一种基于主客体作用的四元共聚物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于主客体作用的四元共聚物及其制备方法，制备过程如下：(1)称取马来酸酐溶于二氯甲烷，滴加β‑苯乙胺，搅拌反应1～3小时，抽滤，洗涤，真空干燥，得到N‑苯乙基马来酰胺酸；(2)称取单6‑乙二胺β‑环糊精和马来酸酐，溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，40℃下反应3～6小时，用氯仿沉淀出产物，洗涤，真空干燥，得到马来酸酐改性单6‑乙二胺β‑环糊精；(3)在蒸馏水中加入丙烯酰胺、丙烯酸、马来酸酐改性单6‑乙二胺β‑环糊精、N‑苯乙基马来酰胺酸，调节溶液pH值为7，通氮气除氧，加入光引发剂，置于光引发装置下反应3～5小时，反应温度10～30℃。该四元共聚物具有较好的耐温抗盐性及抗剪切性能，其原料价廉易得，反应条件温和，具有广阔的市场应用前景。

A Quaternary Copolymer Based on Host-guest Interaction and Its Preparation Method

The invention discloses a quaternary copolymer based on host-guest interaction and its preparation method. The preparation process is as follows: (1) Maleic anhydride is dissolved in dichloromethane, dripped with beta-phenylethylamine, stirred for 1-3 hours, filtered, washed and vacuum dried to obtain N_phenylethylmaleamic acid; (2) monoethylenediamine beta cyclodextrin and maleic anhydride are dissolved in N, N_dimethyl methyl. In amide, the product is precipitated by chloroform, washed and dried in vacuum for 3-6 hours at 40 (?) to obtain maleic anhydride modified mono-6 ethylenediamine beta cyclodextrin; (3) in distilled water, acrylamide, acrylic acid and maleic anhydride modified mono-6 ethylenediamine beta cyclodextrin, N phenylethylmaleamic acid are added, and the pH value of the solution is adjusted to 7. Nitrogen is deoxidized and photoinitiator is added. The reaction time was 3 - 5 hours and the reaction temperature was 10 - 30 C. The quaternary copolymer has good temperature resistance, salt resistance and shear resistance. Its raw materials are cheap and easy to obtain, and the reaction conditions are mild. It has broad market application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种基于主客体作用的四元共聚物及其制备方法
本专利技术涉及用于油田提高采收率的一种基于主客体作用的四元共聚物及其制备方法，属于油田化学领域。
技术介绍
聚合物驱油技术是油田三次采油化学驱的重要技术，其机理比较清楚、技术相对简单，通过向水相中加入聚合物来提高水相粘度，从而实现流度控制、提高波及效率以提高原油采收率。聚丙烯酰胺(PAM)及部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是目前油田使用最为广泛的聚合物驱油剂。但其溶液粘度对温度、水质矿化度非常敏感，在高温高盐极端条件下黏度保留率很低，不能在油藏条件较为恶劣的情况下实现“控水稳油”、“控水增油”的目标。目前改善聚合物性能的主要方式是引入功能性单体。如在聚丙烯酰胺分子链上引入少量疏水基团，能够改善聚合物的增黏性和抗盐性，但是聚合物溶解性变差，同时高温高盐油藏条件下，疏水缔合聚合物溶液黏度急剧下降，影响了油田生产(姜峰.耐温抗盐疏水缔合聚合物的合成及驱油性能评价[D].西南石油大学，2015；YeZ,JiangJ,ZhangX,etal.Synthesisandcharacterizationsofhydrophobicallyassociatingwater‐solublepolymerwithnonionicsurfmer[J].JournalofAppliedPolymerScience,2016,133(11))。在聚合物分子链上引入刚性基团(如苯环、吡啶环等)能够增加聚合物分子链刚性，从而改善聚合物的耐温抗盐性，但是聚合物的增黏性能较差(王晓藜.聚丙烯酰胺类疏水缔合聚合物的合成与表征[D].山东大学，2015)。β-环糊精的疏水空腔具有相对较低的极性，可以很好地包含客体有机分子。β-环糊精与客体分子之间存在着疏水作用力、范德华力、氢键和库仑力等分子间作用力，可以有效地用于构建聚合物网络，从而提高聚合物的性能。因此β-环糊精在油田化学，尤其是在驱油聚合物的应用越来越广泛。CN106117440A公开了一种含氟水溶性超支化聚合物驱油剂，该驱油剂以端基含羟基的聚环糊精为核，以丙烯酰胺-丙烯酸钠无规共聚物链段、聚含氟疏水链段和聚两性多爪型疏水功能链段依次链接形成的共聚物为臂，具有优于普通聚丙烯酰胺聚合物的增黏和抗剪切性能。CN102898590A公开了一种含β-环糊精孪尾疏水缔合聚合物驱油剂及合成方法，该驱油剂由孪尾疏水单体N-烯丙基-N-十二烷基油酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸、2-O-(烯丙氧基-2-羟基丙基)-β-环糊精共聚得到，具有良好的耐温抗盐性能，能够提高原油采收率10％。