一種丙烯酰胺單體及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種丙烯酰胺單體及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著我國油田開發的不斷深入，采出液中含水率逐漸上升，部分油田綜合 含水率甚至達到90%以上。為進一步提高原油采收率，聚合物驅油、二元復合驅油（堿-聚 合物）、三元復合驅油（堿-表面活性劑-聚合物）等三次采油技術先后在大慶、遼河、大 港、勝利等東部主力油田得到了廣泛的應用，并且取得了顯著的增油降水效果和良好的經 濟社會效益。聚合物驅油技術以提高注入驅替相粘度、改善油藏流體中油水流度比為手段， 從而達到擴大波及體積、提高油藏采收率的目的。目前三次采油所用的聚合物主要是部分 水解聚丙烯酰胺，但由于部分水解聚丙烯酰胺（HPAM)在實際應用中出現不少缺點：1、分子 量高的聚合物溶解慢，且易發生剪切降解；2、羧基對鹽極為敏感，存在高價離子時易沉淀， 在高礦化度地層常發生相分離，影響驅油效果；3、耐溫性差，高溫下會發生明顯分子鏈的斷 鏈，引起其粘度大幅度降低，因而不適應高溫油藏等。
【發明內容】
[0003] 本發明針對上述缺點，提供一種用于制備耐溫抗鹽聚合物的功能性單體化合物 (即本發明的丙烯酰胺單體）及其制備方法，該功能性單體化合物能夠與丙烯酰胺共聚從 而提高聚丙烯酰胺的耐溫、抗鹽性能。
[0004] 為了實現上述目的，本發明提供了一種丙烯酰胺類單體，其中，該單體為式（1)所 示結構的化合物，
[0005]
[0006] 式⑴中，心和心各自獨立地為氫或C1-C4的烷基，D為H、Na和K中的至少一種。
[0007] 本發明還提供了上述丙烯酰胺類單體的制備方法，其中，該方法包括：在溫度 為-5°C至50°C的條件下，在吸水劑的存在下，將式（3)所示結構的化合物與丙烯腈和磺化 劑反應2-16小時，
[0008]
[0009] 其中，RA和RB各自獨立地為氫或C1-C4的烷基。
[0010] 根據本發明的丙烯酰胺類單體，其既有環狀結構又有雙鍵結構和親水性的磺酸 基，它可以自聚，也可以與丙烯酰胺共聚，使所獲得的聚丙烯酰胺溶液具有優良的抗溫、耐 鹽性能，并能夠使得到聚丙烯酰胺作為高溫高鹽油藏三次采油驅油劑。
[0011] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0012] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0013] 圖1是實施例1得到的式（2)所示結構的化合物的紅外光譜圖。
【具體實施方式】
[0014] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0015] 本發明提供了一種丙烯酰胺類單體，其中，該單體為式（1)所示結構的化合物，
[0016]
[0017] 式⑴中，心和心各自獨立地為氫或C1-C4的烷基，D為H、Na和K中的至少一種。
[0018] 本發明中，所述C1-C4的烷基的實例可以包括：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁 基、仲丁基、異丁基和叔丁基。
[0019] 優選地，RA和RB各自獨立地為氫或C1-C3的烷基；更優選地，RA和RB各自獨立地 為氫或甲基；進一步優選地，ra和rb均甲基。
[0020] 在本發明中，式（1)所示結構的化合物特別優選為式（2)所示結構的化合物，
[0021]
[0022] 本發明還提供了上述丙烯酰胺類單體的制備方法，其中，該方法包括：在溫度 為-5°C至50°C的條件下，在吸水劑的存在下，將式（3)所示結構的化合物與丙烯腈和磺化 劑反應2-16小時，
[0023]
[0024] 其中，RA和RB各自獨立地為氫或C1-C4的烷基。
[0025] 在本發明中，為了獲得高收率的式（1)所示結構的丙烯酰胺類單體，優選的情況 下，RA和RB各自獨立地為氫或C1-C3的烷基；更優選地，RA和RB各自獨立地為氫或甲基；更 進一步優選地，RA和RB均為甲基。
