一種交聯劑及交聯可控耐高溫凝膠的製備方法
2023-09-16 06:05:20
一種交聯劑及交聯可控耐高溫凝膠的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種交聯劑及交聯可控耐溫凝膠的製備方法，交聯劑的合成步驟為：苯酚和甲醛溶液按物質的量之比為1：3.0-3.1依次加入反應釜中，攪拌均勻，加入乙二胺催化劑，65-70℃油浴加熱，反應過程通過TLC檢測觀察，待完全生成三羥甲基苯酚時，依次加入十六烷基三甲基氯化銨、環氧氯丙烷和NaOH溶液，加熱至90℃反應2h。凝膠由以下質量百分比的組分製成：(1)0.2-0.7％聚丙烯醯胺；(2)0.2-0.6％交聯劑三羥甲基苯酚縮水甘油醚；(3)50ppm-200ppm多元胺交聯促進劑(4)其餘為水。本發明首次在凝膠體系中引入三羥甲基苯酚縮水甘油醚交聯劑和多元胺交聯促進劑，交聯促進劑能有效調節交聯時間，促使凝膠進一步交聯提高凝膠強度，得到一種交聯時間可控，具有高強度，高耐溫性的凝膠。
【專利說明】一種交聯劑及交聯可控耐高溫凝膠的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工【技術領域】，尤其涉及一種交聯劑及交聯可控耐高溫凝膠的製備方法。
【背景技術】
[0002]稠油又稱為重質原油或高粘度原油(英文名為heavy oil)，在油層溫度下粘度一般高於lOOmPa.s。據估計世界常規石油的總資源量為3000億噸，此外還有8000萬噸以上的稠油、油砂及油頁巖等非常規石油資源，這些將成為21世紀石油的重要來源。據有關資料報導，我國稠油的儲量在世界上居第七位，迄今已發現有9個大中型含油盆地和數量眾多的稠油油藏區塊。因此稠油開採將成為我國油汽田開發需要解決的重大課題。 [0003]在稠油開採過程中蒸汽吞吐是最為常用的開採技術。但隨著蒸汽吞吐工藝實施的次數增加，井網的密度增大，汽竄問題日益嚴峻，嚴重影響油田開發效果。所以尋找有效的防汽竄方法，提高蒸汽熱能的利用率從而提高稠油開採效率引起人們廣泛關注。
[0004]近年來，凝膠在油田堵水方面已得到廣泛應用，其具有成本低，作業操作簡單等優點。但是現有凝膠存在耐溫性能差、交聯時間不可控、凝膠強度弱，穩定性差等問題。上述問題的存在限制凝膠在稠油開採防汽竄【技術領域】的應用，因此尋找一種新型交聯體系，研製出一種耐溫性能好、交聯可控的高強度凝膠十分必要。
[0005]能使線型或低度分支的高分子鏈間形成化學鍵(即發生交聯反應)的助劑稱為交聯劑；有助於提高交聯劑交聯效率的助劑稱為交聯促進劑。常見交聯促進劑種類有:(1)有機物，如丙烯腈、a-甲基苯乙烯、苯乙烯、丙烯酸、乙二醛、甲基丙烯酸和氮丙啶等；(2)無機物，如氯化鉻、氯化鋁、硝酸鉻、氯化鋁和氯化鋅等；(3)有機過氧化物，如過氧化雙2，4 一二氯苯甲醯、過氧化二異丙苯等；(4)金屬有機化合物，如乙醯丙酮鈦、異丙醇鋁和醋酸鋅等；
[5]多元胺類，如丙二胺、DMP30、M0CA和二醇雙_(4，4』-二氨基)苯甲酸酯等。其中多元胺類交聯促進劑以其獨有的特性在高分子領域被廣泛應用，但在凝膠交聯方面至今未曾涉及應用。
[0006]目前已有報導用三羥甲基苯酚作為交聯劑，但該交聯劑存在交聯時間長，交聯強度較差等問題。為解決上述問題，本發明在三羥甲基苯酚中引入活潑的醚鍵，提高交聯劑的活性。交聯促進劑的加入促使交聯劑中的環氧基團開環進一步交聯，得到交聯時間可控，交聯強度大的耐高溫凝膠。
【發明內容】
[0007]本發明提供了一種交聯劑及複合交聯體系凝膠以解決現有技術存在的凝膠體系耐溫性差、凝膠強度弱及交聯時間不可控等問題。
[0008]本發明採用如下技術方案:
[0009]本發明的交聯可控的耐高溫高強度凝膠的製備方法具體步驟如下:
[0010](1)三羥甲基苯酚縮水甘油醚交聯劑的製備[0011]將苯酚和甲醛溶液按物質的量之比為1:3-4依次加入反應釜中，攪拌均勻，加入苯酚和甲醛溶液總質量的0.05-0.3%乙二胺催化劑，65-70°C油浴加熱，反應過程通過TLC檢測觀察，待完全生成三羥甲基苯酚時，在加入反應液總質量的0.05-0.3%十六烷基三甲基氯化銨後，加入與苯酚等物質的量的環氧氯丙烷，緩慢加入與環氧氯丙烷等物質的量的NaOH溶液，加熱至90°C反應2h，得到三羥甲基苯酚縮水甘油醚交聯劑；反應路線如下:
[0012]
【權利要求】
1.一種交聯劑的製備方法，其特徵在於:該交聯劑為三羥甲基苯酚縮水甘油醚交聯劑，該方法具體步驟如下:將苯酚和甲醛溶液按物質的量之比為1:3.0-3.5依次加入反應釜中，攪拌均勻，加入苯酚和甲醛溶液總質量的0.05-0.3%乙二胺催化劑，65-70°C油浴加熱，反應過程通過TLC檢測觀察，待完全生成三羥甲基苯酚時，依次加入反應液總質量的0.05-0.3%十六烷基三甲基氯化銨後，與苯酚等物質的量的環氧氯丙烷，與環氧氯丙烷等物質的量的NaOH溶液，加熱至90°C反應2h，得到三羥甲基苯酚縮水甘油醚交聯劑。
2.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:苯酚和甲醛溶液按物質的量之比為1:3.0_3.3 ο
3.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:加入乙二胺催化劑為苯酚和甲醛溶液總質量的0.1%。
4.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:加入十六烷基三甲基氯化銨為反應液總質量的0.1%。
5.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:所述三羥甲基苯酚縮水甘油醚交聯劑具有以下結構式:
6.一種交聯可控耐高溫凝膠的製備方法，其特徵在於:該方法具體步驟如下:(1)配製聚丙烯醯胺基液將聚丙烯醯胺溶於水中，配製質量分數為0.2%-0.7%的聚合物溶液；(2)預交聯體系的配製在聚丙烯醯胺基液中，加入0.2%-0.6%質量分數的三羥甲基苯酚縮水甘油醚交聯劑，加入佔基液質量分數為50ppm-200ppm的交聯促進劑，攪拌均勻；(3)交聯將步驟(2)得到的混合溶液放置在40-90°C下48h，得到一種高強度，耐高溫凝膠。
7.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於:步驟(1)中，聚丙烯醯胺分子量為500-1000 萬，水解度為 10%-25%。
8.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於:步驟(2)中，交聯促進劑為丙二胺、DMP30、M0CA或二醇雙_(4，4』 - 二氨基)苯甲酸酯中的一種。
9.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於:步驟(2)中，交聯劑為三羥甲基苯酚縮水甘油醚。
【文檔編號】C07D303/26GK103641798SQ201310661391
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】張曉雲, 張思思, 武紀輝, 吳偉, 陳文婷 申請人:中國石油大學(華東)