随着我国很多油田进入开发后期，所遇特殊油藏越来越多，特别是高温高盐油藏已成为化学驱的主阵地。因此研发高效的耐温抗盐聚合物成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于主客体作用的四元共聚物，该四元共聚物具有较好的耐温抗盐性及抗剪切性能，符合当前高温高盐油田开采的需要，有望广泛应用于全国各大油田。本专利技术的另一目的还在于提供上述基于主客体作用的四元共聚物的制备方法，该方法原理可靠，操作简便，原料价廉易得，反应条件温和，具有广阔的市场应用前景。为达到以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案。一种基于主客体作用的四元共聚物，其结构式如下：式中x、y、m、n为单体聚合度，x为70～80％，y为15～25％，n为0.01～0.5％，m＝1-x-y-n。上述基于主客体作用的四元共聚物的制备方法，依次包括以下步骤：(1)合成N-苯乙基马来酰胺酸：称取一定量的马来酸酐溶于二氯甲烷；室温下，向马来酸酐溶液中缓慢滴加等摩尔量的β-苯乙胺；滴加完毕后继续搅拌反应1～3小时；待反应结束后，抽滤，得白色固体，用无水乙醚进行充分洗涤，50℃真空干燥，得到N-苯乙基马来酰胺酸(PEMA)。(2)合成马来酸酐改性单6-乙二胺β-环糊精：称取一定量的单6-乙二胺β-环糊精(EDA-β-CD)和马来酸酐(MAH)(摩尔比为1:1.1～1:1.3)，溶于N,N-二甲基甲酰胺中，并置于40℃下恒温反应3～6小时；待反应结束后，将反应液冷却至室温，用氯仿沉淀出产物，用丙酮和蒸馏水的混合液(体积比为10:1)进行充分洗涤，50℃真空干燥，得到马来酸酐改性单6-乙二胺β-环糊精(MAH-EDA-β-CD)。(3)合成基于主客体作用的四元共聚物：在蒸馏水中加入一定量的丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、马来酸酐改性单6-乙二胺β-环糊精(MAH-EDA-β-CD)、N-苯乙基马来酰胺酸(PEMA)，其中AM质量分数为15～25％，AA质量分数为4～5％，MAH-EDA-β-CD质量分数为0.05～0.5％，PEMA质量分数为0.2～0.5％；用氢氧化钠调节溶液pH值为7，搅拌至溶液澄清透明；通氮气15分钟除去水中的溶解氧；加入光引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐或2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，置于光引发装置下反应3～5小时，反应温度为10～30℃，得到白色胶体，即为基于主客体作用的四元共聚物。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)β-环糊精和苯环结构都能够增强聚合物分子链的刚性，使聚合物具有较强的耐温、抗盐、抗剪切性能；(2)可以形成以β-环糊精为主体、苯环为客体的主客体作用，进一步提高聚合物耐温、抗盐、抗剪切性能；(3)N-苯乙基马来酰胺酸钠溶于水，使聚合条件更加简便，共聚物驱油剂的制备方法相对简单，反应条件较为温和，具有广阔的市场应用前景。附图说明图1为N-苯乙基马来酰胺酸的核磁谱图。图2为马来酸酐改性单6-乙二胺β-环糊精的核磁谱图。图3为四元共聚物的核磁谱图。图4为聚合物黏度-浓度关系曲线。图5为聚合物黏度-温度关系曲线。图6为聚合物黏度-NaCl浓度关系曲线。图7为聚合物黏度-CaCl2浓度关系曲线。图8为聚合物黏度-剪切速率关系曲线。具体实施方式下面通过附图和实施例进一步说明本专利技术。一、基于主客体作用的四元共聚物的制备实施例1称取5g马来酸酐溶于100mL二氯甲烷；室温下向马来酸酐溶液中缓慢滴加等摩尔量的β-苯乙胺；滴加完毕后继续搅拌反应2小时；停止反应，抽滤，得白色固体，用无水乙醚进行充分洗涤，50℃真空干燥，得到N-苯乙基马来酰胺酸(PEMA)。称取5g单6-乙二胺β-环糊精(EDA-β-CD)和0.55g马来酸酐(MAH)，溶于50mLN,N-二甲基甲酰胺中，并置于40℃下恒温反应数5时；待反应结束后，将反应液冷却至室温，用氯仿沉淀出产物，用丙酮和蒸馏水的混合液(体积比为10:1)进行充分洗涤，50℃真空干燥，得到马来酸酐改性单6-乙二胺β-环糊精(MAH-EDA-β-CD)。称取10g丙烯酰胺、2.5g丙烯酸、0.05g马来酸酐改性单6-乙二胺β-环糊精、0.1gN-苯乙基马来酰胺酸，加蒸馏水搅拌，调节pH值为7，再加一定量蒸馏水，使溶液质量达到50g，搅拌至溶液澄清透明；通氮气15min，除去水中的溶解氧；加入光引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(单体总质量的0.16wt％)，置于光引发装置下，反应4小时。实施例2马来酸酐改性单6-乙二胺β-环糊精、N-苯乙基马来酰胺酸的合成如实施例1。称取10g丙烯酰胺、2.5g丙烯酸、0.1g马来酸酐改性单6-乙二胺β-环糊精、0.2gN-苯乙基马来酰胺酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于主客体作用的四元共聚物，其结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于主客体作用的四元共聚物，其结构式如下：式中x、y、m、n为单体聚合度，x为70～80％，y为15～25％，n为0.01～0.5％，m＝1-x-y-n。2.如权利要求1所述的基于主客体作用的四元共聚物的制备方法，依次包括以下步骤：(1)合成N-苯乙基马来酰胺酸：称取马来酸酐溶于二氯甲烷，向马来酸酐溶液中缓慢滴加等摩尔量的β-苯乙胺；搅拌反应1～3小时；待反应结束后，抽滤，得白色固体，用无水乙醚洗涤，50℃真空干燥，得到N-苯乙基马来酰胺酸；(2)合成马来酸酐改性单6-乙二胺β-环糊精：称取单6-乙二胺β-环糊精和马来酸酐，其摩尔比为1:1.1～1:1.3，溶于N,N-二甲基甲酰胺中，置于40℃下恒温反应3～6小时；待反应结束后，将反应液冷却至室温，用氯仿沉淀出产物，用丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：任强，李勇明，江有适，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51