專利名稱：耐溫抗鹽水溶性光聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域是光聚合物。
目前，世界各國對驅(qū)油用聚合物研究的熱點，主要集中于丙烯酰胺及其衍生物為主的共聚物，合成方法一般多采用自由基熱聚合形式，其中也有用r-射線聚合方式生產(chǎn)，而超聲波及電子束輻射聚合還處于探索階段。在我國，目前聚合物驅(qū)油主要使用部分水解聚丙烯酰胺，生產(chǎn)工藝基本上采用自由基溶液聚合法間歇生產(chǎn)，規(guī)模較小，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，還尚難提供性能優(yōu)越的聚合物產(chǎn)品。特別是對于一些地質(zhì)條件比較復雜，油層溫度高，地層水含鹽度高的油田，使用聚丙烯酰胺這樣的常規(guī)驅(qū)油劑則完全沒有效果。因此，有必要開展研制新型的耐溫抗鹽驅(qū)油用聚合物。制備這類產(chǎn)品，目前仍以傳統(tǒng)的自由基熱聚合方法為主，這樣，合成工藝往往比較復雜，反應時間較長或分子量低，難以達到予期的結(jié)果。光聚合是以紫外光或可見光為能源，通過光引發(fā)劑光解，產(chǎn)生活性自由基引發(fā)聚合的一種新方法，反應在室溫進行，速度快，簡便，易于控制，產(chǎn)物也比較純凈，尤其在合成高粘度水溶性聚合物方面，光聚合是一種十分有效的方法，本發(fā)明在制備驅(qū)油用聚合物時，運用自由基光聚合方式，合成一系列二元，三元和多元水溶性高分子化合物。該聚合物具有高粘度，抗剪切，耐溫，抗鹽等優(yōu)良性能，適合作為三次采油用化學驅(qū)油劑。這種用光化學方法合成油田用聚合物在國內(nèi)屬于首次。
本發(fā)明制備的耐溫抗鹽聚合物可以由四種類型單體組成。第(1)類是丙烯酰胺，N-烷基丙烯酰胺，N-羥烷基丙烯酰胺，N，N-二烷基丙烯酰胺，第(2)類單體是丙烯酸及丙烯酸酯。如丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸烷基酯，羥烷基酯，甲基丙烯酸烷基酯，羥烷基酯。第(3)類單體是乙烯基環(huán)酮類化合物，如N-乙烯基吡咯烷酮，第(4)類單體是含乙烯基的脂肪族磺酸鹽，如烯烷基磺酸鹽，丙烯酰胺基甲基丙磺酸鹽，以上單體在聚合時的總濃度控制在10-45Wt%，其中(4)類單體的含量應不少于單體總含量的30Wt%。
本發(fā)明以水為溶劑，也可用醇-水混合溶劑，醇-水比例在1∶13-1∶24，聚合前應調(diào)整PH值為5.0-8.5，反應體系PH值的大小對光聚合速度影響極大，最佳PH值為7.0。
光引發(fā)劑采用光裂解型或提氫反應型引發(fā)劑，包括二苯酮，安息香，安息香醚和各種苯乙酮衍生物，光引發(fā)劑在光作用下，可發(fā)生如下式的光解反應，生成活性自由基R·，并由此引發(fā)單體聚合。
引發(fā)R·+M→MR→M單體鏈增長MR·+M→P·鏈終止P·+P·→聚合物引發(fā)劑濃度一般在1X10-3-1X10-4mol/l，乙醇溶液用量4.0-5.5ml/100ml溶液。光聚合反應在氮氣保護下進行，把配好的溶液通氮20分鐘(普氮或高純氮均可)，光聚合溫度控制在15-30℃，最佳溫度為18℃，光照時間45-80分鐘，最佳時間為60分鐘。
聚合物溶液性質(zhì)1.粘度12-15mPa·S條件聚合物濃度2000ppm礦化度8-10萬ppm(其中Ca 800ppm Mg 200ppm)溫度25℃，NDJ-1型粘度計，6轉(zhuǎn)/分2.抗剪切性能如

圖1所示，曲線1是用本發(fā)明方法制備的共聚物，曲線2是聚丙烯酰胺均聚物，在相同的實驗條件下(剪切速率為850S-1，時間1小時)，曲線1比曲線2的抗剪切性能優(yōu)越得多。
3.耐鹽性能把聚合物配成2000ppm濃度的溶液，礦化度為10萬ppm(其中Ca 800ppm Mg 200ppm)，經(jīng)6個月試驗，布氏粘度為8-14mPa·S。說明共聚物產(chǎn)品具有良好的抗鹽性能。
