一種可聚合單體的制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可聚合單體的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油是當代世界最重要的能源之一，尤其在汽車工業(yè)快速發(fā)展的中國，石油的需 求量更是迅猛增長。從油層中采油一般分為3個階段：一次采油是依靠地層的自然能量 出油，米油率在30%以下；二次米油米用注水、注氣技術(shù)補充油類能量出油，米收率可達 40-50% ;三次采油即強化采油，可使采收率提高到80-85%。目前，我國強化采油主要依靠 化學驅(qū)，其中聚合物驅(qū)所占比例較高。國內(nèi)外的科研及生產(chǎn)實踐表明，聚合物驅(qū)是一種提高 石油采收率行之有效地方法。這類聚合物在藏油條件下，必須具有優(yōu)良的增粘性能，并且在 溫度、壓力以及鹽的作用下要有高的粘度保持率。
[0003]目前，常用的驅(qū)油聚合物主要有兩類：一是以聚丙烯酰胺（PAM)以及部分水解聚 丙烯酰胺（HPAM)為代表的合成聚合物。但HPAM耐溫抗鹽性能不理想，油藏條件下的極限 使用溫度僅為75°C，有鹽存在時粘度劇烈下降，二價金屬離子還會使其產(chǎn)生沉淀而喪失粘 度。另外，HPAM在剪切作用下會發(fā)生分子鏈斷裂，導致其增粘能力降低。研究表明，HPAM的 耐熱性、抗鹽性和抗剪切性等性能較差，使其應(yīng)用條件受到限制。二是以黃胞膠為代表的生 物聚合物。黃胞膠具有一定的抗鹽耐剪切性能，但黃胞膠在高溫地層內(nèi)會發(fā)生熱氧化降解， 用于三次采油的地層溫度一般不宜高于60°C。另外黃胞膠的價格是HPAM的5倍，也限制了 它的推廣。
[0004] CN102775324A中公開了一種可聚合單體及其制備方法和應(yīng)用。然而該單體的制備 方法的缺陷主要在于制備過程中引用了化學性質(zhì)極其活潑的丙烯酰氯參加反應(yīng)，這會造成 反應(yīng)副產(chǎn)物較多，并且反應(yīng)激烈和可控性較差，從而導致所制備的可聚合單體的純度和收 率大大較低；同時在利用該可聚合單體制備驅(qū)油用聚合物時，純度的降低也嚴重影響了聚 合物的分子量及其性能。另外，由于丙烯酰氯的價格較高，造成該方法制備的可聚合單體的 生產(chǎn)成本較高，從而限制了該可聚合單體的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中可聚合單體的收率和純度較低、生產(chǎn)成本高以及 反應(yīng)不易控制的缺陷提供一種可聚合單體的制備方法和由該方法制備的可聚合單體在制 備聚合物驅(qū)油劑中的應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明的第一方面提供一種可聚合單體的制備方法，該方法包括以下步驟：
[0007] (1)在縮合反應(yīng)條件下，將通式為NH2-(CH2) n-NH2的二胺與通式為R-COOH的羧酸 接觸，得到式（I )所示的中間體M ;
[0008]
[0009] (2)在酰胺化反應(yīng)條件下，將所述中間體M與丙烯酸接觸，得到式（II)所示的可聚 合單體；
[0010]
[0011] 其中，n為2-8的整數(shù)，R為C11-C24的烴基。
[0012] 本發(fā)明的第二方面提供了由上述方法制備得到的可聚合單體在制備聚合物驅(qū)油 劑中的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明提供的可聚合單體的制備方法，操作簡單，反應(yīng)平緩易控制，副產(chǎn)物少，產(chǎn) 物的純度和收率較高，而且生產(chǎn)成本較低。
[0014] 由本發(fā)明提供的方法制得的可聚合單體與其他單體共聚，可得到具有高分子量、 高表觀粘度以及優(yōu)異的耐熱性能和抗鹽性能的驅(qū)油用聚合物。此外，將由本發(fā)明提供的可 聚合單體制備的用于驅(qū)油劑的聚合物與表面活性劑復配可組成復合驅(qū)油劑，由于該聚合物 與表面活性劑充分發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，使得該復合驅(qū)油劑具有較高的粘度、優(yōu)異的耐熱性能和 抗鹽性能，因此在三次采油領(lǐng)域中具有較高的應(yīng)用前景。
[0015] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0016] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明提供一種可聚合單體的制備方法，該方法包括以下步驟：
[0018] (1)在縮合反應(yīng)條件下，將通式為NH2-(CH 2)n-NH2的二胺與通式為R-COOH的羧酸 接觸，得到式（I )所示的中間體M ;
