一种n-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及丙烯酰胺型单体，具体地，涉及一种N-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在石油钻井过程中，钻遇地层日趋复杂，特殊井、超深井和复杂井数量逐年增加， 这对钻井液提出了更高的要求，但传统的线性聚合物钻井液处理剂已不能完全满足钻井的 需要。随着以页岩气为代表的非常规油气的开发，对钻井液性能提出了新要求，为了满足井 壁稳定和润滑防卡的需要，国外60%~70%的页岩气水平井采用油基钻井液体系，而且就国 内近期完成的页岩气水平井看，也绝大多数采用油基钻井液。由于油基钻井液成本高，对环 境有污染，因此水基钻井液是最终的选择。
[0003] 研究表明，当活性页岩暴露于35%CaCl2的高矿化度水基钻井液时，活性的页岩会 发生失水或脱水现象，可见，针对页岩气水平井钻井的需要，探索应用水基CaCl2/聚合物钻 井液，无论从降低成本，还是环境保护的角度讲均十分必要。
[0004] 由于目前的线性聚合物在高矿化度条件下增粘能力下降，因此目前水基CaCl2/ 聚合物钻井液难点是解决配伍的处理剂及钻井液稳定性问题，因此重点是开发适用于水基 CaCl2/聚合物钻井液的支化聚合物处理剂。从三次采油、压裂液稠化剂、水处理剂等方面 讲，也存在同样的问题。事实证明。采用超支化的聚合物可以有效地的提高驱油剂的耐温 抗盐能力。但采用现有的单体通过可控活性聚合合成超支化聚合物，不仅过程复杂，且很难 得到高性能稳定的产物，可见寻找新的合成原料或合成方法很重要。
[0005] 针对三次采油的需要，CN102775323A公开了一种可聚合单体，该单体具有式（I) 所示的结构：
[0006]
[0007] 其中，n为1-6的整数，m为1-8的整数。但该单体适合用于制备聚合物驱油剂，不 适用于钻井液处理剂的制备。
[0008] 在乳液聚合方面，通过使用合适的表面活性剂，得到的乳液或反相乳液，使得应用 体系的产品质量得到质的飞跃，但聚合反应残留的表面活性剂也带来一系列的问题。目前， 已经有很多专利文献提出在乳液聚合过程中使用某些可聚合表面活性剂。US4939283阐 述了一种由传统非离子表面活性剂与烯丙氧基缩水甘油醚反应得到的可聚合表面活性剂， US5296627阐述了一种乙烯封端的烯丙氧基可聚合表面活性剂，US6649718阐述了一种由 长链环氧烷烃和烯丙醇反应得到的可聚合表面活性剂，US7026418阐述了一种含有可聚合 双键的环氧烷烃和缩水甘油醚的共聚物作为表面活性剂。这些可聚合表面活性剂主要用 于各种单体的乳液聚合，但在实际应用中还存在如下问题：原材料价格较高或得率较低导 致产品价格昂贵，难以应用；乳化和分散性能不如传统表面活性剂；有些合成反应使得可 聚合部分消失，导致其不具备可聚合特性；某些产品或原料或生产工艺不环保，致使难以推 广。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种N-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体及其制备方法。
[0010] 根据本发明的一方面，本发明提供一种N-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体，该N-端胺 基聚醚基丙烯酰胺单体的结构通式如式（1)所示：
[0011]
[0012] 式（1)中，1?1、妒、1?1、1?2和1?3各自为11或(：1<5直链或支链烷基，11为2-20的整数。[0013]本发明第二方面提供一种N-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体的制备方法，该方法包 括在酰化反应条件下，将式（2)所示的双端胺基聚醚与式（3)所示的丙烯酰卤接触，进行反 应，
[0014]
[0015] 其中，R^R^URjPn的定义与式（1)相同，X为卤素。