[0026] 根據本發明，本發明對磺化劑的種類沒有特別的要求，現有技術中各種磺化劑均 可以實現本發明的目的，考慮到具有強酸性和強氧化性的磺化劑可以提高反應的產率，優 選地，所述磺化劑為濃度98-112重量％的硫酸或發煙硫酸。
[0027] 根據本發明，所述吸水劑為醋酸酐、五氧化二磷和對甲苯磺酸中的一種或多種；優 選為醋酸酐。
[0028] 根據本發明，為了得到高收率的丙烯酰胺類單體，優選情況下，所述反應包括依次 進行的兩個階段：第一階段為在溫度為_5°C至10°C的條件下，將式（3)所示結構的化合物 與丙烯腈、吸水劑和磺化劑進行接觸；第二階段為將接觸后的產物，繼續在15-50°C的條件 下反應0. 5-12小時。
[0029] 在本發明中，在式（3)所示結構的化合物與丙烯腈和磺化劑反應之后，得到的式 (1)所示結構的丙烯酰胺類單體中，D為氫，本領域的技術人員可以知曉的是，當D為氫時， 所述丙烯酰胺單體的酸性較強，在聚合過程中容易對聚合釜造成腐蝕，需要對產物進行中 和。
[0030] 因此，優選情況下，所述方法還包括在式（3)所示結構的化合物與丙烯腈和磺化 劑反應之后，將得到的反應產物與無機堿性化合物反應，生成相應的堿金屬鹽。
[0031] 在本發明中，所述無機堿性化合物優選為氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉中的一種 或多種，進一步優選為氫氧化鈉。
[0032] 根據本發明，本發明對式（3)所示結構的化合物、丙烯腈與磺化劑摩爾比沒有特 別地限定，只要能實現得到式（1)所示結構的丙烯酰胺類單體即可，優選情況下，式（3) 所示結構的化合物、丙烯腈與磺化劑摩爾比為1 :5-20 :0.8-1. 2,進一步優選為1 :6-10 : 0. 9-1. 1〇
[0033] 根據本發明，所述吸水劑的用量可以根據式（3)所示結構的化合物用量來選擇。 優選的情況下，所述吸水劑的用量為式（3)所示結構的化合物用量的10-50重量％，更優選 為15-40重量％，進一步優選為16-21重量％。
[0034] 在本發明中，為了使本發明所述丙烯酰胺類單體易于儲存，優選情況下，所述方法 進一步包括將上述反應所得產物進行過濾、洗滌和烘干。
[0035] 所述過濾、洗滌和烘干為本領常規的方法，在此不再贅述。
[0036] 根據本發明的優選實施方式，本發明所述丙烯酰胺類單體的制備方法可以包括以 下步驟：在攪拌狀態下，在溫度為_5°C至10°C下，將磺化劑緩慢加入到式（3)所示結構的化 合物、丙烯腈和吸水劑的混合物中，磺化劑添加完畢后，繼續在溫度為_5°C至1(TC下攪拌 10-60分鐘；然后，升溫至15-50°C，并在該溫度下繼續攪拌0. 5-12小時；接著，將反應產物 進行過濾，得到粗產品，并用丙酮或乙醚將粗產品洗滌2-3次，真空干燥得到目標產物。
[0037] 根據本發明，通過使用本發明式（1)所示結構的丙烯酰胺類單體，能夠提高聚丙 烯酰胺溶液的抗溫、耐鹽性能。作為聚丙烯酰胺的制備方法沒有特別的限定，可以采用本領 域常規的制備方法和條件，例如，可以通過下述方法進行制備：即，在溶液聚合反應條件下， 在引發劑存在下，使一種單體混合物在水中進行聚合反應，其特征在于，所述單體混合物含 有單體E、單體F和單體G，所述單體E為具有式（4)所示結構的單體，所述單體F為具有式 (5)-式（8)所示結構的單體中的至少一種，所述單體G為具有式（1)所示結構的單體，且所 述單體E、所述單體F和所述單體G的摩爾比為1 :0. 005-2 :0. 001-1，
[0039]其中，R/、R2'、R4'、R5'、R6'、R/、R1(/、RA 和RB 各自獨立地為氫或C1-C4 的烷基， R3'為C1-C14的亞烷基；V和V各自獨立地為C1-C4的烷基，M4和D各自獨立地為H、Na 和K中的至少一種。
[0040] 優選地，1?1'、1?2'、1?4'、1?5'、1? 6'、1?7'、1?1。'、1^和私各自獨立地為氫或(：1-