氧化還原引發劑體系和丙烯醯胺聚合物及其製備方法和應用的製作方法

2023-09-17 23:51:45 4

專利名稱：氧化還原引發劑體系和丙烯醯胺聚合物及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化還原弓I發劑體系和丙烯醯胺聚合物及其製備方法和應用。更具體地，本發明涉及一種氧化還原自由基聚合引發劑體系，使用該氧化還原自由基聚合物引發劑體系的丙烯醯胺聚合物的製備方法，由該方法製備的丙烯醯胺聚合物，以及含有由該方法製備的丙烯醯胺聚合物和應用。
背景技術：
近年來，隨著油田開採難度的加大，以丙烯醯胺聚合物溶液為代表的聚合物驅油劑在油田一類、二類油藏的三次採油中有著優異的表現，為油田穩產、增產發揮了重要作用。隨著一類、二類油藏可採儲量的逐漸減少，三類油藏(指溫度為80-95°C且礦化度為 lXloVg/L的油藏)的開採勢在必行，但其苛刻的地質條件對丙烯醯胺聚合物驅油劑在高溫、高鹽下的耐受性提出了更高的要求。工業上的應用推動了丙烯醯胺聚合物的研發熱潮， 其中提高丙烯醯胺聚合物的分子量並增強丙烯醯胺聚合物的耐溫抗鹽性能是目前研究的主攻方向。丙烯醯胺水溶液聚合具有三大特點(1)反應速度快；( 放熱量大；以及(3)形成的產物凝膠導熱性差。實際工業應用中，多採用釜式水溶液聚合來生產丙烯醯胺聚合物。 釜式聚合工藝的設備簡單，投資少，是目前國內企業生產陰離子型丙烯醯胺聚合物的首選。 由於工業上釜式聚合規模大，在聚合的過程中又不採取冷卻措施，聚合物的邊界部分所佔比例很小，可以看作「絕熱聚合」，體系內的溫度隨聚合反應的進行顯著升高。然而，一般而言，自由基聚合反應中，溫度直接影響反應速度和產品質量，溫度越高，聚合反應速度越快， 得到的聚合物的分子量越低。因此，在丙烯醯胺的釜式聚合反應中，提高丙烯醯胺聚合物的分子量的關鍵之一是選擇初始引發溫度低且活性高的引發劑體系。然而，使用現有的引發劑體系進行丙烯醯胺的聚合很難獲得具有更高分子量的丙烯醯胺聚合物，更重要的是，使用現有的引發劑體系進行丙烯醯胺的聚合不能獲得即使在高溫下且高礦化度的水中仍然具有高的表觀粘度的丙烯醯胺聚合物。因此，針對丙烯醯胺聚合物工業化釜式聚合的特點，開發新型的初始引發溫度低的引發體系，在保證高單體轉化率的同時，使體系中大部分反應在低溫範圍內平緩進行，從而獲得更高分子量、在高溫下且高礦化度的水中仍然具有高的表觀粘度的丙烯醯胺聚合物是一個亟待解決的技術問題。