實施例1丙烯酰胺4.0g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸6.0g安息香雙甲醚乙醇溶液(濃度3.0X10-3mol/l) 4.7ml蒸餾水補充至100ml步驟(1)把二種單體用少量蒸餾水溶解，調(diào)整PH值到7.0，然后移入100ml容量瓶中，再加入光引發(fā)劑，最后用蒸餾水補充到刻度。
(2)把配好的溶液置于玻璃試管或平板狀容器中，通氮氣20分鐘(普氮或高純氮均可)，然后于18℃溫度下置于高壓汞燈下光照60分鐘，即得無色透明狀高分子產(chǎn)物。
光源直管式高壓汞燈，功率1000W實施例2丙烯酰胺13.25gN-乙烯基吡咯烷酮1.75g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10.0g安息香雙甲醚乙醇溶液(濃度3.0X10-3mol/l) 5.0ml蒸餾水補充至100ml操作步驟同實施例1。
實施例3丙烯酰胺8.8g丙烯酸β-羥丙酯1.0gN-乙烯基吡咯烷酮4.8g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸11.3g安息香雙甲醚乙醇溶液(濃度3.0X10-3mol/l) 5.0ml蒸餾水補充至100ml操作步驟同實施例1。
實施例4丙烯酰胺14.0gN-乙烯基吡咯烷酮1.70g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸9.2g安息香異丙醚乙醇溶液(濃度6.0X10-3mol/l) 4.5ml蒸餾水補充至100ml操作步驟同實施例1。
實施例5采用光引發(fā)劑 代替實施例4的安息香異丙醚，按同樣配方進行光聚合。
圖1是本發(fā)明的光聚合物與聚丙烯酰胺均聚物的粘度-時間曲線，曲線1為光聚合物，曲線2為聚丙烯酰胺。
權(quán)利要求
1.一種光聚合物，其特征是由下列單體(1)丙烯酰胺及其衍生物，(2)丙烯酸及其丙烯酸酯，(3)乙烯基環(huán)酮類化合物，(4)乙烯基脂肪族磺酸鹽組成。在紫外光或可見光及光聚合引發(fā)劑的作用下，在水溶液中進行二元(1.4)，三元(1.3.4)，及多元(1.2.3.4)光聚合，共聚物單體在水中的總濃度為10-45Wt%，其中單體(4)的含量應不少于單體總量的Wt30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聚合物，其特征是共聚物單體具有如下的化學結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聚合物，其特征是光聚合引發(fā)劑具有下面結(jié)構(gòu)。 R4，R5氫，烷基，環(huán)烷基R6，R7，R8氫，烷基，羥基，烷氧基，環(huán)烷基光引發(fā)劑濃度一般在1X10-3mol/l-1X10-4mol/l，乙醇溶液用量4.0-5.5ml/100ml溶液。
4.一種光聚合物的制備方法，其特征是先將共聚物單體以少量蒸餾水溶解，調(diào)整PH值5.0-8.5，最佳值在7.0，制備好的溶液通氮氣20分鐘(普氮或高純氮均可)，光聚合溫度控制在15-30℃，最佳溫度為18℃，聚合時間45-80分鐘，最佳時間為60分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光聚合制備方法，其特征是光聚合可以在水溶液中進行，也可以在乙醇-水混合溶劑中進行，乙醇-水比例在1∶13-1∶24。
6.一種光聚合物的應用，其特征是該聚合物可作為增稠劑，乳液分散劑和三次采油的化學驅(qū)油劑。
全文摘要
本發(fā)明采用光聚合方法，合成二元，三元及多元高分子量水溶性共聚物，使用的光聚合法與熱聚合法相比，具有簡便，快速，節(jié)能，工藝易于控制等特點，該聚合方法的實施方案用于制備具有高粘度，抗剪切，耐高溫高鹽性能的聚合物，該聚合物可作為增稠劑，乳液分散劑和三次采油的化學驅(qū)油劑。
文檔編號C08F220/06GK1105675SQ9410064
公開日1995年7月26日 申請日期1994年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月20日
發(fā)明者李妙貞, 常志英, 聶俊, 宋懷海, 王爾監(jiān) 申請人:中國科學院感光化學研究所