一种可聚合功能性单体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种可聚合功能性单体及其制备方法和应用。通过以下步骤：在酰胺化反应条件下，使通式为（Ⅱ）的芳香二胺与顺丁烯二酸酐反应，得到中间体M；在缩合化反应条件下，使通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸与所述中间体M反应，得到可聚合功能性单体。本发明专利技术得到的单体用于三次采油的驱油剂。

【技术实现步骤摘要】
一种可聚合功能性单体及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种可聚合功能性单体及其制备方法和应用。
技术介绍
自由基聚合是制备乙烯基聚合物最有效的方法之一。目前使用的乙烯基聚合物中70%以上是通过自由基聚合得到的。自由基聚合有许多优点，如适用单体多、聚合条件温和、聚合工艺简单等。由于许多单体能进行自由基聚合，能用水为介质进行悬浮和乳液聚合，聚合工艺操作简便，其重现性好，因而自上世纪50年代以来已成为工业生产高分子产品的重要技术。具有乳化功能的聚合单体，又称可聚合乳化剂，它的分子结构中除含有亲水亲油的乳化剂基团外，还含有可参加自由基聚合反应的功能基团，成为聚合物的一部分，因此乳化剂分子不会再出现解吸，从而使聚合物粒子在凝聚过程中受到静电斥力和更大的空间阻碍作用，使胶乳的稳定性得以改善可聚合乳化剂的种类很多，丙烯酰胺类可聚合乳化剂具有反应活性高、聚合物分子量高等独特优点。聚合物驱油剂有合成聚合物、生化聚合物、天然聚合物的改性产物三大类。目前，最常用的聚合物有两类：一是以黄胞胶为代表的生物聚合物；二是以部分水解聚丙烯酰胺及其衍生物为代表的合成聚合物，以HPAM为主。但HPAM耐温抗盐性能不理想，油藏条件下的极限使用温度仅为75℃，有盐存在时粘度剧烈下降，二价金属离子还会使其产生沉淀而丧失粘度。另外，HPAM在剪切作用下会发生分子链断裂，导致其增粘能力降低。研究表明，HPAM的耐温性、抗盐性和抗剪切性等性能较差，使其应用条件受到限制。黄胞胶具有一定的抗盐耐剪切性能，但黄胞胶在高温地层内会发生热氧化降解，用于三次采油的地层温度一般不宜高于60℃。另外黄胞胶的价格是HPAM的五倍，也限制了它的推广。在聚合物分子链上引入一些较高热稳定性单体单元、较大骨架的单体单元和强水化能力的基团，从而增强聚合物热稳定性和分子链的刚性，增强聚合物水化能力，使得聚合物分子在高矿化度水溶液中可以保持较大的水动力学尺寸，这在一定程度上增强了聚合物耐盐能力。另外，功能单体的引入，使聚合物在高矿化度水质条件下水解受到限制，不会出现与钙镁离子发生沉淀的现象，从而达到抗盐的目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术的目的是提供一种可聚合功能性单体及其合成方法，可用作聚合乳化剂，并用于耐温抗盐驱油用共聚物的合成，以改善驱油用聚合物的性能。本专利技术的可聚合功能性单体的产品技术方案是：一种可聚合功能性单体，其结构如（Ⅰ）式所示：在（Ⅰ）式中，n是0或1，m是4，6或8。为区别起见，本专利技术将顺丁烯二酸酐与芳香二胺接触使酸酐发生开环而得到酰胺的反应称为酰胺化反应，将羧酸与胺通过脱去一分子水而得到酰胺的反应称为缩合反应。本专利技术的可聚合功能性单体的制备方法技术方案，包括以下步骤：第一步，在酰胺化反应条件下，使通式为（Ⅱ）的芳香二胺与顺丁烯二酸酐反应，得到中间体M；（Ⅱ）式中n为0或1，所述的中间体M如（Ⅲ）式所示：第二步，在缩合化反应条件下，使通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸与所述中间体M反应，HOOC-(CH2)m-COOH（Ⅳ）在（Ⅳ）式中m是4，6或8；得到如（Ⅰ）式所示的可聚合功能性单体；在（Ⅰ）式中：n是0或1，m是4，6或8。进一步优选：在第一步，所述芳香二胺选自：对苯二胺或对苯二甲胺；为了获得式（Ⅲ）所示的中间体M，步骤（1）中所使用的通式为（Ⅱ）的芳香二胺和顺丁烯二酸酐进行酰胺化反应加入的摩尔比可以在较大范围内选择，优选步骤（1）中所述芳香二胺与顺丁烯二酸酐的摩尔比为1：1～1.1，进一步优选为1：1～1.05。通过控制通式为（Ⅱ）的芳香二胺与顺丁烯二酸酐的加入比例在上述范围内来尽可能控制通式为（Ⅱ）的芳香二胺中的一个-NH2与羧酸反应，得到中间体M。第一步中所述酰胺化反应条件可以是各种能够使芳香二胺与顺丁烯二酸酐反应形成酰胺的条件，具体的温度和时间可以根据所使用芳香二胺和顺丁烯二酸酐的性质来选择。在优选的情况下，第一步中酰胺化反应的温度为80℃～110℃，优选为90℃～100℃；酰胺化反应的时间为2～6小时，优选为3～5小时。为了使第一步中通式为（Ⅱ）的芳香二胺和顺丁烯二酸酐进行酰胺化反应更易控制，可以在第一步中添加有机溶剂。有机溶剂的添加量可以在较宽范围内选择，优选地，所述的有机溶剂选自下列的一种或多种：丙酮、乙酸乙酯、苯、二甲苯、二氯甲烷和三氯甲烷；所述芳香二胺与所述的有机溶剂的摩尔比为1：5～20，优选为1：10～15。