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      一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑及其制備方法

      文檔序號:3604535閱讀:243來源:國知局
      一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑及其制備方法
      【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑及其制備方法。該制備方法包括:將丙烯酸和苯酚混合,持續(xù)攪拌的狀態(tài)下,加入催化劑和交聯(lián)劑,進(jìn)行反應(yīng),控制反應(yīng)pH為8-10,反應(yīng)溫度為50-60℃,反應(yīng)0.5h-1h,得到混合物,其中,丙烯酸和苯酚的質(zhì)量比為(0.5-1):1;持續(xù)攪拌的狀態(tài)下,向混合物中加入磺化劑,升溫至70-90℃,反應(yīng)1h-1.5h,加入增韌改性劑,熟化后制得所述吸水劑。本發(fā)明還提供了一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑,其是由上述制備方法制得的。該吸水劑能夠長期耐受150℃-180℃的高溫,可用于石油鉆探過程中的深井、超深井的堵漏作業(yè),也可用于對吸水劑抗溫性能有較高要求的其它領(lǐng)域。
      【專利說明】一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑及其制備方法

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及一種吸水劑及其制備方法,特別涉及一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑及其 制備方法,屬于高分子材料及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 氣體鉆井時(shí),當(dāng)?shù)貙映鏊孔阋允箮r屑粘結(jié)成團(tuán)時(shí),如果不加以處理,大尺寸巖 屑團(tuán)會(huì)沉降聚集井內(nèi),最終形成濾餅圈,導(dǎo)致井眼凈化效果差、甚至卡鉆,這不僅威脅井 下安全,而且也使鉆井速度大大下降。尤其是含泥質(zhì)地層,當(dāng)?shù)貙铀c巖屑的體積比達(dá)到 2.5:1時(shí),就會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的粘結(jié)成團(tuán)問題。因此,在氣體鉆井時(shí)加入適當(dāng)?shù)奈畡┦欠?常重要的一步。
      [0003] 常用的吸水劑為樹脂材料,吸水樹脂為含有親水基團(tuán)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的功能型高分子 材料,具有可以吸收自身重量幾倍到上千倍水的吸水功能,并且保水性能優(yōu)良,一旦吸水膨 脹成為水凝膠時(shí),即使加壓也很難把水分離出來。
      [0004] 近年來國內(nèi)外學(xué)者在提高吸水倍數(shù)、抗壓強(qiáng)度、降低成本等方面對吸水樹脂進(jìn)行 了廣泛的研究,如與無機(jī)材料的復(fù)合可以提高吸水樹脂的耐鹽性、抗壓強(qiáng)度;通過在合成方 法方面的創(chuàng)新,制得具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的吸水樹脂,這類吸水樹脂具有極好的抗壓強(qiáng)度,如拓?fù)?凝膠、無機(jī)納米復(fù)合凝膠、大分子微球樹脂、雙網(wǎng)絡(luò)凝膠等。
      [0005] 但是,在抗高溫吸水樹脂方面的研究卻鮮有報(bào)道,已有的吸水樹脂抗溫能力普遍 在130°C以內(nèi),超過這個(gè)溫度便容易發(fā)生基團(tuán)斷裂、基團(tuán)變異、主鏈降解等現(xiàn)象,隨著吸水樹 脂應(yīng)用范圍的日益廣泛,已出現(xiàn)吸水樹脂難以滿足當(dāng)前對抗高溫吸水樹脂的現(xiàn)象,比如在 石油鉆井堵漏領(lǐng)域,深井超深井的溫度可以達(dá)到150°C甚至更高,已有吸水樹脂堵漏材料就 顯示出了其特有的局限性。
      [0006] 綜上所述,提供一種抗高溫且吸水能力強(qiáng)的吸水劑是本領(lǐng)域亟待解決的問題之 〇


