度也比较差，致使其应用受到许多限制。但以纤维素为基本原料，经过碱化溶胀 处理得到碱纤维素，然后与醚化剂卤代烷烃、卤代羧酸、卤代磺酸或环氧烷烃进行醚化反 应得到的纤维素醚能溶于水。纤维素醚在石油、天然气的钻探、开采等工程中具有广泛的 应用，但通常的纤维素醚已不能适应于高温地层和复杂地质条件的开采要求，其使用温度 不超过70°C，因此，急需提高其耐温、增粘和抗老化性能，而且与分子量一般在一千万以上 的部分水解聚丙烯酰胺及其聚丙烯酰胺衍生物相比，纤维素醚的分子量较低，其分子量在 2.0X104 100X104范围内，与聚丙烯酰胺类的合成聚合物相比，其增粘性能较差。但其 分子链尺寸能满足水测渗透率为50 500 (10-3 μ m)的中、低渗透油藏的要求，而目前还没 有文献报导能适用于中、低渗透油藏开发的工业用聚合物，我国对这类油藏的开发仍然采 用注水技术，但由于这类油藏的非均质性严重，注水开采效果差，使大量的残余油滞留在储 层中，而且长期的注水冲涮还使油藏的孔隙结构、孔隙度、渗透率、岩石表面润湿性等发生 重大变化。随着其应用领域的不断扩大，各行业对其使用性能要求的不断提高，国内外研究 者虽对水溶性纤维素醚进行了很多改性，但主要是在水溶性纤维素醚的分子链中引入长链 烷基，或与丙烯酸、丙烯酸酯类化合物、丙烯酰胺及其衍生物接枝共聚，但这些改性水溶性 纤维素醚在高温下仍然易氧化降解，其最高使用温度仍然不超过70°C。李沁，疏水缔合羟 乙基纤维素及其超分子聚集体结构研究(硕士论文，四川大学)，2004，52-61，分别用1-溴 代十二烷(BD)、环氧十烷(EPlO)、环氧十六烷(EP16)和环氧十八烷(EP18)对羟乙基纤维 素(HEC)进行改性，得到了疏水缔合羟乙基纤维素BD-HAHEC、EPlO-HAHEC、EP16-HAHEC、 EP18-HAHEC,发现 0. 3g/dL BD-HAHEC 和 0. 25g/dL EP16-HAHEC 在 1. 5 % NaCl 水溶液中 的粘度均随温度升高而明显下降；当温度从25°C升高至50°C时，BD-HAHEC溶液的粘度从 165mPa. s 降至 20mPa. s，粘度保持率为 12%;把含 1. 5% NaCl 的 0. 3g/dL BD-HAHEC 盐水溶 液(未除氧)置于70°C的恒温箱中老化20天后，粘度保持率已从100%降至33%，这说明 改性水溶性纤维素醚溶液在高温下的热稳定性还需进一步提高。魏玉萍，纤维素基高分子 表面活性剂的合成及性能表征(博士论文，天津大学)，2005，60-67，以纤维素为原料，辛酰 氯为酰化试剂，制备得到了 DS = 0. 43的纤维素辛酰酯，然后再以这种改性纤维素为原料， 以HCIS03/DMF为硫酸化试剂，制备了高分子表面活性剂纤维素辛酰酯硫酸钠。这种高分子 表面活性剂含有的酯基在高于65°C的温度下易水解，使聚合物失去辛基，从而使聚合物失 去表面活性。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据目前纤维素醚的耐温、高温(高于70°C )下的抗老化性能和 在纯水和盐水中的增粘性能有待进一步提高的研究现状，提供了一种耐温改性水溶性纤维 素醚的制备方法，而且这种改性纤维素醚具有分子缔合能力，因分子量低能用于中、低渗透 油藏，其特点是以水溶性纤维素醚为原料，以4-(^_18烷基苄溴(CmH2m+1-C6H4-CH2Br，m = 1 18)和4-(V18烷基苄氯(CmH2lrt-C6H4-CH2Cl，m = 1 18)中的至少一种为改性剂，以氢氧化 钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钾(K2CO3)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸氢钾(KHCO3)和碳酸氢钠 (NaHCO3)中的至少一种为催化剂，以四氢呋喃(THF)、N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、乙 醇、1，4_ 二氧六环、二甲基亚砜和吡啶中的至少一种为溶剂，反应得到了耐温改性水溶性纤 维素醚。本专利技术者发现反应中各种反应条件如水溶性纤维素醚总浓度、改性剂/水溶性纤 维素醚的质量比、反应温度、催化剂用量、反应时间对改性水溶性纤维素醚的溶液行为有很 大影响。本专利技术的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量 份数。1.耐温改性水溶性纤维素醚的配方组分为水溶性纤维素醚20份改性剂0. 1 15份催化剂0. 