專利名稱：納微米水溶性微凝膠驅(qū)油材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水溶性功能高分子納微米材料領(lǐng)域，特別涉及納微米寬尺寸范圍水溶性微凝膠驅(qū)油材料，及采用反相乳液熱聚合法制備穩(wěn)定納微米寬尺寸范圍水溶性微凝膠驅(qū)油材料的方法。
背景技術(shù)：
水溶性高分子微凝膠型調(diào)剖堵水劑作為一種能有效提高石油采出率的新型材料，近年來已在我國(guó)大部分油田開始應(yīng)用。目前，這種微粒狀水溶性交聯(lián)聚合物材料的制備方法主要有三種(1)在線交聯(lián)聚合，即聚合物/交聯(lián)劑稀溶液在注入的地層中現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生內(nèi)交聯(lián)，形成微凝膠。例如部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)/金屬離子Al3+，Cr3+，甲醛等交聯(lián)劑，在合適條件下，可在較長(zhǎng)時(shí)期保持流動(dòng)性和注入能力，從而可調(diào)節(jié)油藏深部滲透率。但這種反應(yīng)方式受地層和雜質(zhì)的影響，易發(fā)生吸附分離，絮凝沉淀等作用使體系失效。同時(shí)，又因稀釋液注入量大，能耗高，在實(shí)際應(yīng)用中存在不少困難。(2)地面交聯(lián)體系，即利用聚合物與交聯(lián)劑在地面進(jìn)行預(yù)交聯(lián)，所制備的凝膠具有良好的可靠性。但是，由于體系粘度很大，不能進(jìn)入地層深部，一般只能用于近井調(diào)剖或者堵水。而且，由于地層剪切，凝膠顆粒尺寸會(huì)越來越小，最后失去封堵的效果。(3)預(yù)交聯(lián)聚合，即單體/交聯(lián)劑采用合適的聚合條件進(jìn)行交聯(lián)聚合，形成一定尺寸的微凝膠。這種方法可以根據(jù)實(shí)際油田的地層結(jié)構(gòu)和滲水通道的狀況，通過聚合控制微凝膠的結(jié)構(gòu)、形態(tài)來滿足實(shí)際的堵水調(diào)剖需要。(In-Depth Colloidal Dispersion Gels Improve Oil RecoveryEfficiency用膠體分散凝膠深部調(diào)驅(qū)以提高石油采收率Mark.J.C.，Smith J.E.，SPE 27780.527～539，1994；低濃度部分水解聚丙烯酰胺與檸檬酸鋁交聯(lián)體系流變性研究孫愛軍，吳肇亮，林梅欽，李明遠(yuǎn)，石油大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版2004，28(5)65～69)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是提供納微米寬尺寸范圍水溶性微凝膠驅(qū)油材料。
本發(fā)明的另一目的是提供采用反相乳液熱聚合法制備納微米寬尺寸范圍水溶性微凝膠驅(qū)油材料的方法，該方法具有操作簡(jiǎn)單，一次聚合即可制備出粒徑分布從幾十納米到幾微米的微凝膠顆粒，反應(yīng)能耗低，易控制等特點(diǎn)，便于設(shè)計(jì)和合成不同尺寸和不同結(jié)構(gòu)的微凝膠驅(qū)油材料，制備出的納微米寬尺寸范圍的水溶性微凝膠驅(qū)油材料室溫下可長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，不出現(xiàn)明顯的油水分層現(xiàn)象，可以適應(yīng)不同油藏地層結(jié)構(gòu)和注入工藝的需要。
本發(fā)明采用反相乳液熱聚合方法使水溶性單體與交聯(lián)劑反應(yīng)形成具有一定彈性的類球形預(yù)交聯(lián)水溶性微凝膠聚合物。
反相乳液聚合是采用連續(xù)相為油相、分散相為水相，利用表面活性劑將單體水溶液分割包圍成若干個(gè)反應(yīng)微區(qū)的方法來制備水溶性微凝膠聚合物。一般的反相乳液聚合制備出的微凝膠體系穩(wěn)定性差，短時(shí)間內(nèi)即發(fā)生油水相分層現(xiàn)象，產(chǎn)品不能滿足油田調(diào)剖堵水材料實(shí)際注入工藝的需要。本發(fā)明的反相乳液熱聚合方法制備出的微凝膠體系在室溫條件下可以長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，而且粘度低，流動(dòng)性好，與其它交聯(lián)聚合物微凝膠相比，在油田實(shí)際應(yīng)用中，具有注入設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低、易操作，受環(huán)境溫度影響小的優(yōu)點(diǎn)。該制備方法，一次聚合即可制備出粒徑分布從幾十納米到幾微米的微凝膠顆粒，通過水解度與交聯(lián)程度的調(diào)整，可以有效地控制顆粒在水中分散膨脹后的粒徑大小，從而能夠很好的滿足較寬滲透率范圍條件下含油地層的調(diào)剖堵水需要。