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0007] 為了解決上述問題,本發(fā)明的目的在于提供一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑,該吸水 劑可以滿足對抗高溫吸水樹脂的使用需求,在長時(shí)間的高溫下,不會(huì)發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象,而且在 高壓下,具備很好的保水能力。
      [0008] 本發(fā)明的目的還在于提供一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑的制備方法,該制備方法簡 單易行。
      [0009] 為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明首先提供了一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑的制備方法, 該制備方法包括以下步驟:
      [0010] 步驟一:將丙烯酸和苯酚混合,持續(xù)攪拌的狀態(tài)下,加入催化劑和交聯(lián)劑,進(jìn)行反 應(yīng),pH值控制為8-10,反應(yīng)溫度為50-60°C,反應(yīng)0. 5-lh,得到混合物,其中,丙烯酸和苯酚 的質(zhì)量比為(〇. 5-1) :1,催化劑的添加量為丙烯酸和苯酚總量的lwt% -5wt%,交聯(lián)劑的添 加量為丙烯酸和苯酚總量的0. 2wt% -lwt% ;
      [0011] 步驟二:持續(xù)攪拌的狀態(tài)下,向混合物中加入磺化劑,升溫至70-90°C,反應(yīng) lh-1. 5h,加入增韌改性劑,熟化后制得所述磺化丙烯酸樹脂吸水劑,其中,增韌改性劑的添 加量為所述磺化丙烯酸樹脂吸水劑的2wt % -12wt %,磺化劑的添加量為丙烯酸和苯酚總 量的 50wt% -lOOwt%。
      [0012] 在發(fā)明提供的上述制備方法中,優(yōu)選地,采用的催化劑包括氫氧化鈉或氫氧化鉀。
      [0013] 在發(fā)明提供的上述制備方法中,優(yōu)選地,采用的交聯(lián)劑包括E-44型環(huán)氧樹脂(湖 南巴陵石化有限公司生產(chǎn))或N,N_亞甲基雙丙烯酰胺。
      [0014] 在發(fā)明提供的上述制備方法中,優(yōu)選地,采用的磺化劑包括亞硫酸氫鈉或硫代硫 酸鈉。
      [0015] 在發(fā)明提供的上述制備方法中,優(yōu)選地,采用的增韌改性劑包括粒徑為100目的 回收橡膠粉(張家港市中源廢舊輪胎回收利用有限公司生產(chǎn))、平均分子量為300萬的聚丙 烯酰胺或平均分子量為300萬的丙烯酰胺-丙烯酸共聚物。
      [0016] 本發(fā)明還提供了 一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑,其是由上述制備方法制得的。
      [0017] 本發(fā)明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑可用于石油鉆探過程中深井、超深井的堵漏 作業(yè),也可用于對吸水劑抗溫性能有較高要求的其它領(lǐng)域。
      [0018] 本發(fā)明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑對不同礦化度的水的吸附速度都很高,對于 蒸餾水在10秒內(nèi)即可達(dá)到飽和程度的90%以上,在10秒內(nèi)吸收蒸餾水的倍數(shù)可達(dá)200倍 以上;在常溫-KKTC下都可以保持高的吸水倍數(shù)和吸水速度;
      [0019] 本發(fā)明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑具有較好的粘彈性和抗壓強(qiáng)度,吸水倍數(shù)為 20-200倍,能夠長期耐受150°C -180°C的高溫,熱穩(wěn)定性好,可用于石油鉆探過程中的深 井、超深井的堵漏作業(yè),也可用于對吸水劑抗溫性能具有較高要求的其它【技術(shù)領(lǐng)域】。
      [0020] 本發(fā)明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑可以快速吸納大量地層水而且不相互粘結(jié)、 易反排、承壓能力強(qiáng)、保水性好、不與鉆屑和鉆具粘結(jié)。
      [0021] 本發(fā)明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑屬于環(huán)境友好型材料,達(dá)到低毒水平,可以 安全使用和排放。
      [0022] 本發(fā)明提供的磺化丙烯酸樹脂吸水劑的制備方法,操作工藝簡單,屬于綠色環(huán)保 的制備方法,不會(huì)對環(huán)境造成污染。

