一种水溶性聚合物阻垢剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种水溶性聚合物阻垢剂及其制备方法和应用，所述聚合物阻垢剂结构通式如下：式中，m,n,p分别为1～10中的任一整数。本发明专利技术以衣康酸、马来酸为聚合单体，将大量羧基引入聚合物分子中，使得该聚合物具有低量高效的特点，当用量为30mg/L时，对碳酸钙的抑制率在94％左右，对硫酸钙的抑制率在85％左右，具有良好的阻钙垢性能，在油田水处理系统中具有很大的应用潜力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性聚合物阻垢剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚合物高分子及水处理
，尤其涉及一种水溶性聚合物阻垢剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着石油的不断开采，大多数油田目前都处于开发中后期。地层能量无法满足油田的正常生产，因此需要人工向地层进行注水来补充能量。油田生产废水会对环境造成严重污染。因此，在实际生产中，采出水多半是经简单工艺处理后重新注入地层。油田地层水中含有大量的结垢离子，油田注水组分更加复杂，因而注入水与地层水之间存在流体不配伍性，不相容离子之间发生反应就易造成结垢。另外油层的温度、pH值和地层压力等因素也会随着采油而发生改变，导致地层水成垢阴阳离子的溶解度降低而析出沉淀。
[0003]油田结垢问题从经济和技术两个方面均提出了巨大的挑战，为了缓解这个问题，加注化学阻垢剂是目前油田延缓或防止水垢最主流的方法。目前的商业阻垢剂存在官能团单一抑制性能不突出的问题，且在应用时需要复配使用导致成本较高。具有几个官能团的聚合物，膦酸基和羧酸基能够抑制碳酸钙的生长，因此，开发高效的防阻垢聚合物十分必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种成本较低、合成简单、阻垢能力较强的多功能低磷阻垢剂及其制备方法和应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一方面，本专利技术提供一种水溶性聚合物阻垢剂，具有如下结构通式：
[0007][0008]式中，m,n,p分别为1～10中的任一整数。
[0009]优选的，聚合物阻垢剂的数均分子量为2800
‑
4300。
[0010]第二方面，本专利技术提供了一种上述水溶性聚合物阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]按配料比向反应器中加入水、衣康酸、马来酸和次磷酸钠，调节加热温度至预设温度后滴加引发剂，引发剂滴加完毕后控制反应温度为80
‑
95℃，反应2
‑
3.5h，反应结束后冷却，得到水溶性聚合物阻垢剂。
[0012]优选的，衣康酸和马来酸的摩尔比为(0.6～1.2):1；次磷酸钠的加入量为衣康酸和马来酸总质量的5～20％。
[0013]优选的，衣康酸和马来酸的摩尔比为1:1；次磷酸钠的加入量为衣康酸和马来酸总质量的15％。
[0014]优选的，引发剂为过硫酸铵，所述过硫酸铵的加入量为衣康酸、马来酸及次磷酸钠总质量的8～14％。
[0015]优选的，过硫酸铵的加入量为衣康酸、马来酸及次磷酸钠总质量的10％。
[0016]优选的，预设的温度为79～82℃，更优选为80℃。
[0017]优选的，引发剂的滴加时间为0.5～1.5h。
[0018]优选的，反应结束后冷却，得到聚合反应产物溶液，将聚合反应产物溶液透析后，经冷冻干燥得到水溶性聚合物阻垢剂。
[0019]第三方面，本专利技术提供了上述水溶性聚合物阻垢剂在油田水处理系统中的应用。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术以衣康酸、马来酸为聚合单体，将大量羧基引入聚合物分子中，使得该聚合物具有低量高效的特点，当用量为30mg/L时，对碳酸钙的抑制率在94％左右，对硫酸钙的抑制率在85％左右，具有良好的阻钙垢性能；同时次磷酸钠在溶液聚合反应体系中，不仅向聚合物中引入膦酸基，增加其耐温性、水解稳定性，而且能够对聚合物阻垢剂有调聚作用，能够调节产物的分子量，使得聚合物的相对分子质量适中，分子链上的官能团分布合理，阻垢作用发挥到最佳。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍。