本發(fā)明采用反相乳液熱聚合方法直接制備納微米寬尺寸范圍微凝膠驅(qū)油材料，通過采用丙烯酰胺/陰離子單體/第三單體合成出三元共聚物納微米寬尺寸范圍微凝膠驅(qū)油材料；采用中低溫?zé)岱纸庑鸵l(fā)劑引發(fā)；采用多種表面活性劑復(fù)配使用，這樣有利于反相乳液體系的穩(wěn)定，有利于粒徑的控制，有利于產(chǎn)物在水中具有良好的分散性。
本發(fā)明的納微米水溶性微凝膠驅(qū)油材料是不透明的反相乳液狀態(tài)，其中水相微凝膠為類球形，粒徑為50nm～2μm，它具有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，室溫25℃下粘度＜400mPa.s，靜置15天～半年無明顯油水分層現(xiàn)象，在水中同時(shí)注入水溶性表面活性劑和該材料，可直接快速分散，充分分散膨脹后的微凝膠顆粒粒徑為100nm～20μm。
本發(fā)明的納微米水溶性微凝膠驅(qū)油材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，該驅(qū)油材料由丙烯酰胺(AM) 10～30％水溶性陰離子單體 0.1～20％第三單體(M3) 0.1～10％表面活性劑1～15％溶劑1(油相) 20～60％溶劑2(油相) 0.1～0.5％去離子水 20～35％及占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.01～10％的交聯(lián)劑，和占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.1～1.0％的熱引發(fā)劑組成。
本發(fā)明的采用反相乳液熱聚合法制備納微米水溶性微凝膠驅(qū)油材料的方法包括以下步驟，以質(zhì)量百分比計(jì)，(1)單體溶液配制將占反應(yīng)體系10～30％的丙烯酰胺溶入占反應(yīng)體系20～35％的去離子水中，攪拌使之溶解后，加入占反應(yīng)體系0.1～20％的水溶性陰離子單體，再加入占反應(yīng)體系0.1～10％的第三單體，待完全溶解后，再加入占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.1～10％的交聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，采用1wt％NaOH水溶液將溶液調(diào)整至pH＝7。
(2)反相乳液體系配制將占反應(yīng)體系1～15％的表面活性劑溶入占反應(yīng)體系20～60％的溶劑1中，待充分分散溶解均勻后，將步驟(1)的單體水溶液緩慢加入，充分?jǐn)嚢瑁纯傻玫讲煌该鞯姆聪嗳橐壕酆戏磻?yīng)體系。
(3)熱聚合反應(yīng)將占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.1～1.0％的熱引發(fā)劑用占反應(yīng)體系0.1～0.5％的溶劑2溶解后，加入到步驟(2)的反相乳液體系中，攪拌均勻后，通入惰性氣體1小時(shí)以上，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使反應(yīng)在脫氧條件下進(jìn)行，緩慢升溫至45℃～65℃，并保持5～8小時(shí)，反應(yīng)體系始終保持不透明乳液狀態(tài)，其中水相微凝膠為類球形，粒徑為50nm～2μm。
本發(fā)明的納微米水溶性微凝膠驅(qū)油材料在使用時(shí)，在水中同時(shí)注入水溶性表面活性劑和納微米水溶性微凝膠驅(qū)油材料，可直接快速分散，充分分散膨脹后的納微米水溶性微凝膠驅(qū)油材料的水相微凝膠顆粒粒徑為100nm～20μm。
本發(fā)明采用反相乳液熱聚合方法合成的微粒狀水溶性微凝膠是一類交聯(lián)的三元共聚物，它含有非離子水溶性單體、水溶性陰離子單體和第三單體(M3)，其中第三單體(M3)可按不同需要選擇各種各樣的單體賦予產(chǎn)物新的性質(zhì)和功能，在聚合反應(yīng)體系中第三單體占單體總質(zhì)量的10～50％，優(yōu)選30～40％。非離子水溶性單體和水溶性陰離子單體占有的比例不低于單體總質(zhì)量的50％，一般情況下應(yīng)控制在單體總質(zhì)量的70％以上。
