一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種黃原膠及其制備方法，特別涉及一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]黃原膠(XG)又稱漢生膠，是由野油菜黃單胞桿菌分泌的一種胞外酸性多糖，是一種重要的工業(yè)化生物聚合物。黃原膠的骨架結(jié)構(gòu)類似于纖維素，是一種天然陰離子型生物雜多糖，其側(cè)鏈含有羧基和羥基等官能團，因此具有高粘性、觸變性、懸浮性和增稠性等多種優(yōu)異性能，在油氣田開發(fā)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于鉆井液、完井液、壓裂液和三次采油等方面。由于黃原膠的增稠效果尤為突出，在實際應(yīng)用中則主要作為增稠劑和流型控制劑使用。然而，雖然黃原膠具有良好的增稠性，但也存在耐溫性差、抗剪切能力弱和易發(fā)酵的缺點，因此，有必要對黃原膠進行改性，進一步提高黃原膠的綜合性能。
[0003]目前，疏水締合黃原膠作為油田助劑的相關(guān)性質(zhì)和工藝已經(jīng)有了進一步改善和提高，然而以金剛烷基作為疏水基團制備疏水締合兩性離子黃原膠還沒有被廣泛地開發(fā)和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的黃原膠在使用過程中存在的耐溫性差、抗剪切能力弱和易發(fā)酵的問題而提供的一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠及其制備方法。
[0005]本發(fā)明提供的含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠是由黃原膠、金剛烷基疏水單體、烯基酰胺、烯基羧酸鹽和烯基季銨鹽為原料制備而成，其中各種材料的重量份為:黃原膠30-120份、金剛烷基疏水單體1-2份、烯基酰胺30-70份、烯基羧酸鹽25-60份和烯基季銨鹽10-30份，制備時的反應(yīng)溫度為45-85°C。
[0006]金剛烷基疏水單體為丙烯酸金剛烷酯或甲基丙烯酸金剛烷酯中的一種或兩種。
[0007]烯基酰胺為丙烯酰胺或N，N- 二甲基丙烯酰胺或N，N- 二乙基丙烯酰胺或N，N-亞甲基雙丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺中的一種或數(shù)種。
[0008]基羧酸鹽為丙烯酸鈉或甲基丙烯酸鈉或乙基丙烯酸鈉中的一種或兩種。
[0009]烯基季銨鹽為丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或二甲基二烯丙基氯化銨或二乙基二烯丙基氯化銨或甲基乙基二烯丙基氯化銨或2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨或3-丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨或甲基丙烯酰胺基三甲基氯化銨中的一種或數(shù)種。
[0010]本發(fā)明提供的含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠的制備方法，其具體方法如下所述:
[0011]第一步、按重量份將黃原膠30-120份、烯基酰胺30-70份、烯基羧酸鹽25-60份和烯基季銨鹽10-30份溶于蒸餾水中至單體質(zhì)量百分比濃度為2.5% -15.0%，室溫下攪拌至完全溶解，倒入反應(yīng)器；
[0012]第二步、在反應(yīng)器中加入表面活性劑，攪拌，待充分溶解后加入按重量份計算的金剛烷基疏水單體1-2份，攪拌條件下通惰性氣體，升溫至45-85°C ;
[0013]第三步、向第二步中得到的反應(yīng)體系中加入引發(fā)劑，在45-85°C反應(yīng)溫度下反應(yīng)3-12小時，即得到膠狀粗產(chǎn)物；
[0014]第四步、將第三步中得到的膠狀粗產(chǎn)物加入無水乙醇進行沉淀后過濾，然后用無水乙醇和丙酮洗滌產(chǎn)物各三次，再以體積比為3:2的冰醋酸-乙二醇混合溶劑為抽提劑對產(chǎn)品用索氏抽提器抽提24小時，25°C下真空干燥至恒重，即得到金剛烷基疏水締合兩性離子黃原膠的成品。
[0015]第一步中所述的反應(yīng)器里裝有攪拌器、溫度計、導(dǎo)氣管和冷凝管。
[0016]第二步中所述的惰性氣體為氮氣或氦氣。
[0017]第二步中所述的表面活性劑是陽離子型表面活性劑或陰離子型表面活性劑或非離子型表面活性劑或兩性離子型表面活性劑，在反應(yīng)體系中的質(zhì)量百分比濃度為2.0% -10.
