一種帶螯合性基團單體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶螯合性基團單體，由丙烯酰胺和氯乙酸混合反應(yīng)而成，且按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1∶0.5～1∶2.2。本發(fā)明公開的帶螯合性基團單體的各項性能指標(biāo)均優(yōu)良，且合成成本低，具有很好的市場價值。
【專利說明】一種帶螯合性基團單體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶螯合性基團單體。
【背景技術(shù)】
[0002]防垢劑的早期應(yīng)用可追溯到上世紀(jì)30年代，當(dāng)時所用的防垢劑多為天然產(chǎn)物(如木質(zhì)素和丹寧等)，在組成和性能上并不穩(wěn)定，加酸(硫酸或鹽酸)控垢也是這一年代所用方法之一。到了上世紀(jì)40年代,人們已經(jīng)能夠利用Langelier指數(shù)或Ryznar指數(shù)預(yù)測水的結(jié)垢傾向，但在技術(shù)上仍采用加酸調(diào)PH值的控垢手段。自上世紀(jì)50年代國外首次采用聚磷酸鹽作防垢劑以來，防垢劑在國外發(fā)展迅速，目前已有數(shù)千種防垢劑投放市場，如美國的Nalco-8365、Nalco-3350 ;日本的T_225，NW_25等。我國的防垢劑的研究起步較晚，但發(fā)展速度很快，目前差不多國外有的產(chǎn)品我國也能生產(chǎn)。國內(nèi)油氣田常用防垢劑主要有有機膦酸鹽類、高分子聚合物類、有機膦酸鹽與聚羧酸鹽復(fù)合類。一般說來，有機膦酸鹽(酯)主要用于防碳酸鹽垢，聚羧酸及其衍生物主要用于防硫酸鹽垢，復(fù)合防垢劑主要用于防混合垢。自80年代末以來，國內(nèi)外對有機膦羧酸、含磷聚合物類防垢劑的開發(fā)給予了極大關(guān)注，相繼開發(fā)了多種產(chǎn)品。該類防垢劑分子結(jié)構(gòu)中既還有膦酸基團(-P03H2)，又含有羧酸基團(-C00H)，因此，它同時具有防垢和緩蝕兩種性能，不僅對碳酸鹽垢防垢效果好，而且對CaS04、BaS04等硫酸鹽垢也非常有效。
[0003]水溶性聚合物防垢劑在油田水處理上得到了比較廣泛的應(yīng)用，在油田鍋爐水、工業(yè)循環(huán)冷卻水、注水系統(tǒng)和油水集輸系統(tǒng)等水處理方面都有顯著的效果。我國對水處理技術(shù)的研究起步較晚，與國外的發(fā)展還有一定的差距。美國從1930年開始研究應(yīng)用水處理劑，日本1955年開始研究應(yīng)用水處理劑。我國從80年代開始研究聚合物水處理劑，至今已研究出許多新型的油田水處理劑，目前我國油田每年約消耗水處理劑7700噸。
[0004]80年代初，丙烯酸/丙烯酸羥烷基酯的二元和三元共聚物作為商品進入我國。80年代中期，實現(xiàn)了國產(chǎn)化，奠定了我國研制水溶性聚合物水處理劑的基礎(chǔ)。在這方面曹新莊等研究了丙烯酸羥烷基酯多元 共聚物的濃度對磷酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鐵的阻垢率的關(guān)系。
[0005]80年代后期，吳振德等合成了丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸/丙烯酸共聚物(SA/AA)，發(fā)現(xiàn)這類化合物對磷酸鈣的阻垢能力較強，同時進行了磺化苯乙烯/馬來酸酐和丙烯酸三元共聚物的研制；朱清泉等合成了馬來酸酐和乙酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯
[0006]酸甲酯、丙烯酰胺等的二元或三元共聚物，發(fā)現(xiàn)對CaC03和CaS04垢有較好的抑制性能。近年來開發(fā)了聚膦羧酸，它是由丙烯酸和次磷酸聚合而成，與膦羧酸復(fù)配對CaS04垢具有很好的防垢性能。刁月民等由水解聚馬-丙共聚物和亞磷酸為原料，一步合成得到膦酸化馬-丙聚合物，它具有阻垢和緩蝕的雙重功能。由于油田生產(chǎn)與建設(shè)用鍋爐等加熱系統(tǒng)、輸水輸氣設(shè)備、管線、地層孔隙、裂縫、井筒、油管、注水系統(tǒng)、油水集輸系統(tǒng)等表面經(jīng)常會出現(xiàn)結(jié)垢和腐蝕，不僅影響了油田產(chǎn)量，而且也降低加熱系統(tǒng)的傳熱效率和設(shè)備的壽命。
[0007]在各類垢中，硫酸鹽垢是最難處理的，特別是BaS04，因此各國都在竟相研究其對付辦法。M.C.Van等人進行了旨在確定聚羧酸分子結(jié)構(gòu)與其抑制BaS04晶體生長能力間關(guān)系的研究，他們采用了聚羧酸和聚馬來酸為主干的接有不同親、憎水基團(如羥基、羧酸、磺基、?；?的聚電解質(zhì)及聚丙烯酸和兩種馬來酸進行實驗。實驗結(jié)果表明，憎水基團的引入往往使防垢效果降低，如果引入的基團能夠取代或增強象羧基這類基團的濃度和BaS04、CaS04晶體上的鋇、鈣的絡(luò)合穩(wěn)定性，那么就能增強防垢能力。上述研究結(jié)果已為實驗所證實，丙烯酸、馬來酸與許多帶有羥基、磺基、?；南╊悊误w或次膦酸所合成的共聚物(齊聚物)均表現(xiàn)出較好的防垢的BaS04、CaS04能力。如成都科技大學(xué)與長慶油田共同研制的BS-2E，天研院開發(fā)的CT4-52，美國Nalco公司生產(chǎn)的V-953等防垢劑。BS-2E防垢劑(馬來酸/醋酸乙烯酯的二元共聚物與有機膦酸鹽復(fù)配)對于抑制BaS04、SrS04結(jié)垢有很好的效果，其性能基本達(dá)到了美國Nalco公司生產(chǎn)的V-953水平。CT4-52防垢劑(膦基聚馬來酸酐)不僅能有效地抑制碳酸鹽結(jié)垢，而且對BaS04、SrS04等硫酸鹽垢也有很好的阻垢效果O
[0008]在各類鋇、鍶垢防垢劑的研制過程中，聚合物防垢劑的研發(fā)是一大熱點。目前，國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出了一些性能優(yōu)異的防垢劑，國內(nèi)多用其它單體與馬來酸酐、丙烯酸共聚以期提高防垢效率，如丙烯酸/丙烯酸酯共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物、磺化苯乙烯/馬來酸酐共聚物、馬來酸酐/醋酸乙烯酯/丙烯酸酯共聚物等。但由于沒有從根本上改變聚合物的結(jié)構(gòu)，達(dá)不到預(yù)期的效果。國外在這方面的研究也非?；钴S，能生物降解的聚天冬氨酸鹽的防垢劑在研究之中，莫比爾石油公司開發(fā)出一種新防垢劑，能夠抑制多價金屬離子結(jié)垢，據(jù)報道Ambar強化增產(chǎn)集團公司將具有螯合性能的產(chǎn)物用于防碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢的生成，加拿大也正在研制一種能防硫酸鋇垢的防垢劑。
