新型耐温抗盐聚合物AM／AMPS／N—PMI的合成

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２６卷第２期　胶体与聚合物　Ｖ０１．２６　Ｎｏ．２　２００８年６月　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｌｌｏｉｄ＆ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｊｕｎ．２００８　新型耐温抗盐聚合物ＡＭ／ＡＭＰＳ／Ｎ—ＰＭＩ的合成　黄芬　李　季　张　冲　肖　磊　唐金星　吕晓华　韩春艳　（１中国地质大学材料科学与化学工程学院武汉４３００７４，　２中石化河南油田分公司石油勘探开发研究院　河南南阳４７３１３２）　摘要　用氧化还原引发体系合成了ＡＭ／ＡＭＰＳ／Ｎ—ＰＭＩ（Ｎ一苯基马来酰亚胺）三元共聚物，并在合成过　程中添加无机化合物。结果表明在单体总浓度为２０％，Ｎ一苯基马来酰亚胺浓度为单体总量的０．５％，无机化　合物为单体总量的０．０６％，于４０￣Ｃ时反应８ｈ可以得到分子量为２１０６￣１０　的共聚物，通过红外光谱与差热分　析研究了共聚物的分子结构与耐热性。　关键词　耐温抗盐聚合物；ＡＭＰＳ／ＡＭ／Ｎ—ＰＭ１共聚物；无机化合物　聚丙烯酰胺具有高的水溶液增黏性，可降低　第三单体Ｎ一苯基马来酰亚胺　一ＰＭＩ），分析纯，　原油注水开发时水的流动度和渗透率，扩大注水　分子式为Ｃ　０Ｈ７ＮＯ。。　开发的波及率，因而在石油注水开采中作为驱油　１．２共聚物的合成　剂得到了广泛的使用。但在油藏环境条件下，聚　将酸ｌ生单体ＡＭＰＳ溶于适量去离子水中，用　丙烯酰胺驱油剂耐温、耐盐及抗剪切性差【　］使其　ＮａＯＨ溶液调节体系ｐＨ值，加入单体ＡＭ和第三　应用受到限制。目前研制和商品化的绝大多数聚　单体，搅拌使之溶解，加入无机化合物。将配制好　合物驱油剂的结构在高温、高热和细菌存在等油　的反应液转入聚合反应器中，通入高纯氮驱氧，并　藏条件下易发生变化，相对分子质量的降低，酰　在氮气保护下升温至指定温度，恒温３０ｍｉｎ后加　胺基团的水解及分子形态的变化，导致溶液黏度　入引发剂，继续反应１０ｍｉｎ，然后密封在恒温条件　降低。另外，当聚合物溶解、泵送及注入地层流经　下反应一段时间后取出，得到凝胶状共聚物，将凝　孑Ｌ隙构造时，因受到剪切作用而引起降解，再加　胶状共聚物提纯干燥造粒得到粉状聚合物样品。　以大分子在孑Ｌ隙介质中的吸附和滞留作用，所有　研究中通用的合成条件为ＡＭＰＳ／（　＋第三单　这些影响因素都使溶液黏度下降　。　体）＝２／８（摩尔比），第三单体为单体总量的０．５％（摩　目前，提高聚合物的耐温抗盐性能，主要是　尔比），单体浓度２０％，无机化合物浓度０．０６％，引　以丙烯酰胺或丙烯酸类聚合物为基础，通过聚合　发剂浓度２％，反应时间８ｈ，反应温度４０＂Ｃ。　物改性或共聚引入其他具有特殊功能的结构单　１．３分子量的测定　元、庞大侧基或刚性侧基，利用高分子链问相互　用乌氏黏度计测定共聚物的特性黏数及分　作用，在高分子链上引入亲油基团和亲水基团，　子量，在３０￣Ｃ下测得共聚物分子量为２１０６×１０　，　与天然高分子接枝共聚【　，本文根据这一设计思　特性黏数为２５ｄＬ／ｇ。　路合成了ＡＭ，Ａ　Ｓ／Ｎ—Ｐ￣Ⅱ耐温抗盐聚合物　１．４表观黏度的测定　（ＥＯＲ）网。　用Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ黏度计在７．３ｓ　下测定共聚物　盐水溶液的黏度，共聚物浓度１５００ｍｇ／Ｌ，盐水矿　１　实验部分　化度１．３×１０４ｍｇ／Ｌ，其中ｃａ　、Ｍ　总量４９ｍｇ／Ｌ。　１．１合成主要原料　丙烯酰胺（ＡＭ），２一丙烯酰胺基一２一甲基丙　磺酸（ＡＭ￣Ｓ），均为工业级；引发剂，分析纯，配成　收稿日期：２００７—１１－２８　作者简介：黄芬（１９８２一），女，湖北武汉，中国地质大　２％溶液备用；辅助添加剂无机化合物，分析纯；　学（武汉）分析化学专业在读研究生，ｄｉｎａｂｌｕｅ＠ｓｏｈｕ．　