[0018]第三步中所述引發(fā)劑為水溶性氧化還原體系引發(fā)劑或油溶性引發(fā)劑，水溶性氧化還原體系引發(fā)劑SK2S2O8或(NH4)2S2O8中的一種或兩種；油溶性引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈或過氧化二苯甲酰中的一種或數(shù)種，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比濃度為
0.02% -0.
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]將金剛烷基疏水單元引入聚合物分子中，使該改性黃原膠具有疏水締合性質(zhì)，提高了改性黃原膠的增粘能力。在黃原膠分子鏈中同時引入陰離子基團和陽離子基團，增強了溶液的反聚電解質(zhì)效應(yīng)，提高了抗鹽性能。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]將黃原膠30g、丙稀酰胺30g、丙稀酸鈉45g和丙稀酰氧乙基三甲基氯化錢1g溶于水中，得到質(zhì)量百分濃度為7.5%的反應(yīng)體系，室溫下攪拌至完全溶解，倒入反應(yīng)器；
[0023]在反應(yīng)器加入十二烷基磺酸鈉31.65g，攪拌，待充分溶解后加入丙烯酸金剛烷酯
1.35g，攪拌條件下通氮氣，升溫至48°C ；
[0024]向以上反應(yīng)體系中加入K2S2O80.32g，在48°C下反應(yīng)8.5小時，即得到膠狀粗產(chǎn)物；
[0025]加入800mL無水乙醇沉淀后過濾，先后使用無水乙醇和丙酮洗滌產(chǎn)物各3次，再以體積比為3:2的冰醋酸-乙二醇混合溶劑為抽提劑對產(chǎn)品用索氏抽提器抽提24小時，25°C下真空干燥至恒重，即得到疏水締合兩性離子黃原膠，其粘均分子量為3516000。
[0026]實施例2
[0027]將黃原膠120g、N，N_亞甲基雙丙烯酰胺60g、甲基丙烯酸鈉60g和2_羥基_3_甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨14.5g溶于水中，得到質(zhì)量百分濃度為15%的反應(yīng)體系，室溫下攪拌至完全溶解，倒入反應(yīng)器；
[0028]在反應(yīng)器加入0P-10169.46g，攪拌，待充分溶解后加入甲基丙烯酸金剛烷酯1.82g，攪拌條件下通氮氣，升溫至65°C ；
[0029]向以上反應(yīng)體系中加入偶氮二異丁腈3.73g，在65°C下反應(yīng)6小時，即得到膠狀粗產(chǎn)物；
[0030]加入850mL無水乙醇沉淀后過濾，先后使用無水乙醇和丙酮洗滌產(chǎn)物各3次，再以體積比為3:2的冰醋酸-乙二醇混合溶劑為抽提劑對產(chǎn)品用索氏抽提器抽提24小時，25°C下真空干燥至恒重，即得到疏水締合兩性離子黃原膠，其粘均分子量為5429000。
[0031]實施例3
[0032]將黃原膠60g、N，N- 二乙基丙烯酰胺45.5g、甲基丙烯酸鈉36.5g和二甲基二烯丙基氯化銨14.5g溶于水中，得到質(zhì)量百分濃度為12.5%的反應(yīng)體系，室溫下攪拌至完全溶解，倒入反應(yīng)器；
[0033]在反應(yīng)器加入十八烷基苯磺酸鈉50.0g,攪拌，待充分溶解后加入丙烯酸金剛烷酯
1.44g，攪拌條件下通氮氣，升溫至45°C ；
[0034]向以上反應(yīng)體系中加入(NH4)2S2O8L 02g，在45°C下反應(yīng)12小時，即得到膠狀粗產(chǎn)物；
[0035]加入850mL無水乙醇沉淀后過濾，先后使用無水乙醇和丙酮洗滌產(chǎn)物各3次，再以體積比為3:2的冰醋酸-乙二醇混合溶劑為抽提劑對產(chǎn)品用索氏抽提器抽提24小時，25°C下真空干燥至恒重，即得到疏水締合兩性離子黃原膠，其粘均分子量為3417000。
【主權(quán)項】
1.一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠，其特征在于:是由黃原膠、金剛烷基疏水單體、烯基酰胺、烯基羧酸鹽和烯基季銨鹽為原料制備而成，其中各種材料的重量份為:黃原膠30-120份、金剛烷基疏水單體1-2份、烯基酰胺30-70份、烯基羧酸鹽25-60份和烯基季銨鹽10-30份，制備時的反應(yīng)溫度為45-85°C。