所述的非離子水溶性單體是丙烯酰胺(AM)。
所述的水溶性陰離子單體選自丙烯酸、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉中的一種或一種以上的混合物等。
所述的第三單體(M3)選自丙烯酰胺衍生物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、N-乙烯基吡啶鹽、N-乙烯基吡咯烷酮中的一種或一種以上的混合物等。
所述的丙烯酰胺衍生物選自N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-丁基丙烯酰胺、N-羥乙基丙烯酰胺中的一種或一種以上的混合物等。
所述的丙烯酸酯選自丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、β-胺基乙基丙烯酸酯、N，N-二甲胺基乙基丙烯酸酯、N，N-二甲胺基乙基丙烯酸硫酸鹽、N，N-二甲胺基乙基丙烯酸鹽酸鹽、N，N-二甲胺基乙氧基丙烯酸酯、N，N-二甲胺基乙氧基丙烯酸鹽酸鹽中的一種或一種以上的混合物等。
所述的甲基丙烯酸酯是甲基丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。
本發(fā)明中選擇的交聯(lián)劑是采用雙官能團(tuán)或多官能團(tuán)水溶性交聯(lián)劑，如N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨、聚乙二醇雙丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一種或一種以上的混合物等。用量在0.1％～10％。
本發(fā)明的反相乳液熱聚合體系，連續(xù)油相介質(zhì)(溶劑1)可選用脂肪烴、各種型號(hào)溶劑油或芳烴中的一種或一種以上的混合物等，其比例一般為20～60％(質(zhì)量百分濃度)，尤以30～50％為佳。
所述的脂肪烴選自辛烷、癸烷、環(huán)己烷中的一種或一種以上的混合物等。
所述的溶劑油選自煤油、白油、柴油、汽油、石腦油中的一種或一種以上的混合物等。
所述的芳烴選自苯、甲苯、二甲苯中的一種或一種以上的混合物等。
本發(fā)明中溶解熱引發(fā)劑的溶劑(溶劑2)可選用芳烴，如苯、甲苯、二甲苯中的一種或一種以上的混合物等。
本發(fā)明中的表面活性劑為司班(Span)系列、吐溫(Tween)系列、聚氧化乙烯蓖麻油(EL)系列、琥珀酸雙異辛酯磺酸鹽(AOT)、十二烷基磺酸鈉(SDS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)中的一種或一種以上的混合物等。表面活性劑的親油—親水平衡(HLB)應(yīng)＜9，尤以6～8為佳。但根據(jù)不同的單體和油相組合的性質(zhì)可以變動(dòng)，以獲得最佳穩(wěn)定的反相乳液聚合體系。表面活性劑的用量一般為1～15％，尤以5～10％為佳。
所述的司班(Span)系列選自司班-60、司班-65、司班-80、司班-85中的一種或一種以上的混合物等。
所述的吐溫(Tween)系列選自吐溫-20、吐溫-40、吐溫-60、吐溫-80、吐溫-61、吐溫-81、吐溫-65、吐溫-85中的一種或一種以上的混合物等。
所述的聚氧化乙烯蓖麻油(EL)系列選自EL-10、EL-20、EL-30、EL-40、EL-60、EL-80、EL-90中的一種或一種以上的混合物等。
本發(fā)明采用的熱引發(fā)劑屬于單組分熱裂解油溶型引發(fā)劑，選自安息香、安息香醚類衍生物、羥基或胺基取代的苯乙酮衍生物、有機(jī)過氧化物、雙偶氮引發(fā)劑中的一種或一種以上的混合物等。熱引發(fā)劑用量為總單體量的0.1％～1.0％。
所述的安息香醚類衍生物選自安息香甲醚、安息香乙醚、安息香雙甲醚(I-651)中的一種或一種以上的混合物等。
所述的羥基或胺基取代的苯乙酮衍生物選自1-羥基環(huán)己基苯基甲酮(I-184)、2-甲基-1-[4-(甲基硫代苯基)-2-嗎啉代丙酮(I-907)、4-(2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基-2-甲基丙基)酮(I-2959)、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮(D-1173)中的一種或一種以上的混合物等。
