一种多功能离子缔合型乳液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种乳液在石油和水处理领域有着广泛的应用，是具备多功能用途的 液体，根据乳液分子独特设计结构、使其具有正负阴阳尚子特性、静电引力特性、液体分子 的缔合作用、及其由静电力促使缔合加强的特性，通过一定的分子链组串联成四位为一体 性能的液体，使乳液凸显出了超强的结构性能，在外观表现出抗盐耐温，结构物理力增粘， 絮凝吸附性好，液态结构流的流变性能，在应用领域可作为水处理絮凝剂，钻井液抗滤失 剂、驱油剂、压裂增产携砂剂等多用途助剂。
【背景技术】
[0002] 现行的石油和水领域内使用的絮凝剂、抗滤失剂、驱油剂、压增产裂携砂剂等大多 数是固体状或高低聚合乳液，现行的固态物质或乳液大多数有以下几点弊端。第一：现有的 絮凝剂、抗滤失剂、驱油剂、压增产裂携砂剂一大多数靠有机物质的分子量或一些独特的化 学集团来发挥相应的作用，使上述化学剂在性能上顾此失彼。无法全面优越的满足使用性 能上的要求。第二：靠分子量聚合式生产无疑给产品增加了成本。第三：固体状物质或大多 数高分子乳液速溶性不好，使用不方便。因此开发一种能在广泛领域适用，同时又兼有多功 能速效液体成为石油和水领域的课题，以便给工业生产和使用带来很大的便利。这无疑要 求在性能上同时满足抗盐耐温，结构物理力增粘，絮凝，具有液态结构流体的流变性。如何 满足上述要求成为科研人员研宄关注的焦点，在吸收对常规有益经验和突破常规弊病束缚 的科技理念下，设计一种带有负电荷的阴离子、正电荷的阳离子、带有缔合作用功能集团， 以一定的分子链结合为具有独特分子结构的液体，这种带有离子和特殊功集团能在高矿化 度的环境中显现出其正负离子的静电力、缔合基团的缔合力和屏蔽作用使液体具有抗盐 增粘的结构流体等性能，免受使用环境矿化度、酸碱性、温度和剪切的干扰，这就要求抗滤 失剂、驱油剂、压增产裂携砂剂所必须具备该特性。同时液体具有的正负电荷的吸附和架桥 作是水处理剂，絮凝剂的具备的良好性能，所以研发的多功能离子缔合型乳液具有鲜明和 先进的时代课题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种具备多功能用途的液体，根据乳液分子结构上设计的正 负离子静电引力促合分子链中的缔合作用为三位一体性能的液体，使乳液凸显出了超强的 结构性能，在外观表现出抗盐耐温，增粘，絮凝，具有液态结构流体流变性能，本发明的另一 个目的在于提供一种具备多功能用途液体的方法。
[0004] 本发明是由丙烯酰胺（AM)、功能单体十六或十八烷基二甲基稀丙基氯化铵（C (16/18)DMAAC)、丙烯酸钠（NaAA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠（NaAMPS)、小阳子单体二甲 基二烯丙基氯化钱（DMDAAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化按（DMC)、丙烯酰氧乙基三甲 基氯化铵（DAC)等五种单体共聚而成。其中，功能单体十六烷基二甲基稀丙基氯化铵、十八 烷基二甲基稀丙基氯化铵、本发明的各单体与水的重量百分比组成为：
[0005] (1)丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、功能单体、小阳子五种 单体按照下述比例进行配比；
[0006] (2)0. 01至0. 1量％的功能单体为十六或十八烷基二甲基稀丙基氯化铵（C (16/18) DMAAC)或其中一种或某两种混合使用；
[0007] (3) 10至20重量％的丙烯酰胺；
[0008] (4) 5至10重量％的丙烯酸钠。
[0009] (5)0. 5至5重量％ 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠
[0010] (6) 5至15重量％小阳子二甲基二烯丙基氯化钱（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铵（DAC)中的一种。
[0011] 一种生产上述稠化剂的方法，其包括如下步骤：
[0012] (1)丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、功能单体、小阳子五种 单体按照比例进行配比；
[0013] (2)将上述配比好的单体在蒸馏水中进行溶液配制成水相，使溶液的pH值在7以 上；
[0014] (3)将有机溶剂煤油，复合非离子乳化剂在搅拌锅内以100-600转/分速度搅拌 10-45分钟，形成稳定乳液，作为油相，所述温度为25-50度；
[0015] (4)在300转/分钟的转速下将水相缓慢加入油相，保持30-60度的恒温环境；冲 氮除氧10-40分钟。