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠，其特征在于:所述的金剛烷基疏水單體為丙烯酸金剛烷酯或甲基丙烯酸金剛烷酯中的一種或兩種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠，其特征在于:所述的烯基酰胺為丙烯酰胺或N，N- 二甲基丙烯酰胺或N，N- 二乙基丙烯酰胺或N，N-亞甲基雙丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺中的一種或數(shù)種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠，其特征在于:所述的基羧酸鹽為丙烯酸鈉或甲基丙烯酸鈉或乙基丙烯酸鈉中的一種或兩種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠，其特征在于:所述的烯基季銨鹽為丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或二甲基二烯丙基氯化銨或二乙基二烯丙基氯化銨或甲基乙基二烯丙基氯化銨或2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨或.3-丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨或甲基丙烯酰胺基三甲基氯化銨中的一種或數(shù)種。6.一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠的制備方法，其特征在于:其具體方法如下所述: 第一步、按重量份將黃原膠30-120份、烯基酰胺30-70份、烯基羧酸鹽25-60份和烯基季銨鹽10-30份溶于蒸餾水中至單體質(zhì)量百分比濃度為2.5% -15.0%，室溫下攪拌至完全溶解，倒入反應(yīng)器； 第二步、在反應(yīng)器中加入表面活性劑，攪拌，待充分溶解后加入按重量份計算的金剛烷基疏水單體1-2份，攪拌條件下通惰性氣體，升溫至45-85°C ； 第三步、向第二步中得到的反應(yīng)體系中加入引發(fā)劑，在45-85°C反應(yīng)溫度下反應(yīng)3-12小時，即得到膠狀粗產(chǎn)物； 第四步、將第三步中得到的膠狀粗產(chǎn)物加入無水乙醇進行沉淀后過濾，然后用無水乙醇和丙酮洗滌產(chǎn)物各三次，再以體積比為3:2的冰醋酸-乙二醇混合溶劑為抽提劑對產(chǎn)品用索氏抽提器抽提24小時，25°C下真空干燥至恒重，即得到金剛烷基疏水締合兩性離子黃原膠的成品。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠的制備方法，其特征在于:第一步中所述的反應(yīng)器里裝有攪拌器、溫度計、導(dǎo)氣管和冷凝管。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠的制備方法，其特征在于:第二步中所述的惰性氣體為氮氣或氦氣。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠的制備方法，其特征在于:第二步中所述的表面活性劑是陽離子型表面活性劑或陰離子型表面活性劑或非離子型表面活性劑或兩性離子型表面活性劑，在反應(yīng)體系中的質(zhì)量百分比濃度為.2.0% -10.10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠的制備方法，其特征在于:第三步中所述引發(fā)劑為水溶性氧化還原體系引發(fā)劑或油溶性引發(fā)劑，水溶性氧化還原體系引發(fā)劑為K2S2O8或(NH4)2S2O8中的一種或兩種；油溶性引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈或過氧化二苯甲酰中的一種或數(shù)種，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比濃度為.0.02% -0.2%
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含金剛烷基的疏水締合兩性離子黃原膠及其制備方法，含金剛烷基的黃原膠是由黃原膠、金剛烷基疏水單體、烯基酰胺、烯基羧酸鹽和烯基季銨鹽為原料制備而成，其中各種材料的重量份為：黃原膠30-120份、金剛烷基疏水單體1-2份、烯基酰胺30-70份、烯基羧酸鹽25-60份和烯基季銨鹽10-30份，制備方法為：第一步、將各種原料溶于蒸餾水中室溫下攪拌至完全溶解，倒入反應(yīng)器；第二步、在反應(yīng)器中加入表面活性劑；第三步、向第二步中得到的反應(yīng)體系中加入引發(fā)劑；第四步、將第三步中得到的膠狀粗產(chǎn)物加入無水乙醇進行沉淀后過濾，即得到金剛烷基疏水締合兩性離子黃原膠的成品。有益效果：增強了溶液的反聚電解質(zhì)效應(yīng)，提高了抗鹽性能。
【IPC分類】C08F220/58, C08F220/36, C08F220/54, C08F220/04, C08F226/02, C08F220/34, C08F220/06, C08F251/00, C08F222/38, C08F220/18, C08F220/56
【公開號】CN105017485
【申請?zhí)枴緾N201510524834
【發(fā)明人】葛春梅, 李繼茂, 張?zhí)煨? 陳玉平, 陳業(yè)鵬, 馬艷超, 陳曉峰, 賈志剛, 穆國臣
【申請人】中國石油化工股份有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年8月25日