[0019]
[0020] (2)在酰胺化反應(yīng)條件下，將所述中間體M與丙烯酸接觸，得到式（II)所示的可聚 合單體；
[0021]
[0022] 其中，n為2-8的整數(shù)，R為C11-C24的烴基。
[0023] 優(yōu)選地，n為2-6的整數(shù)，R為Cn-C24的烷基或C n-C24的烯烴基；進一步優(yōu)選地， n為2或6, R為Cn-C24的直鏈烷基或Cn-C24的直鏈單烯烴基?？紤]到原料易得性，R特別 優(yōu)選為十一烷基、十七烷基或8-十七烯基。此時，與通式R-COOH的羧酸對應(yīng)的物質(zhì)為月桂 酸、硬脂酸和油酸。
[0024] 需要說明的是，為區(qū)別起見，本發(fā)明將通式為R-COOH的羧酸（其中R為C11-C 24的 烴基）與胺通過脫去一分子水而得到酰胺的反應(yīng)稱為縮合反應(yīng)，將丙烯酸與胺通過脫去一 分子水而得到酰胺的反應(yīng)稱為酰胺化反應(yīng)。
[0025] 本發(fā)明對所述通式為NH2-(CH2)n-NH 2的二胺與通式為R-COOH的羧酸的摩爾比沒 有特別的限定，可以在較寬的范圍內(nèi)變動，只要滿足能得到式（I)所示的中間體即可，優(yōu) 選情況下，所述通式為NH 2-(CH2)n-NH2的二胺與通式為R-COOH的羧酸的摩爾比可以為1 : 1-1. 2,進一步優(yōu)選為I :1-1. 15。在本發(fā)明中，通過將所述通式為NH2-(CH2)n-NH 2的二胺與 通式為R-COOH的羧酸的摩爾比控制在上述范圍內(nèi)以使通式為NH2- (CH2) n-NH2的二胺中的一 個-NH2與羧酸反應(yīng)，得到中間體M。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟（1)的縮合反應(yīng)條件可以為本領(lǐng)域的常規(guī)反應(yīng)條件。為了 提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或反應(yīng)產(chǎn)物的收率，優(yōu)選情況下，所述縮合反應(yīng)條件包括：反應(yīng)溫度可 以為110-160°C，優(yōu)選為130-150°C ;反應(yīng)時間可以為2-6小時，優(yōu)選為3-5小時。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，所述縮合反應(yīng)完成之后，可以將縮合反應(yīng)產(chǎn)物先提純得到所述中間 體M，然后再將提純后的中間體M與丙烯酸進行酰胺化反應(yīng)；也可以直接將未經(jīng)提純的含有 中間體M的縮合產(chǎn)物與丙烯酸進行酰胺化反應(yīng)。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，為了控制反應(yīng)速率，所述縮合反應(yīng)和/或酰胺化反應(yīng)在有機溶劑的 存在下進行。所述有機溶劑的用量可以根據(jù)反應(yīng)單體的用量進行調(diào)整，例如，步驟（1)中， 所述通式為NH 2-(CH2)n-NH2的二胺與有機溶劑的摩爾比可以為1 :5-20,優(yōu)選為I :10-15 ;所 述通式為NH2-(CH2)n-NH2的二胺與步驟⑵中的有機溶劑的摩爾比可以為1 :20-30,優(yōu)選為 1 :20-25。需要說明的是，酰胺化反應(yīng)在有機溶劑存在下進行但并不限于在步驟（2)中加 入有機溶劑，只要步驟（2)中存在有機溶劑即可。例如，當步驟（1)在有機溶劑存在下進行 且步驟（1)的反應(yīng)產(chǎn)物不經(jīng)分離直接用于步驟（2)時，步驟（2)中的有機溶劑可以為步驟 (1)所得反應(yīng)產(chǎn)物中的有機溶劑，而當步驟（1)的縮合反應(yīng)未在有機溶劑的存在下進行時， 需要在步驟（2)中加入有機溶劑。步驟（2)中的有機溶劑用量可以根據(jù)步驟（1)中的有機 溶劑的用量進行調(diào)整。所述有機溶劑可以為現(xiàn)有的各種能夠用作反應(yīng)介質(zhì)的物質(zhì)，例如，所 述有機溶劑可以選自丙酮、乙酸乙酯、苯、二甲苯、二氯甲烷和三氯甲烷中的一種或多種。當 步驟⑴和步驟⑵均存在有機溶劑時，步驟⑴和步驟⑵中的有機溶劑可以相同或不 同。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，所述步驟（1)中的有機溶劑可以在縮合反應(yīng)結(jié)束后蒸出，也可以不 蒸出直接與縮合產(chǎn)物一起進行步驟（2)，最后通過旋蒸儀蒸發(fā)進行去除。
[0030] 本發(fā)明對步驟（2)中加入的丙烯酸的量沒有特別的限定，只要滿足能得到式（II) 所示的可聚合單體即可，優(yōu)選情況下，步驟（1)中所述的通式為NH 2-(CH2)n-NH2的二胺與步 驟