[0009]為防止設(shè)備腐蝕和結(jié)垢、防止地層結(jié)垢堵塞地層、減少腐蝕結(jié)垢，提高油田水處理技術(shù)水平，油田已開始研制新型水處理劑。其發(fā)展趨勢是研制使用復(fù)合水處理劑，克服單一配方的局限性，使復(fù)合配方具有協(xié)同效應(yīng)。隨著近年來環(huán)保意識的提高，人們開始著手研發(fā)綠色防垢劑，來降低甚至是消除防垢劑所帶來對環(huán)境污染的副面效果。
[0010]根據(jù)高分子結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，在單體上引入螯合性基團，先合成帶有螯合性基團的單體，且這種單體的均聚物或共聚物必須具備能與高價金屬離子形成五元環(huán)狀穩(wěn)定螯合物的能力，其穩(wěn)定性要優(yōu)于現(xiàn)有大多形成七元環(huán)狀螯合物的防垢劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種帶螯合性基團單體，該帶螯合性基團單體的各項性能指標(biāo)均優(yōu)良，且合成成本低，具有很好的市場價值。
[0012]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種帶螯合性基團單體，由丙烯酰胺和氯乙酸混合反應(yīng)而成，且按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1:0.5~1: 2.2。
[0013]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 0.5。
[0014]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 1.0。
[0015]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 2.0。
[0016]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 2.1。
[0017]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 2.2。
[0018]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:該帶螯合性基團單體的各項性能指標(biāo)均優(yōu)良，且合成成本低，具有很好的市場價值。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。
[0020]實施例:
[0021]本發(fā)明涉及的一種帶螯合性基團單體，由丙烯酰胺和氯乙酸混合反應(yīng)而成，且按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 0.5~1: 2.2。
[0022]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 0.5。
[0023]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 1.0。
[0024]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 2.0。
[0025]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 2.1。
[0026]按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 2.2。
[0027]上述帶螯合性基團單體的合成工藝過程如下:
[0028](a)將丙烯酰胺和氯乙酸分別在溶劑中溶解后，加入催化劑；
[0029](b)攪拌讓其充分混合均勻；
[0030](c)再在水浴溫度下反應(yīng)一段時間后，得到反應(yīng)產(chǎn)物混合物；
[0031](d)將反應(yīng)產(chǎn)物混合物冷卻至室溫，并作過濾處理；
[0032](e)將過濾后液體用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器減壓蒸餾，分離后即得目標(biāo)產(chǎn)品。
[0033]本發(fā)明為了得到最佳的丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比，做了不同丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比反應(yīng)得到的帶螯合性基團單體收率的影響實驗，固定丙烯酰胺的物質(zhì)的量，定其1，催化劑用量為0.4% (占原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，改變氯乙酸的物質(zhì)的量，75°C下反應(yīng)5h，測定其收率，其結(jié)果如下表所示:
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種帶螯合性基團單體，其特征在于，由丙烯酰胺和氯乙酸混合反應(yīng)而成，且按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 0.5~1: 2.2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶螯合性基團單體，其特征在于，按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 0.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶螯合性基團單體，其特征在于，按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 1.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶螯合性基團單體，其特征在于，按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 2.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶螯合性基團單體，其特征在于，按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 2.1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶螯合性基團單體，其特征在于，按照摩爾比計，所述丙烯酰胺和氯乙酸的摩爾比為1: 2.2。
【文檔編號】C07C231/12GK103804218SQ201210478948
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】冉啟波 申請人:冉啟波