發明內容
本發明的目的在於克服使用現有的氧化還原引發體系進行丙烯醯胺的聚合很難獲得具有更高的分子量、在高溫下且高礦化度的水中仍然具有高的表觀粘度的丙烯醯胺聚合物的不足，提供一種氧化還原引發劑體系和丙烯醯胺聚合物及其製備方法和聚合物驅油齊U，使用該氧化還原引發劑體系進行聚合不僅能夠得到具有更高的分子量的丙烯醯胺聚合物，而且該丙烯醯胺聚合物在高溫下、高礦化度的水中具有高的表觀粘度。本發明提供了一種氧化還原引發劑體系，該氧化還原弓I發劑體系包括過硫酸鹽和亞硫酸鹽，其特徵在於，所述氧化還原引發劑體系還含有式I所示的化合物，
權利要求
1.一種氧化還原引發劑體系，該氧化還原引發劑體系包括過硫酸鹽和亞硫酸鹽，其特徵在於，所述氧化還原引發劑體系還含有式I所示的化合物，
2.根據權利要求1所述的氧化還原引發劑體系，其中，所述氧化還原引發劑體系中，所述過硫酸鹽的含量為4-85重量％，所述過硫酸鹽、亞硫酸鹽和式I所示的化合物的重量比為 1 0.1-10 0. 1-10。
3.根據權利要求1或2所述的氧化還原引發劑體系，其中，式I中，R為H、碳原子數為 1-5的直鏈或支鏈烷基、碳原子數為1-5的氨基烷基以及NH2中的一種。
4.根據權利要求3所述的氧化還原引發劑體系，其中，式I所示的化合物為
5.根據權利要求1或2所述的氧化還原引發劑體系，其中，所述亞硫酸鹽為亞硫酸銨、 亞硫酸鉀和亞硫酸氫鈉中的一種或多種。
6.根據權利要求1或2所述的氧化還原引發劑體系，其中，所述過硫酸鹽為過硫酸銨和 /或過硫酸鉀。
7.根據權利要求1所述的氧化還原引發劑體系，其中，所述亞硫酸鹽為亞硫酸氫鈉，所述過硫酸鹽為過硫酸銨，式I所示的化合物為
8.一種丙烯醯胺聚合物的製備方法，該方法包括在引發劑和無機鹼的存在下，將丙烯醯胺和耐溫抗鹽單體在水中進行聚合，其特徵在於，所述引發劑含有權利要求1-7中任意一項所述的氧化還原弓I發劑體系。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，在引發劑和無機鹼的存在下，將丙烯醯胺和耐溫抗鹽單體在水中進行聚合的方法包括將式I所示的化合物和無機鹼與含有所述丙烯醯胺和耐溫抗鹽單體的水溶液混合，在惰性氣體保護下，將所述亞硫酸鹽和過硫酸鹽與得到的混合物混合後進行聚合。
10.根據權利要求8所述的方法，其中，所述引發劑還含有水溶性偶氮系引發劑，以100 重量份丙烯醯胺為基準，所述水溶性偶氮系引發劑的量為0.001-0. 1重量份。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，在引發劑和無機鹼的存在下，將丙烯醯胺和耐溫抗鹽單體在水溶液中進行聚合的方法包括將式I所示的化合物、無機鹼和水溶性偶氮系引發劑與含有所述丙烯醯胺和耐溫抗鹽單體的水溶液混合，在惰性氣體保護下，將所述亞硫酸鹽和過硫酸鹽與得到的混合物混合後進行聚合。
12.根據權利要求10或11所述的方法，其中，所述水溶性偶氮系引發劑為2，2』_偶氮 (2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、2，2』 -偶氮(2-咪唑啉丙烷)二鹽酸鹽和4，4』 -偶氮雙(4-氰基戊酸)中的一種或多種。
13.根據權利要求9或11所述的方法，其中，以100重量份所述丙烯醯胺為基準， 所述耐溫抗鹽單體的量為5-400重量份，所述氧化還原引發劑體系中的過硫酸鹽的量為 0. 001-0. 1重量份，所述無機鹼的量為0. 05-80重量份，水的量為100-4000重量份。
14.根據權利要求8、9和11中任意一項所述的方法，其中，所述耐溫抗鹽單體為2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N- 二甲基丙烯醯胺中的一種或多種。
15.根據權利要求8、9和11中任意一項所述的方法，其中，所述無機鹼為氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉中的一種或多種。
16.根據權利要求8、9和11中任意一項所述的方法，其中，所述聚合的起始溫度為 0-20°C，所述聚合的時間為3-10小時。
17.根據權利要求8所述的方法，其中，該方法還包括將得到的產物在50-80°C下進行熟化，
18.一種丙烯醯胺聚合物，該丙烯醯胺聚合物是通過權利要求8-17中任意一項所述的方法製備的。
19.根據權利要求18所述的丙烯醯胺聚合物，其中，濃度為1500毫克/升且礦化度為 10000mg/L的丙烯醯胺聚合物的水溶液在95°C的表觀粘度為21-35mPa · s。
20.權利要求18或19所述的丙烯醯胺聚合物在聚合物驅油劑中的應用。
全文摘要
本發明提供一種氧化還原引發劑體系，該氧化還原引發劑體系包括過硫酸鹽和亞硫酸鹽，其特徵在於，所述氧化還原引發劑體系還含有式I所示的化合物，式I中，R為H、碳原子數為1-8的直鏈或支鏈烷基、碳原子數為1-8的氨基烷基以及NH2中的一種。本發明還提供了一種丙烯醯胺聚合物及其製備方法和應用。使用本發明的氧化還原引發劑體系進行丙烯醯胺聚合時的初始引發溫度低，並且能夠獲得高分子量且在溶液中具有高的表觀粘度的丙烯醯胺聚合物。
文檔編號C08F226/10GK102453114SQ20101052625
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月25日 優先權日2010年10月25日
發明者伊卓, 劉希, 劉曉光, 李勇, 杜凱, 林蔚然, 祝綸宇, 計文希, 趙方園, 魏小林, 黃鳳興 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院