01 10份溶剂10 900份其中水溶性纤维素醚为羧甲基纤维素、磺酸乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、 羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤 维素；改性剂为4-(；_18烷基苄溴(CmH2lrt-C6H4-CH2Br，m = 1 18)和4-CW8烷基苄氯 (CmH2lrt-C6H4-CH2Cl，m = 1 18)中的至少一种；催化剂为氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾 (KOH)、碳酸钾(K2CO3)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸氢钾(KHCO3)和碳酸氢钠(NaHCO3)中的至少一 种；溶剂为四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、乙醇、1，4-二氧六环、二甲基 亚砜和吡啶中的至少一种。2.耐温改性水溶性纤维素醚的制备将水溶性纤维素醚20份，溶剂10 900份，催化剂0. 01 10份加入装有回流冷 凝装置的三口反应瓶中，在室温下搅拌溶胀M小时，然后升温至40 85°C，缓慢加入改性 剂0. 1 15份，反应6 72小时；将反应产物用丙酮、正丙醇或异丙醇沉淀、洗涤，除去未 反应的改性剂和催化剂，过滤；于温度30 70°C下在真空烘箱中干燥4-8小时，获得耐温 改性水溶性纤维素醚。其中水溶性纤维素醚为羧甲基纤维素、磺酸乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、 羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤 维素；改性剂为4-(；_18烷基苄溴(CmH2lrt-C6H4-CH2Br，m = 1 18)和4-CW8烷基苄氯 (CmH2lrt-C6H4-CH2Cl，m = 1 18)中的至少一种；催化剂为氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾 (KOH)、碳酸钾(K2CO3)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸氢钾(KHCO3)和碳酸氢钠(NaHCO3)中的至少一种；溶剂为四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、乙醇、1，4-二氧六环、二甲基 亚砜和吡啶中的至少一种。3.耐温改性水溶性纤维素醚的性能以下的水溶性纤维素醚为羟乙基纤维素。(1)耐温改性水溶性纤维素醚的溶液表观粘度与浓度的关系如表1所示。结果表 明，与未改性的水溶性纤维素醚相比，改性水溶性纤维素醚具有更好的增粘能力，其低浓度 的水溶液亦具有更高的表观粘度。(2)氯化钠浓度对耐温改性水溶性纤维素醚溶液表观粘度的影响如表2所示。结 果表明，与未改性的水溶性纤维素醚相比，改性水溶性纤维素醚溶液表现为明显的盐增本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．耐温改性水溶性纤维素醚的制备方法，其特征在于：各组分按重量计，将水溶性纤维素醚２０份，溶剂１０～９００份，催化剂０．０１～１０份加入装有回流冷凝装置的三口反应瓶中，在室温下搅拌溶胀２４小时，然后升温至４０～８５℃，缓慢加入改性剂０．１～１５份，反应６～７２小时；将反应产物用丙酮、正丙醇或异丙醇沉淀、洗涤，除去未反应改性剂和催化剂，过滤；于温度３０～７０℃下在真空烘箱中干燥４－８小时，获得耐温改性水溶性纤维素醚；其中水溶性纤维素醚为羧甲基纤维素、磺酸乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素；改性剂为４－Ｃ１－１８烷基苄溴ＣｍＨ２ｍ＋１－Ｃ６Ｈ４－ＣＨ２Ｂｒ，ｍ＝１～１８和４－Ｃ１－１８烷基苄氯ＣｍＨ２ｍ＋１－Ｃ６Ｈ４－ＣＨ２Ｃｌ，ｍ＝１～１８中的至少一种；催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的至少一种；溶剂为四氢呋喃、Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、１，４－二氧六环、二甲基亚砜和吡啶中的至少一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟传蓉，杨明明，邓岚，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：90