ｃｏｍ。通讯联系人：李季　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　黄芬等：新型耐温抗盐聚合物ＡＭ／ＡＭＰＳ／Ｎ—ＰＭＩ的合成　５　２结果与讨论　２．１引发剂浓度的影响　２．４单体浓度的影响　表１是单体浓度对生成三元聚合物的分子　量以及表观黏度（卵）和耐温能力的影响，由表１　可知单体浓度较高和较低时均不能得到分子量　引发剂用量直接影响反应生成聚合物的黏　度。随着引发剂浓度的增加，反应转化率增加（见　图１），综合转化率和表观黏度两方面因素，可将　较高的聚合物，而适当提高单体的浓度可以增强　引发剂浓度控制在２％左右。　１７Ｚ　Ｕ坏点／ｗｒｅｎ　图１引发剂浓度对转化率和生成物黏度的影响　２．２反应温度的影响　由于本实验采用的引发体系分解活化能很　低，故而在低温反应时温度变化对反应转化率及　产物表观黏度的影响较高温大（见图２）。为获得　高黏度的聚合物，反应温度不宜超过４０℃。　＆　Ｌ　图２　反应温度对转化率和生成物黏度的影响　２．３反应时间的影响　反应时间主要影响单体的转化率，由图３可　知，在反应初期，随着反应时间的延长，单体转化　率逐渐增加，当反应时间达８ｈ时，转化率可达　９０％，趋于稳定。在本文试验条件下，反应时间确　定在８ｈ为宜。　｛　¨　：　ｌ　ｌ　？　ｔ－１　／ｈ　图３反应时间对转化率和生成物黏度的影响　聚合物的耐温能力。在本试验条件下，单体浓度　控制在２０％。　表１单体浓度的影响　／左、右分别为３０℃、９０℃时，下同。　２．５第三单体浓度的影响　第三单体Ｎ—ＰＭＩ用量对共聚物性能的影响　见表２，从表２可知，随着第三单体用量的增加，　共聚物分子量增加，共聚物在高温、高矿化度盐　水中的热稳定性能增强，但是用量达到１．０％时，　会产生难溶现象，第三单体用量在单体总量的　０。５％（摩尔比）为宜。　表２第三单体浓度的影响　２．６无机化合物用量的影响　有些无机化合物，如硼酸、氢氧化铝等对高　温高盐不敏感，选用一种无机化合物与ＡＭ、　ＡＭＰＳ以及Ｎ—ＰＭＩ共聚，考察其对共聚物表观黏　度的影响。由表３可知，最佳用量为单体含量的　０。０６％（摩尔比）。　表３无机化合物用量对共聚物表观黏腰的影响　无机物／％０　：　：　：　：　兰　：　————————　，ｑ　／（ｍＰａｏｓ）３６．２！：　！　：！　４２．：　３　４０．：—二　２　３９．８一　２．７共聚物结构与耐温性　在共聚物红外光谱图（图４）３３６５ｃｍ－　为酰胺　基一ＣＯＮＨ　中一Ｎｉｌ　的伸缩振动，１６５５ｃｍ－　为酰　维普资讯 http://www.cqvip.com ６　胶体与聚合物　第２６卷　胺基一ＣＯＮＨ　中Ｃ＝Ｏ键的伸缩振动，１１９０ｃｍ　为ＡＭＰＳ链节中Ｃ＝Ｏ键的伸缩振动，１０４０ｃｍ　３结论　用ＡＭ、ＡＭＰＳ、Ｎ一苯基马来酰亚胺为原料，　为ＡＭＰＳ链节中磺酸基中Ｓ－－Ｏ伸缩振动，　１７８０ｃｍ～、１７１０ｃｍ　为酰亚胺环的特征峰，　３０８０ｃｍ～、１　６００ｃｍ　为苯环峰，产物红外光谱中同　时存在着ＡＭ、ＡＭＰＳ、Ｎ—ＰＭＩ的特征吸收，证明　所得产物确实为三种单体的共聚物。　用氧化还原体系合成出了驱油用分子量高的三　元共聚物；在合成过程中加入无机化合物能提高　此三元聚合物在高盐高温条件下的黏度。　本文为河南石油勘探开发研究院委托中国　地质大学（武汉）研究开发“河南油田耐温抗盐聚　对三元共聚物ＡＭ／ＡＭＰＳ／Ｎ—ＰＭＩ进行差热　合物驱油剂筛选、研制及性能评价”研究成果的　分析，其热分解温度２９３－３℃，高于聚丙烯酰胺的　部分内容，参与本工作的还有杨力生，魏志宏，张　２１０℃　丽庆。　参考文献　ｌ　Ｒｙｌｅｓ，Ｒ．Ｇ．；ＳＰＥ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｌ　９８８，２：２３．　２李圣勇，李圣涛，陈馥．聚合物驱提高采收率发展现状与　趋势．化工时刊，２００５，（８）　３孟洋，纪常杰．