[0016]本发明提供的N-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体具有优良的可聚合性，自聚或与其 他单体共聚得到的聚合物由于链上含有胺基和聚醚链，在钻井液中具有良好的抑制页岩或 黏土水化膨胀的能力，因此可以用作具有良好的抑制、包被和防塌作用的钻井液降滤失剂、 增粘剂和絮凝剂，而且耐温性、抗盐性以及抑制能力好。另外，该单体由于胺基聚醚基长链 具有表面活性作用，可以作为表面活性剂单体用于表面活性聚合物的合成，在水溶性聚合 物及反相乳液聚合物合成中具有广泛应用前景。
【附图说明】
[0017] 图1为实施例1所得产物的红外光谱图。
【具体实施方式】
[0018] 根据本发明的一方面，本发明提供一种N-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体，该N-端胺 基聚醚基丙烯酰胺单体的结构通式如式（1)所示：
[0019]
[0020] 式（1)中，1?1、妒、1?1、1?2和1? 3各自为11或(：1{5直链或支链烷基，11为2-20的整数。
[0021] 所述C1-C5直链或支链烷基例如可以为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁 基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基和新戊基。
[0022] 进一步优选R1、R2、R1、R2和R3各自为H或CH3。
[0023] 进一步优选n为2-15的整数。
[0024] 根据本发明的优选实施方式，N-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体为其中式
[0025] (1)中R1、R2、R2和R3各自为H，n为2-15的整数；或者R1、R2、R2和R3各自 为CH3,n为2-15的整数；或者R1为CH^R1、!?2、％和R3各自为H，n为2-15的整数；或者R1、 R2和R1各自为H，R2和R3各自为CH3,n为2-15的整数的单体。
[0026] 根据本发明的第二方面，本发明提供了一种N-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体的制 备方法，该方法包括在酰化反应条件下，将式（2)所示的双端胺基聚醚与式（3)所示的丙烯 酰卤接触，进行反应，
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[0028] 其中，HHRjPn的定义与上述式（1)相同，X为卤素。
[0029]根据本发明，所述卤素可以为氟、氯、溴或碘。
[0030]根据本发明，优选式（3)中，Ri、R2、R1各自为H或CH3,X为氯。
[0031]本发明中的双端胺基聚醚可以商购得到，也可以采用本行业已知的方法合成，例 如可以采用CN1243036C中公开的方法制得。
[0032]根据本发明，所述双端胺基聚醚与丙烯酰卤的摩尔比优选为I:1. 0~1. 10,进一 步优选为I:L〇~1. 05。
[0033]根据本发明提供的制备方法，优选情况下，所述式（2)所示的双端胺基聚醚与式 (3)所示的丙烯酰卤的接触在有机溶剂和/或束酸剂存在下进行，进一步优选情况下，所述 式（2)所示的双端胺基聚醚与式（3)所示的丙烯酰卤的接触在有机溶剂和束酸剂存在下进 行，以摩尔计，所述双端胺基聚醚：有机溶剂：束酸剂优选为1 :15~25 :1. 0~1.05,进一步 优选为1 :18~22 :1. 0~L02。
[0034]所述有机溶剂可以是各种能够用于氨基与酰卤发生缩合反应的有机溶剂，只要不 对反应造成不利影响即可。优选情况下，所述有机溶剂是二氯甲烷、二氯乙烷和三氯甲烷中 的一种或多种。
[0035] 由于氨基与酰卤发生缩合反应形成酸性卤化氢分子，因此束酸剂的存在有利于缩 合反应的快速、顺利进行。所述束酸剂可以是各种能够与酸性卤化氢分子反应或者结合从 而减少反应体系中游离的酸性卤化氢分子以促进酰化反应进行的碱性物质，可以是无机碱 性物质和/或有机碱性物质。优选情况下，所述束酸剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、二甲胺、二 乙胺、三甲胺、三乙胺、吡啶中的一种或多种。
[0036]根据本发明的一种优选实施方式，所述N-端胺基聚醚基丙烯酰胺单体的制备方 法包括以下步骤：
[0037] ( 1)将双端胺基聚醚、有机溶剂和浓度为20-50重量％的束酸剂溶液加入装有冷却 装置