所述的有機(jī)過氧化物選自過氧化苯甲酰(BPO)，過氧化二異丙苯，過氧化苯甲酰叔丁酯中的一種或一種以上的混合物等。
所述的雙偶氮引發(fā)劑是偶氮二異丁腈(AIBN)或偶氮二異丁脒鹽酸鹽(AIBA)。
所述的惰性氣體是氮?dú)狻鍤?、氦氣等?br> 本發(fā)明采用反相乳液熱聚合法直接制備納微米寬尺寸水溶性微凝膠的工藝，具有反應(yīng)易于控制、生產(chǎn)效率高、能耗低、反應(yīng)體系穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、粒徑大小容易控制等特點(diǎn)。在本發(fā)明體系中，產(chǎn)物反相乳液水相凝膠粒徑控制在50nm～2μm，它具有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，室溫25℃粘度＜400mPa.s，25℃下靜置15天～半年無明顯油水分層現(xiàn)象，在水中同時(shí)注入水溶性表面活性劑和該材料，可直接快速分散，充分分散膨脹后的微凝膠顆粒粒徑為100nm～20μm。作為驅(qū)油的材料，它們具有良好的流動(dòng)性和注入性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)單體溶液配制將占反應(yīng)體系27％的丙烯酰胺溶入占反應(yīng)體系28％的去離子水中，攪拌使之溶解后，加入占反應(yīng)體系0.5％的丙烯酸鈉，再加入占反應(yīng)體系0.1％的N-乙烯基吡咯烷酮，待完全溶解后，再加入占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.01％的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，采用1％NaOH水溶液將溶液調(diào)整至pH＝7。
(2)反相乳液體系配制將占反應(yīng)體系9％的表面活性劑(司班-806％，吐溫-603％)溶入占反應(yīng)體系35％的柴油中，待充分分散溶解均勻后，將步驟(1)的單體水溶液緩慢加入，充分?jǐn)嚢?，即可得到不透明的反相乳液聚合反?yīng)體系。
(3)熱聚合反應(yīng)將占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.1％的偶氮二異丁腈(AIBN)用占反應(yīng)體系0.4％的甲苯溶解后，加入到步驟(2)的反相乳液體系中，攪拌均勻后，通入氮?dú)?小時(shí)以上，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使反應(yīng)在脫氧條件下進(jìn)行，緩慢升溫至50℃，并保持7小時(shí)，反應(yīng)體系始終保持不透明乳液狀態(tài)，其中水相微凝膠為類球形，粒徑范圍50nm～2μm，室溫25℃粘度350mPa.s，25℃下靜置3個(gè)月無明顯油水分層現(xiàn)象，在水中同時(shí)注入水溶性表面活性劑和該材料，可直接快速分散，充分分散膨脹后的微凝膠顆粒粒徑范圍為100nm～20μm。
實(shí)施例2(1)單體溶液配制將占反應(yīng)體系20％的丙烯酰胺溶入占反應(yīng)體系30％的去離子水中，攪拌使之溶解后，加入占反應(yīng)體系1％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉，再加入占反應(yīng)體系0.5％的N-羥乙基丙烯酰胺，待完全溶解后，再加入占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.1％的二烯丙基二甲基氯化銨，充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，采用1％NaOH水溶液將溶液調(diào)整至pH＝7。
(2)反相乳液體系配制將占反應(yīng)體系11％的表面活性劑(司班-856％，EL-405％)溶入占反應(yīng)體系20％的柴油和17％的白油混合溶劑中，待充分分散溶解均勻后，將步驟(1)的單體水溶液緩慢加入，充分?jǐn)嚢?，即可得到不透明的反相乳液聚合反?yīng)體系。