提高原油采收率技术发展现状．国外油田　工程，２００５，（８）　４彭国峰，赵田红，陈翠花，杨玉香，驱油用水溶性聚合物　的研究进展．化学工程师，２００５，（１２）　５吕茂森，李季，王中华等．油田化学，１９９９，１６（４）：３６２　图４　三元共聚物的红外光谱图　６　Ｅｍｍｏｎｓ　Ｗ　Ｄ，Ｓｔｅｖｅｎｓ　Ｔ　Ｅ．Ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ｔｈｉｃｋｅｎｅｒ　ｆｏｒ　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｙｓｔｅｍｓ．ＵＳ：４３９５５２４，ｌ９８３－０７　Ｔｈｅ　ｓｙｎｔｈｅｓ　ｏｆ　ｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ａｎｄ　ｓａｌｔｔｏｌｅｒａｎｔ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ＡＭＰＳ／ＡＭ／Ｎ－ｐｅｎｙｌａｌｅｉｍｉｄｅ　Ｈｕａｎｇ　Ｆｅｎ　Ｌｉ　Ｊｉ　Ｚｈａｎｇ　Ｃｈｏｎｇ　Ｈａｎ　Ｃｈｕｎｙａｎ　（Ｆａｕｔｙ　ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ　Ｗｕｈａｎ　４３００７４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＡＭＰＳ／ＡＭ／Ｎ－Ｐｅｎｙｌａｌｅｉｍｉｄｅ　ｔｅｒｃｏｐｌｙｍｅｒ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｆｏｒ　ＥＯＲ　ｉｎ　ｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ．ｍｉｎｅｒａｌｉｔｙ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ．Ｍａｉｎ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｖａｒｉａｂｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ａ　ｔｅｒｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ｏｆ【例　２５ｄＬ／ｇ　ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｆｒｏｍ　７９．５％ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ（ＡＭ），２０．００％ａｃｒｙｌａｍｉｄｏｍｅｔｈｙｌ　ｐｒｏｐａｎｅ　ｓｕｌｏｆｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＡＭＰＳ）ｎａｄ　０．５％　Ｎ．Ｐｅｎｙｌａｌｅｉｍｉｄｅ　ｆＮ－ＰＭＩ）．Ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｗａｓ　ａｄｄｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ＩＲ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ　ｉｓ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ＡＭ，ＡＭＰＳ　ａｎｄ　Ｎ－Ｐｅｎｙｌａｌｅｉｍｉｄｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ｏｆｒ　ＥＯＲ；ＡＭＰＳ）／ＡＭ／Ｎ－ＰＭＩ　ｔｅｒｃｏｐｏｌｙｍｅｒ；Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