含刚性疏水基可热/盐诱导增稠聚合物合成及溶液增稠行为研究

With different alkyl chain length of alkyl benzene through Friedel-Crafts acylation, negative hydrogen transfer, alcohol dehydration into olefin three-step reactions prepare to rigid hydrophobic monomer alkyl styrene，the alkyl styrene and acrylamide as side groups are introduced on the N-alkyl acrylamide backbone which with effect of temperature-sensitive by oxidation - reduction micellar solution polymerization，finally synthetic copolymer of phase transition temperature and molecular weight；By adjusting the monomer content of alkyl styrene、acrylamide and optimization of synthetic reaction conditions, reveal the relationship between polymer structure and phase transition temperature，using dynamic light scattering, fluorescence spectroscopy, atomic force microscopy study of polymer solution after phase transformation of microstructure and morphology changes; test the rheological behavior of polymer solution in temperature, salt, under the action of surfactant, shear rate and other factors。Because of containing temperature-sensitive monomer and rigid hydrophobic monomer that polymer solution will have special thickening behavior of viscosity sharply rising, which can be used used as high temperature and high salt formation thickener in polymer flooding.

采用不同烷基链长的烷基苯，通过傅克酰化、负氢转移、醇脱水成烯三步反应，制备出刚性疏水单体烷基苯乙烯，然后采用氧化-还原胶束溶液聚合法将烷基苯乙烯和丙烯酰胺作为侧基引入到具有温敏效应的N-烷基丙烯酰胺主链上，合成具有一定相转变温度和分子量的共聚物；通过调整烷基苯乙烯、丙烯酰胺单体含量和优化合成反应条件，揭示聚合物结构与相转变温度之间的关系，利用动态光散射、荧光光谱、原子力显微镜研究聚合物溶液发生相转变后的微观结构及形貌变化；测试聚合物溶液在温度、盐、表面活性剂、剪切速率等因素作用下的流变行为。这样的聚合物溶液由于含有温敏单体和刚性疏水单体，能在温度、盐含量的增加到一定程度时出现粘度急剧上升的特殊增稠行为，可作为高温高盐地层聚合物驱油用增稠剂。

油气田开发进入中后期，三次采油用聚合物普遍面临温度高﹑盐含量高的地层适应性不强的问题，开发和研制出性能良好的耐温抗盐聚合物驱油增稠剂成为一个迫切需要解决的问题。部分水解聚丙烯酰胺及其改性的耐温抗盐聚合物由于本身含有易水解的酰胺基团和长链结构导致耐温抗盐性较差。本项目主要选取具有温敏效应的N-烷基丙烯酰胺，引入烷基苯乙烯疏水单体，与丙烯酰胺通过氧化-还原胶束聚合法制备热诱导增稠聚合物；进而研究聚合物结构与增稠行为的关系；研究增稠聚合物溶液热/盐增稠的行为特点。通过研究得到以下重要结论：（1）以烷基苯为初始原料，通过傅克酰基化反应、负氢转移反应、醇脱水成烯反应三步反应，合成了四种烷基苯乙烯疏水单体，得到了最优的反应工艺条件和纯化工艺。（2）合成了两类丙烯酰胺与N，N-二乙基丙烯酰胺和烷基苯乙烯共聚物，得到了适宜的合成条件为：AM：DEAM：nBS的摩尔比为73:26:1和AM：DEAM：oBS为75:24:1，单体占反应体系30%，反应时间12小时，反应温度为50℃，引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠质量比为1:1、加量占单体总质量的0.05%，表面活性剂十二烷基硫酸钠浓度为反应体系总质量的4%，产物结构表征认为得到的聚合物为设计产物且热稳定性高于聚丙烯酰胺。（3）对于丙烯酰胺与N，N-二乙基丙烯酰胺和烷基苯乙烯共聚物，其相转变温度（LCST）可通过聚合物结构调控，增大烷基苯乙烯的烷基链长和摩尔比可降低其LCST；增加丙烯酰胺单体含量可提高其LCST。（4）对于丙烯酰胺与N，N-二乙基丙烯酰胺和烷基苯乙烯共聚物，一定浓度下的无机盐NaCl和 CaCl2可降低聚合物的LCST。一定浓度下的表面活性剂（十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠）可增大聚合物的LCST。（5）聚合物溶液的表观粘度具有随温度的升高、无机盐浓度增加、表面活性剂浓度的增加而逐渐上升及高温老化粘度保留率高的特点。. 研究的这种特殊的热/盐增稠的聚合物应用到高盐地层中，可以克服聚丙烯酰胺及改性产品水溶液随温度、盐含量的增加而出现粘度急剧下降的缺陷，满足高温高盐地层驱油的需要。