一種多功能離子締合型乳液及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種乳液在石油和水處理領域有著廣泛的應用，是具備多功能用途的 液體，根據乳液分子獨特設計結構、使其具有正負陰陽尚子特性、靜電引力特性、液體分子 的締合作用、及其由靜電力促使締合加強的特性，通過一定的分子鏈組串聯成四位為一體 性能的液體，使乳液凸顯出了超強的結構性能，在外觀表現出抗鹽耐溫，結構物理力增粘， 絮凝吸附性好，液態結構流的流變性能，在應用領域可作為水處理絮凝劑，鉆井液抗濾失 劑、驅油劑、壓裂增產攜砂劑等多用途助劑。
【背景技術】
[0002] 現行的石油和水領域內使用的絮凝劑、抗濾失劑、驅油劑、壓增產裂攜砂劑等大多 數是固體狀或高低聚合乳液，現行的固態物質或乳液大多數有以下幾點弊端。第一：現有的 絮凝劑、抗濾失劑、驅油劑、壓增產裂攜砂劑一大多數靠有機物質的分子量或一些獨特的化 學集團來發揮相應的作用，使上述化學劑在性能上顧此失彼。無法全面優越的滿足使用性 能上的要求。第二：靠分子量聚合式生產無疑給產品增加了成本。第三：固體狀物質或大多 數高分子乳液速溶性不好，使用不方便。因此開發一種能在廣泛領域適用，同時又兼有多功 能速效液體成為石油和水領域的課題，以便給工業生產和使用帶來很大的便利。這無疑要 求在性能上同時滿足抗鹽耐溫，結構物理力增粘，絮凝，具有液態結構流體的流變性。如何 滿足上述要求成為科研人員研宄關注的焦點，在吸收對常規有益經驗和突破常規弊病束縛 的科技理念下，設計一種帶有負電荷的陰離子、正電荷的陽離子、帶有締合作用功能集團， 以一定的分子鏈結合為具有獨特分子結構的液體，這種帶有離子和特殊功集團能在高礦化 度的環境中顯現出其正負離子的靜電力、締合基團的締合力和屏蔽作用使液體具有抗鹽 增粘的結構流體等性能，免受使用環境礦化度、酸堿性、溫度和剪切的干擾，這就要求抗濾 失劑、驅油劑、壓增產裂攜砂劑所必須具備該特性。同時液體具有的正負電荷的吸附和架橋 作是水處理劑，絮凝劑的具備的良好性能，所以研發的多功能離子締合型乳液具有鮮明和 先進的時代課題。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種具備多功能用途的液體，根據乳液分子結構上設計的正 負離子靜電引力促合分子鏈中的締合作用為三位一體性能的液體，使乳液凸顯出了超強的 結構性能，在外觀表現出抗鹽耐溫，增粘，絮凝，具有液態結構流體流變性能，本發明的另一 個目的在于提供一種具備多功能用途液體的方法。
[0004] 本發明是由丙烯酰胺（AM)、功能單體十六或十八烷基二甲基稀丙基氯化銨（C (16/18)DMAAC)、丙烯酸鈉（NaAA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉（NaAMPS)、小陽子單體二甲 基二烯丙基氯化錢（DMDAAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化按（DMC)、丙烯酰氧乙基三甲 基氯化銨（DAC)等五種單體共聚而成。其中，功能單體十六烷基二甲基稀丙基氯化銨、十八 烷基二甲基稀丙基氯化銨、本發明的各單體與水的重量百分比組成為：
[0005] (1)丙烯酰胺、丙烯酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、功能單體、小陽子五種 單體按照下述比例進行配比；
[0006] (2)0. 01至0. 1量％的功能單體為十六或十八烷基二甲基稀丙基氯化銨（C (16/18) DMAAC)或其中一種或某兩種混合使用；
[0007] (3) 10至20重量％的丙烯酰胺；
[0008] (4) 5至10重量％的丙烯酸鈉。
[0009] (5)0. 5至5重量％ 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉
[0010] (6) 5至15重量％小陽子二甲基二烯丙基氯化錢（DMDAAC)、甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化按（DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC)中的一種。
[0011] 一種生產上述稠化劑的方法，其包括如下步驟：
[0012] (1)丙烯酰胺、丙烯酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、功能單體、小陽子五種 單體按照比例進行配比；
[0013] (2)將上述配比好的單體在蒸餾水中進行溶液配制成水相，使溶液的pH值在7以 上；
[0014] (3)將有機溶劑煤油，復合非離子乳化劑在攪拌鍋內以100-600轉/分速度攪拌 10-45分鐘，形成穩定乳液，作為油相，所述溫度為25-50度；
[0015] (4)在300轉/分鐘的轉速下將水相緩慢加入油相，保持30-60度的恒溫環境；沖 氮除氧10-40分鐘。