(3)熱聚合反應(yīng)將占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.5％的偶氮二異丁腈(AIBN)用占反應(yīng)體系0.5％的苯溶解后，加入到步驟(2)的反相乳液體系中，攪拌均勻后，通入氮?dú)?小時(shí)以上，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使反應(yīng)在脫氧條件下進(jìn)行，緩慢升溫至55℃，并保持6小時(shí)，反應(yīng)體系始終保持不透明乳液狀態(tài)，其中水相微凝膠為類球形，粒徑為50nm～1μm，室溫25℃粘度300mPa.s，25℃下靜置5個(gè)月無明顯油水分層現(xiàn)象，在水中同時(shí)注入水溶性表面活性劑和該材料，可直接快速分散，充分分散膨脹后的微凝膠顆粒粒徑為100nm～5μm。
實(shí)施例3(1)單體溶液配制將占反應(yīng)體系25％的丙烯酰胺溶入占反應(yīng)體系26％的去離子水中，攪拌使之溶解后，加入占反應(yīng)體系5％的烯丙基磺酸鈉，再加入占反應(yīng)體系3％的β-胺基乙基丙烯酸酯，待完全溶解后，再加入占反應(yīng)單體總質(zhì)量1％的聚乙二醇雙丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，采用1％NaOH水溶液將溶液調(diào)整至pH＝7。
(2)反相乳液體系配制將占反應(yīng)體系10.7％的表面活性劑(司班-607％，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)3.7％)溶入占反應(yīng)體系30％的煤油中，待充分分散溶解均勻后，將步驟(1)的單體水溶液緩慢加入，充分?jǐn)嚢?，即可得到不透明的反相乳液聚合反?yīng)體系。
(3)熱聚合反應(yīng)將占反應(yīng)單體總質(zhì)量1％的偶氮二異丁脒鹽酸鹽(AIBA)用占反應(yīng)體系0.3％的二甲苯溶解后，加入到步驟(2)的反相乳液體系中，攪拌均勻后，通入氮?dú)?小時(shí)以上，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使反應(yīng)在脫氧條件下進(jìn)行，緩慢升溫至50℃，并保持7小時(shí)，反應(yīng)體系始終保持不透明乳液狀態(tài)，其中水相微凝膠為類球形，粒徑為80nm～800nm，室溫25℃粘度270mPa.s，25℃下靜置4個(gè)月無明顯油水分層現(xiàn)象，在水中同時(shí)注入水溶性表面活性劑和該材料，可直接快速分散，充分分散膨脹后的微凝膠顆粒粒徑為120nm～2μm。
施例4(1)單體溶液配制將占反應(yīng)體系15％的丙烯酰胺溶入占反應(yīng)體系20％的去離子水中，攪拌使之溶解后，加入占反應(yīng)體系10％的苯乙烯磺酸鈉，再加入占反應(yīng)體系5％的甲基丙烯酸羥乙酯，待完全溶解后，再加入占反應(yīng)單體總質(zhì)量5％的季戊四醇三丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，采用1％NaOH水溶液將溶液調(diào)整至pH＝7。
(2)反相乳液體系配制將占反應(yīng)體系9％的表面活性劑(司班-657％，琥珀酸雙異辛酯磺酸鹽(AOT)2％)溶入占反應(yīng)體系40.5％的環(huán)己烷中，待充分分散溶解均勻后，將步驟(1)的單體水溶液緩慢加入，充分?jǐn)嚢?，即可得到不透明的反相乳液聚合反?yīng)體系。
(3)熱聚合反應(yīng)將占反應(yīng)單體總質(zhì)量2％的過氧化苯甲酰(BPO)用占反應(yīng)體系0.5％的甲苯溶解后，加入到步驟(2)的反相乳液體系中，攪拌均勻后，通入氦氣1小時(shí)以上，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使反應(yīng)在脫氧條件下進(jìn)行，緩慢升溫至60℃，并保持7小時(shí)，反應(yīng)體系始終保持不透明乳液狀態(tài)，其中水相微凝膠為類球形，粒徑為50nm～500nm，室溫25℃粘度240mPa.s，25℃下靜置半年無明顯油水分層現(xiàn)象，在水中同時(shí)注入水溶性表面活性劑和該材料，可直接快速分散，充分分散膨脹后的微凝膠顆粒粒徑為100nm～1μm。
實(shí)施例5(1)單體溶液配制將占反應(yīng)體系20％的丙烯酰胺溶入占反應(yīng)體系25％的去離子水中，攪拌使之溶解后，加入占反應(yīng)體系20％的甲基丙烯酸鈉，再加入占反應(yīng)體系7％的N，N-二甲胺基乙氧基丙烯酸鹽酸鹽，待完全溶解后，再加入占反應(yīng)單體總質(zhì)量10％的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，采用1％NaOH水溶液將溶液調(diào)整至pH＝7。