[0023]图1为本专利技术实施例3制备的水溶性聚合物阻垢剂的红外光谱图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术实施例提供一种水溶性聚合物阻垢剂，具有如下结构通式：
[0026][0027]式中，m,n,p分别为1～10中的任一整数。
[0028]本专利技术还提供一种上述水溶性聚合物阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：
[0029]在空气条件下，向反应器中加入衣康酸和适量水，升温至60℃，均匀搅拌加热溶解后加入马来酸，衣康酸和马来酸的摩尔比为0.6～1.2:1；待马来酸全部溶解后加入次磷酸钠，次磷酸钠的加入量为衣康酸和马来酸总质量的5％～20％。单体全部溶解完全后升温至
79～82℃后滴加过硫酸铵引发剂，在0.5
‑
1.5h滴加完毕，过硫酸铵的加入量为衣康酸、马来酸及次磷酸钠总质量的8％～14％，然后控制反应温度为80
‑
95℃，反应2
‑
3.5h，反应结束后冷却，得到聚合反应产物溶液，将聚合反应产物溶液透析除去未反应的小分子单体，经冷冻干燥得到水溶性聚合物阻垢剂。
[0030]作为本专利技术的一些优选实施方案，衣康酸(IA)和马来酸(MA)的摩尔比为1:1，次磷酸钠的加入量为衣康酸和马来酸总质量的15％，过硫酸铵的加入量为衣康酸、马来酸及次磷酸钠总质量的12％，滴加时间为1h，聚合反应温度为90℃，反应3h。
[0031]本专利技术采用过硫酸铵
‑
次磷酸钠氧化还原类引发体系，通过水溶液自由基共聚，得到水溶性聚合物阻垢剂，所涉及的反应机理为：
[0032]烯烃类单体均含有碳碳双键，在发生聚合时，衣康酸和马来酸的碳碳双键发生断裂，然后进行链式聚合，过硫酸铵引发剂变为活性中心，然后活性中心同衣康酸、马来酸单体发生加成反应，另外次磷酸钠既是还原剂又作为单体连接在聚合物中，再形成一个新的活性中心，如此往复实现链增长。反应式如下：
[0033][0034]为使本专利技术实施目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
[0035]实施例1
[0036]一种水溶性聚合物阻垢剂，其结构式为：
[0037][0038]制备方法包括以下步骤：
[0039]在配有回流冷凝器、温度计和搅拌子装置的三口烧瓶内，加入衣康酸和一定量的
去离子水，60℃下搅拌溶解；然后加入马来酸，搅拌溶解。衣康酸和马来酸的摩尔比为0.6:1，去离子水的加入量为衣康酸与马来酸总质量的1.2倍。然后加入相当于衣康酸和马来酸总质量5％的次磷酸钠，水浴加热至80℃后滴加相当于衣康酸、马来酸和次磷酸钠总质量的8％的过硫酸铵引发剂，滴加时间为0.5h。滴加完毕后，将水浴温度保持80℃继续反应2h，然后冷却到室温，得到浅黄色聚合物阻垢剂溶液，冷却称重后通过2000Da透析膜除去未反应单体，冷冻干燥4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性聚合物阻垢剂，其特征在于，具有如下结构通式：式中，m,n,p分别为1～10中的任一整数。2.根据权利要求1所述的一种水溶性聚合物阻垢剂，其特征在于，所述聚合物的数均分子量为2800
‑
4300。3.根据权利要求1所述的一种水溶性聚合物阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配料比向反应器中加入水、衣康酸、马来酸和次磷酸钠，调节加热温度至预设温度后滴加引发剂，引发剂滴加完毕后控制反应温度为80
‑
95℃，反应2
‑
3.5h，反应结束后冷却，得到所述水溶性聚合物阻垢剂。4.根据权利要求3所述的一种水溶性聚合物阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述衣康酸和马来酸的摩尔比为(0.6～1.2):1；所述次磷酸钠的加入量为衣康酸和马来酸总质量的5～20％。5.根据权利要求4所述的一种水溶性聚合物阻垢剂的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张煜，马文涛，
申请(专利权)人：湖北民族大学，
类型：发明
国别省市：