[0016] (5)以上水乳液在氮氣保護下用引發劑引發產生自由基使上述單體聚合，成為多 功能離子締合型乳液。
[0017] 用小陽離子單體DAC和功能單體C16DMAC為例說明形成的多功能離子締合型乳液 分子模型如下式：
[0018]
【主權項】
1. 一種多功能離子締合型乳液，其特征在于：由丙烯酰胺（AM)，功能單體十六或十八 烷基二甲基稀丙基氯化銨（C (16/18)DMAAC)，丙烯酸鈉（NaAA)，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 鈉（NaAMPS)，小陽子單體二甲基二烯丙基氯化錢（DMDAAC)，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化 按（DMC)，丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC)等選其一，共五種單體通過乳液共聚而成。其 中乳液由水、有機液體、非離子型乳化劑通過攪拌而成。
2. 如權利要求1所述的有機液體為可以為脂肪族、脂環族、芳香族化合物或其混合物， 常用的有正己烷、正辛烷、白油、煤油、汽油等。
3. 如權利要求1所述的非離子型乳化劑為Span、Tween和OP系列任選兩種或三種復 合而成，其復合后乳化劑量比為（10?3) : (3?I) : (1?0.3)。
4. 如權利要求1所述的多功能離子締合型乳液，其特征在于：在共聚過程中各單體與 乳液的重量配比為： (1) 0. 01至0. 3量％的功能單體為十六或十八烷基二甲基稀丙基氯化銨（C (16/18) DMAAC)或其中一種或某兩種混合使用； (2) 10至20重量％的丙烯酰胺； (3) 5至10重量％的丙烯酸鈉； (4) 0. 2至5重量％ 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉； (5) 5至15重量％小陽子二甲基二烯丙基氯化錢（DMDAAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化按（DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC)中的一種； (6) 余量為乳液。其中水：有機液體：非離子乳化劑為（10-20) : (10-25) : (2-8)。·
5. -種生產權利要求1所述多功能離子締合型乳液的方法，其包括如下步驟： (1) 選定丙烯酰胺、丙烯酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、小陽子單體、功能單體 五種單體按照一定比例進行配比； (2) 選定水、有機液體例如煤油，復合非離子乳化劑例如Span65與Tween65,按一定的 比例配比生成。
6. 如按權利1要求的多功能離子締合型乳液的制備方法： (1) 上述五種單體按權利4要求的配比溶于蒸餾水中，調節pH值至6-9,作為水相； (2) 按權利4的要求稱取有機溶劑煤油，復合非離子乳化劑在攪拌鍋內以100-600轉/ 分速度攪拌10-45分鐘，形成穩定乳液，作為油相； (3) 在300轉/分鐘的轉速下將水相緩慢加入油相，保持30-60度的恒溫環境，在氮氣 保護下加入〇. 15%引發劑，持續反應4-6小時，形成多功能離子締合型乳液。
7. 如權利要求5中所述，其復合非離子型乳化劑由SparuTween和OP三種一種或兩種 或三種復合而成，并要求其比例（10?3) : (3?I) : (1?0.3)之間。
8. 如權利要求6所述的方法其乳化和反應過程的攪拌速度在100-600轉/分。
9. 如權利要求6所述的方法，其特征在于：所述引發劑水溶性引發劑氧化還原體系或 油溶性體系偶氮體系或水溶復合油溶體系，其中氧化體系有過硫酸鹽或過氧化物與亞硫酸 氫鈉或過氧化二苯甲酰PO與過氧化苯甲酸叔丁酯P復合引發體系，油溶體系有偶氮類化合 物如偶氮二異丁腈，其中水溶性體系中還原劑也可用有機胺類、低價金屬還原劑等，所述引 發劑也可以由上述催化劑類型中的兩種或更多種催化劑組成。
10. 如權利要求3所述的方法，其特征在于：引發劑的量為單體重量的0. 0003-5%。
【專利摘要】本發明展示出一種多功能離子締合型乳液及其制備方法，該離子型乳液是帶有兩種酸性基團的陰離子和帶有兩種堿性陽離子基團的物質反應而成。其獨特的分子結構設計并結合乳液的優異性能，使該多功能離子型締合乳液具有以下特性，離子電荷性、靜電力復合締合力的力學性，離子型乳液的速溶性。使其在外觀表現出抗電介質，耐溫耐剪切，良好的絮凝和吸附作用。可作為絮凝劑，抗濾失劑，壓裂增產攜砂劑使用。
【IPC分類】C08F220-58, C08F226-02, C08F220-56, C08F220-06, C08F220-34
【公開號】CN104558401
【申請號】CN201310480327
【發明人】不公告發明人
【申請人】郭保祥
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月14日