      【具體實(shí)施方式】
      [0023] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,現(xiàn)對本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明。
      [0024] 實(shí)施例1
      [0025] 本實(shí)施例提供了一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑,該吸水劑是由如下制備方法得到 的:
      [0026] 將85g的丙烯酸加入裝有回流冷凝器、溫度計(jì)和攪拌器的反應(yīng)器中,然后加入 94. lg的苯酚,攪拌均勻后,加入4g氫氧化鈉和0. 8g的N, N-亞甲基雙丙烯酰胺,pH值控制 為10,反應(yīng)溫度控制為50-60°C,攪拌0. 5h后,加入90g的亞硫酸氫鈉,升溫至70°C,反應(yīng) lh后,加入17g的100目的輪胎類回收橡膠粉(張家港市中源廢舊輪胎回收利用有限公司 生產(chǎn)),繼續(xù)反應(yīng)l-2h,在成膠前將反應(yīng)液倒入密閉容器中熟化,得到具有較好粘彈性的磺 化丙烯酸樹脂吸水劑。
      [0027] 對本實(shí)施例制得的磺化丙烯酸樹脂吸水劑進(jìn)行吸水能力測試,在不同溫度下測定 其吸水能力(吸水倍數(shù)和吸水速度),測試結(jié)果如表1所示,由表1可以看出,本實(shí)施例提供 的吸水劑隨著溫度的升高其吸水能力隨之增強(qiáng)。
      [0028] 此外,本實(shí)施例制得的磺化丙烯酸樹脂吸水劑的熱穩(wěn)定性良好,于高溫老化釜中 在10(TC下熱滾lh后,未發(fā)生粘結(jié)。
      [0029] 表1不同溫度下的吸水能力
      [0030]

      【權(quán)利要求】
      1. 一種磺化丙烯酸樹脂吸水劑的制備方法,其包括以下步驟: 步驟一:將丙烯酸和苯酚混合,持續(xù)攪拌的狀態(tài)下,加入催化劑和交聯(lián)劑,進(jìn)行反應(yīng),pH 值控制為8-10,反應(yīng)溫度為50-60°C,反應(yīng)0. 5h-lh,得到混合物,其中,丙烯酸和苯酚的質(zhì) 量比為(0. 5-1) :1,催化劑的添加量為丙烯酸和苯酚總量的lwt% -5wt%,交聯(lián)劑的添加量 為丙烯酸和苯酚總量的〇. 2wt% -lwt% ; 步驟二:持續(xù)攪拌的狀態(tài)下,向混合物中加入磺化劑,升溫至70-90°C,反應(yīng)1-1. 5h, 加入增韌改性劑,熟化后制得所述磺化丙烯酸樹脂吸水劑,其中,增韌改性劑的添加量為 所述磺化丙烯酸樹脂吸水劑的2wt% -12wt%,磺化劑的添加量為丙烯酸和苯酚總量的 50wt% -lOOwt%。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述催化劑包括氫氧化鈉或氫氧化鉀。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述交聯(lián)劑包括E-44型環(huán)氧樹脂或N,N-亞 甲基雙丙烯酰胺。
      4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述磺化劑包括亞硫酸氫鈉或硫代硫酸鈉。
      5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述增韌改性劑包括粒徑為100目的回收橡 膠粉、平均分子量為300萬的聚丙烯酰胺或平均分子量為300萬的丙烯酰胺-丙烯酸共聚 物。
      6. -種磺化丙烯酸樹脂吸水劑,其是由權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的制備方法制得的。
      【文檔編號】C08F291/10GK104151502SQ201410337903
      【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
      【發(fā)明者】馮杰, 楊洪, 楊決算, 李爽, 馬曉偉, 王建華 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院
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