[0016] (5)以上水乳液在氮气保护下用引发剂引发产生自由基使上述单体聚合，成为多 功能离子缔合型乳液。
[0017] 用小阳离子单体DAC和功能单体C16DMAC为例说明形成的多功能离子缔合型乳液 分子模型如下式：
[0018]
【主权项】
1. 一种多功能离子缔合型乳液，其特征在于：由丙烯酰胺（AM)，功能单体十六或十八 烷基二甲基稀丙基氯化铵（C (16/18)DMAAC)，丙烯酸钠（NaAA)，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 钠（NaAMPS)，小阳子单体二甲基二烯丙基氯化钱（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铵（DAC)等选其一，共五种单体通过乳液共聚而成。其 中乳液由水、有机液体、非离子型乳化剂通过搅拌而成。
2. 如权利要求1所述的有机液体为可以为脂肪族、脂环族、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. 如权利要求1所述的非离子型乳化剂为Span、Tween和OP系列任选两种或三种复 合而成，其复合后乳化剂量比为（10?3) : (3?I) : (1?0.3)。
4. 如权利要求1所述的多功能离子缔合型乳液，其特征在于：在共聚过程中各单体与 乳液的重量配比为： (1) 0. 01至0. 3量％的功能单体为十六或十八烷基二甲基稀丙基氯化铵（C (16/18) DMAAC)或其中一种或某两种混合使用； (2) 10至20重量％的丙烯酰胺； (3) 5至10重量％的丙烯酸钠； (4) 0. 2至5重量％ 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠； (5) 5至15重量％小阳子二甲基二烯丙基氯化钱（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铵（DAC)中的一种； (6) 余量为乳液。其中水：有机液体：非离子乳化剂为（10-20) : (10-25) : (2-8)。·
5. -种生产权利要求1所述多功能离子缔合型乳液的方法，其包括如下步骤： (1) 选定丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、小阳子单体、功能单体 五种单体按照一定比例进行配比； (2) 选定水、有机液体例如煤油，复合非离子乳化剂例如Span65与Tween65,按一定的 比例配比生成。
6. 如按权利1要求的多功能离子缔合型乳液的制备方法： (1) 上述五种单体按权利4要求的配比溶于蒸馏水中，调节pH值至6-9,作为水相； (2) 按权利4的要求称取有机溶剂煤油，复合非离子乳化剂在搅拌锅内以100-600转/ 分速度搅拌10-45分钟，形成稳定乳液，作为油相； (3) 在300转/分钟的转速下将水相缓慢加入油相，保持30-60度的恒温环境，在氮气 保护下加入〇. 15%引发剂，持续反应4-6小时，形成多功能离子缔合型乳液。
7. 如权利要求5中所述，其复合非离子型乳化剂由SparuTween和OP三种一种或两种 或三种复合而成，并要求其比例（10?3) : (3?I) : (1?0.3)之间。
8. 如权利要求6所述的方法其乳化和反应过程的搅拌速度在100-600转/分。
9. 如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述引发剂水溶性引发剂氧化还原体系或 油溶性体系偶氮体系或水溶复合油溶体系，其中氧化体系有过硫酸盐或过氧化物与亚硫酸 氢钠或过氧化二苯甲酰PO与过氧化苯甲酸叔丁酯P复合引发体系，油溶体系有偶氮类化合 物如偶氮二异丁腈，其中水溶性体系中还原剂也可用有机胺类、低价金属还原剂等，所述引 发剂也可以由上述催化剂类型中的两种或更多种催化剂组成。
10. 如权利要求3所述的方法，其特征在于：引发剂的量为单体重量的0. 0003-5%。
【专利摘要】本发明展示出一种多功能离子缔合型乳液及其制备方法，该离子型乳液是带有两种酸性基团的阴离子和带有两种碱性阳离子基团的物质反应而成。其独特的分子结构设计并结合乳液的优异性能，使该多功能离子型缔合乳液具有以下特性，离子电荷性、静电力复合缔合力的力学性，离子型乳液的速溶性。使其在外观表现出抗电介质，耐温耐剪切，良好的絮凝和吸附作用。可作为絮凝剂，抗滤失剂，压裂增产携砂剂使用。
【IPC分类】C08F220-58, C08F226-02, C08F220-56, C08F220-06, C08F220-34
【公开号】CN104558401
【申请号】CN201310480327
【发明人】不公告发明人
【申请人】郭保祥
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月14日