(2)反相乳液體系配制將占反應(yīng)體系5％的表面活性劑(司班-804.5％，十二烷基磺酸鈉(SDS)0.5％)溶入占反應(yīng)體系22.7％的石腦油中，待充分分散溶解均勻后，將步驟(1)的單體水溶液緩慢加入，充分?jǐn)嚢?，即可得到不透明的反相乳液聚合反?yīng)體系。
(3)熱聚合反應(yīng)將占反應(yīng)單體總質(zhì)量3％的安息香雙甲醚(I-651)用占反應(yīng)體系0.3％的甲苯溶解后，加入到步驟(2)的反相乳液體系中，攪拌均勻后，通入氬氣1小時(shí)以上，以置換反應(yīng)體系的氧氣，使反應(yīng)在脫氧條件下進(jìn)行，緩慢升溫至65℃，并保持小8時(shí)，反應(yīng)體系始終保持不透明乳液狀態(tài)，其中水相微凝膠為類球形，粒徑為50nm～200nm，室溫25℃粘度210mPa.s，25℃下靜置半年無明顯油水分層現(xiàn)象，在水中同時(shí)注入水溶性表面活性劑和該材料，可直接快速分散，充分分散膨脹后的微凝膠顆粒粒徑為100nm～800nm。
權(quán)利要求
1.一種納微米水溶性微凝膠驅(qū)油材料，其特征是，以質(zhì)量百分比計(jì)，該驅(qū)油材料由丙烯酰胺 10～30％水溶性陰離子單體 0.1～20％第三單體 0.1～10％表面活性劑1～15％溶劑1 20～60％溶劑2 0.1～0.5％去離子水 20～35％及占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.01～10％的交聯(lián)劑，和占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.1～1.0％的熱引發(fā)劑組成；所述的水溶性陰離子單體選自丙烯酸、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉中的一種或一種以上的混合物；所述的第三單體選自丙烯酰胺衍生物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、N-乙烯基吡啶鹽、N-乙烯基吡咯烷酮中的一種或一種以上的混合物；所述的表面活性劑的親油—親水平衡＜9；所述的溶劑1選自脂肪烴、溶劑油或芳烴中的一種或一種以上的混合物；所述的溶劑2是芳烴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征是所述的丙烯酰胺衍生物選自N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-丁基丙烯酰胺、N-羥乙基丙烯酰胺中的一種或一種以上的混合物；所述的丙烯酸酯選自丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁酯、β-胺基乙基丙烯酸酯、N，N-二甲胺基乙基丙烯酸酯、N，N-二甲胺基乙基丙烯酸硫酸鹽、N，N-二甲胺基乙基丙烯酸鹽酸鹽、N，N-二甲胺基乙氧基丙烯酸酯、N，N-二甲胺基乙氧基丙烯酸鹽酸鹽中的一種或一種以上的混合物；所述的甲基丙烯酸酯是甲基丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征是所述的交聯(lián)劑選自N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨、聚乙二醇雙丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一種或一種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征是所述的脂肪烴選自辛烷、癸烷、環(huán)己烷中的一種或一種以上的混合物；所述的溶劑油選自煤油、白油、柴油、汽油、石腦油中的一種或一種以上的混合物；所述的芳烴選自苯、甲苯、二甲苯中的一種或一種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征是所述的表面活性劑選自司班、吐溫、聚氧化乙烯蓖麻油、琥珀酸雙異辛酯磺酸鹽、十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨中的一種或一種以上的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的材料，其特征是所述的司班選自司班-60、司班-65、司班-80、司班-85中的一種或一種以上的混合物；所述的吐溫選自吐溫-20、吐溫-40、吐溫-60、吐溫-80、吐溫-61、吐溫-81、吐溫-65、吐溫-85中的一種或一種以上的混合物；所述的聚氧化乙烯蓖麻油選自聚氧化乙烯蓖麻油-10、聚氧化乙烯蓖麻油-20、聚氧化乙烯蓖麻油-30、聚氧化乙烯蓖麻油-40