为了获得式（Ⅰ）所示的可聚合功能性单体，第二步包括在缩合反应的条件下，使通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸与第一步得到的中间体M进行接触，该接触可以是在第二步中，通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸与提纯后的中间体M直接进行缩合反应；也可以是，在第二步中，通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸与第一步得到的含有中间体M的混合物可以不经分离直接进行缩合反应。通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸的加入量以获得式（Ⅰ）所示的可聚合功能性单体为准，可以由本领域技术人员判断而选取，在优选的情况下，第一步中加入的所述芳香二胺与第二步中加入的通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸的摩尔比为，1：1～1.2，优选为1：1～1.15。第二步中所述缩合反应条件可以在较宽范围内选择，具体可以依据接触（即酰胺化反应）的（Ⅰ）式所示的可聚合功能性单体转化的程度来选择。优选情况下，第二步中缩合反应的温度为110℃～150℃，优选为120℃～130℃；缩合反应的时间为4～8小时，优选为6～7小时。为了使反应原料与反应介质得到充分的利用，优选第二步中通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸与中间体M的接触反应，在有回流的条件下进行。由于通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸与中间体M中的氨基反应较为剧烈，因此优选第二步在有机溶剂存在下进行；所述的有机溶剂选自下列中的一种或多种：丙酮、乙酸乙酯、苯、二甲苯、二氯甲烷和三氯甲烷；第二步在有机溶剂存在下进行并不限于有机溶剂在第二步中加入，只要第二步的缩合反应体系中存在溶剂即可。例如，当第一步在有机溶剂存在下进行，且第一步的反应产物不经分离直接用于第二步时，第二步中的有机溶剂可以为第一步所得反应产物中的有机溶剂。有机溶剂的用量可以在较宽范围内选择，优选地，通式为（Ⅳ）的二元脂肪酸与有机溶剂的摩尔比为，1：20～30，优选为1：20～25；当第一步和第二步均在有机溶剂存在下进行时，各自的有机溶剂可以相同或不同。还可以包括对第二步得到的可聚合功能性单体进行重结晶提纯，重结晶所使用的溶剂为下列中的一种或多种：乙醇、丙酮和己烷。进行可聚合功能性单体的重结晶步骤的条件采用本领域公知的条件。优选，可聚合功能性单体D1，通过以下方法制备：包括以下步骤：第一步，在酰胺化反应条件下，使用通式（Ⅱ）中n为0时的对苯二胺与顺丁烯二酸酐反应，得到如（Ⅴ）式所示中间体；第二步，在缩合化反应条件下，使用通式（Ⅳ）中m为4时的己二酸与所述（Ⅴ）式中间体反应，得到结构式如（Ⅵ）式的可聚合功能性单体D1；HOOC-(CH2)m-COOH（Ⅳ）由于本专利技术提供的可聚合功能性单体的制备方法涉及的酰胺化反应和缩合反应均为本领域公知，且反应方向非常明确的反应，因此本专利技术的可聚合功能性单体的结构以及中间体M的结构可以通过原料结合反应原理来确认。也可以通过核磁和／或红外谱图进行确认。此外，本专利技术还提供了上述可聚合功能性单体在聚合物驱油剂的应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可聚合功能性单体，其结构如（Ⅰ）式所示：在（Ⅰ）式中，n是0或1，m是4，6或8。

【技术特征摘要】
1.一种可聚合功能性单体，其结构如(Ⅰ)式所示：在(Ⅰ)式中，n是0或1，m是4，6或8。2.一种权利要求1所述的可聚合功能性单体的制备方法，包括以下步骤：第一步，在酰胺化反应条件下，使通式为(Ⅱ)的芳香二胺与顺丁烯二酸酐反应，得到中间体M；(Ⅱ)式中n为0或1，所述的中间体M如(Ⅲ)式所示：第二步，在缩合化反应条件下，使通式为(Ⅳ)的二元脂肪酸与所述中间体M反应，HOOC-(CH2)m-COOH(Ⅳ)在(Ⅳ)式中m是4，6或8；得到如权利要求1所述的可聚合功能性单体。3.根据权利要求2所述的可聚合功能性单体的制备方法，其特征是：在第一步，所述芳香二胺选自：对苯二胺或对苯二甲胺；按摩尔比，所述芳香二胺：顺丁烯二酸酐＝1：1～1.1。4.根据权利要求2所述的可聚合功能性单体的制备方法，其特征是：在第一步，所述酰胺化反应的温度为80℃～110℃，反应时间为2～6小时。5.根据权利要求2所述的可聚合功能性单体的制备方法，其特征是：在第一步，添加有机溶剂，所述有机溶剂选自下列的一种或多种：丙酮、乙酸乙酯、苯、二甲苯、二氯甲烷和三氯甲烷；按摩尔比，所述芳香二胺：所述有机溶剂＝1：5～20。6.根据权利要求2所述的可聚合功能性单体的制备方法，其特征是：在第二步，通式为(Ⅳ)的二元脂肪酸与提纯后的所述中间体M，直接进行缩合反应。7.根据权利要求2所述的可聚合功能性单体的制备方法，其特征是：在第二步，通式为(Ⅳ)的二元脂肪酸与第一步得到的含有所述中间体M的混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵方园，黄凤兴，刘希，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11