、聚氧化乙烯蓖麻油-60、聚氧化乙烯蓖麻油-80、聚氧化乙烯蓖麻油-90中的一種或一種以上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征是所述的引發(fā)劑選自安息香、安息香醚類衍生物、羥基或胺基取代的苯乙酮衍生物、有機(jī)過氧化物、雙偶氮引發(fā)劑中的一種或一種以上的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的材料，其特征是所述的安息香醚類衍生物選自安息香甲醚、安息香乙醚、安息香雙甲醚中的一種或一種以上的混合物；所述的羥基或胺基取代的苯乙酮衍生物選自1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代苯基)-2-嗎啉代丙酮、4-(2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基-2-甲基丙基)酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一種或一種以上的混合物；所述的有機(jī)過氧化物選自過氧化苯甲酰、過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰叔丁酯中的一種或一種以上的混合物；所述的雙偶氮引發(fā)劑是偶氮二異丁腈或偶氮二異丁脒鹽酸鹽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征是所述的微凝膠驅(qū)油材料的水相微凝膠顆粒的粒徑為50nm～2μm；室溫下粘度＜400mPa.s。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的材料的制備方法是采用反相乳液熱聚合法，該方法包括以下步驟，以質(zhì)量百分比計(jì)，(1)單體溶液配制將占反應(yīng)體系10～30％的丙烯酰胺溶入占反應(yīng)體系20～35％的去離子水中，攪拌使之溶解后，加入占反應(yīng)體系0.1～20％的水溶性陰離子單體，再加入占反應(yīng)體系0.1～10％的第三單體，待完全溶解后，再加入占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.1～10％的交聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻鍩o固體不溶物，采用NaOH水溶液將溶液調(diào)整至pH＝7；(2)反相乳液體系配制將占反應(yīng)體系1～15％的表面活性劑溶入占反應(yīng)體系20～60％的溶劑1中，待充分分散溶解均勻后，將步驟(1)的單體水溶液緩慢加入，充分?jǐn)嚢?，得到不透明的反相乳液聚合反?yīng)體系；(3)熱聚合反應(yīng)將占反應(yīng)單體總質(zhì)量0.1～1.0％的熱引發(fā)劑用占反應(yīng)體系0.1～0.5％的溶劑2溶解后，加入到步驟(2)的反相乳液體系中，攪拌均勻后，通入惰性氣體以置換反應(yīng)體系的氧氣，使反應(yīng)在脫氧條件下進(jìn)行，緩慢升溫至45℃～65℃，并保持5～8小時(shí)，反應(yīng)體系始終保持不透明乳液狀態(tài)，其中水相微凝膠為類球形，粒徑為50nm～2μm。
全文摘要
本發(fā)明屬于水溶性功能高分子納微米材料領(lǐng)域，特別涉及納微米寬尺寸范圍水溶性微凝膠驅(qū)油材料，及采用反相乳液熱聚合法制備穩(wěn)定納微米寬尺寸范圍水溶性微凝膠驅(qū)油材料的方法。本發(fā)明采用反相乳液熱聚合方法使水溶性單體與交聯(lián)劑反應(yīng)形成具有一定彈性的類球形預(yù)交聯(lián)水溶性微凝膠聚合物。本發(fā)明的納微米水溶性微凝膠驅(qū)油材料是不透明的反相乳液狀態(tài)，其中水相微凝膠為類球形，粒徑為50nm～2μm，它具有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，室溫25℃下粘度＜400mPa.s，靜置15天～半年無明顯油水分層現(xiàn)象，在水中同時(shí)注入水溶性表面活性劑和該材料，可直接快速分散，充分分散膨脹后的微凝膠顆粒粒徑為100nm～20μm。
文檔編號(hào)C08F2/12GK1927895SQ200510102420
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者施盟泉, 吳飛鵬, 張?jiān)讫?申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所