Vol 14 No精細與專用化學品第14卷第1期Fine andsalty Chels2006年1月6日新品介紹2-丙烯酰胺2-甲基丙磺酸肖穩(wěn)發(fā)*徐子成陳思浩徐菁利張紅上海工程技術大學化學化工學院,上海200336)摘要:介紹了2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸AMⅣS)的性質和制備方法綜述了由AMPS單體制備的均聚物或共聚物在油氣開采、水處理工業(yè)、涂料工業(yè)生物醫(yī)學、工程材料等領域的應用。AMPS均聚物和共聚物的抗鹽性、抗溫性和抗剪切性為我們解決油氣田開發(fā)中的復雜問題提供了重要的手段加強AMPS在油田化學劑中開發(fā)和應用研究具有廣闊的發(fā)展前景關鍵詞:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸;油田化學品;水處理化學品2-Acrylamido-2-methylpropane Sulfonic AcidXIAO Wen-fa, XU Zi-cheng CHEN Si-hao, XU Jing-li, ZHANG HongCollege of Chemistry and Chemical Engineering, Shanghai University of Engineering Science Shanghai 200336 ChinaAbstract: The properties and preparation methods of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid( AMPS )were re-viewed. Applications of its homopolymers or copolymers in oil-gas exploitation water treatment industry coatings, biolal drugs and engineering materials were summarized. The properties of heat resistance salt tolerance and shear resistanceof the homopolymers or copolymers prepared from AMPS monomers provide important means to solve complex problems inexploitation of oil-gas fields. To strengthen the research works on developing AMPS-based reagents and their application inoilfields would make wide prospects for theKey words: 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid i chemicals for oilfield water treatment chemicals2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(2- acrylamido-2-究起步較晩90年代初期,我國一些科研院所相繼methylpropane sulfonic acid,AMPS)是一種白色結開展了AMPS合成的技術研究并取得成功。晶熔點185℃溶于水其水溶液呈酸性溶于二甲AMPS的均聚物和AMPS與其他單體的共聚物基甲酰胺部分溶于甲醇、乙醇灘溶于丙酮微有酸廣泛應用于紡織、印染、塑料、涂料、造紙、廢水處理味。由于其分子結構中具有不飽和雙鍵并具有強陰日化、皮革和油田化學等領域。AMPS用于腈綸纖離子性和親水性官能團磺酸基所以AMPS具有良維的改性單體可顯著提高纖維的可紡性、染色性、好的聚合性能可以自身均聚也可以與其他多種單抗靜電性、耐磨性、白度和透明度;AMPS用于制備體共聚合成上百萬乃至上干萬的高相對分子質量高吸水樹脂可改善樹脂吸鹽水的能力聚合物。該類聚合物具有水解穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性是近年來開發(fā)的具有廣泛用途的新型磺酸基單體制備方法-3AMPS是美國 Lubrizol石油公司在20世紀70年代初以兩步法首先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的。70年代AMPS的制備方法目前主要采用日本日東化學末期日本日東化學公司改進了美國兩步法工藝用公步法實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。我國開展AMPS合成研烯YH中國煤化工原料為丙烯腈、異丁CNMHG下*收稿日期:20050920基金項目:上海市重點學科建設項目資敗項目編號1402)上海市教委自然科學基金重點資助項目(項目編號Ω4NAOI作者簡介:肖穩(wěn)發(fā)(1963-)男教授主要從事精細化學品的合成與應用研究工作已公開發(fā)表論文50篇。2006年1月6日肖穩(wěn)發(fā)等∷2丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸13CH, CHCN +CH, C CH3)+H2 SO4與丙烯酰胺和N,V-二甲基丙烯酰胺的共聚物、H, CHCONHC CH3 )CH2 SO3HAMS與腐植酸和丙烯酰胺的接枝共聚物在淡水鉆在帶有攪拌的夾套反應器中加入一定量丙烯井液、鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液和海水鉆井液中腈用夾套冰凍鹽水把丙烯腈冷卻,然后開動攪拌均具有較好的降濾失和抗溫、抗鹽能力緩慢加入發(fā)煙硫酸。由于反應放熱必須通過冷卻粘土分散和其他因素造成的污染往往引起鉆井控制釜中反應溫度。滴加完硫酸以后保持一段時液的粘度增加此時需要用降粘劑來控制鉆井液的間開始通入異丁烯。同樣必須通冷水控制反應溫流變性。常見的用量最大的鉆井液降粘劑為鐵鉻木度。通完異丁烯以后保持一定時間。然后過濾濾質素磺酸鹽( FCLS ) AMPS與丙烯酸和甲基丙烯餅經(jīng)過真空干燥、破碎、篩分、包裝即為成品。物料酸的三元共聚物用做鉆井液降粘劑取代FCS既保配比為派丙烯腈)κ(異丁烯)κ(發(fā)煙硫酸)留了FCLS良好的抗鹽性能和抗溫性能又克服了0.29:0.30:0.56。FCLS的毒性。研究表明三元共聚物比二元共聚物該工藝具有投資少工藝設備簡單、反應周期的抗高價金屬離子的能力更強短、產(chǎn)品純度高、收率好等優(yōu)點是目前制備AMPS2.3完井液和修井液添加的主要方法。AMPS與丙烯酸和衣康酸的共聚物可用做配制2在石油工業(yè)中的應用海水、鹽水的增粘劑使完井液粘度提高4倍以上,并且具有良好的熱穩(wěn)定性克服了傳統(tǒng)聚合物在鹽AMPS在油田化學領域中的應用較為廣泛涉水體系中粘度下降的缺點。及的范圍包括鉆井液處理劑油井水泥外加劑酸化2.4油田水處理劑劑、壓裂劑、完井液和修井液的添加劑、堵水劑、三次AM門S的均聚物或與丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺采油驅油劑、分散劑、含油污水處理劑等。最常見的等形成的共聚物可用做油田污水處理的絮凝劑污是AMPS與丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、N乙基吡咯泥脫水劑和防垢阻垢劑。F. Goodrich公司推出的由烷酮、N八-二甲基丙烯酰胺等單體形成的二元、三AM門S、丙烯酸和苯乙烯磺酸鈉組成的三元共聚物對元和多元水溶性共聚物。以AMPS與甲基丙烯酸、硫酸鈣垢和磷酸鈣垢都有很好的抑制作用其阻垢丙烯酰胺制成的三元共聚物用做固井水泥外加劑,率均達到97%以上。文獻資料表明以AMPS共聚可起到良好的高溫緩凝作用與NN二甲基丙烯酰物作水處理劑具有用量少效果優(yōu)于現(xiàn)有聚丙烯酰胺的共聚物則可用做油井水泥漿降失水劑AMPS胺類水處理劑的特點。與木質素磺酸鈣、丙烯酰胺的接枝共聚物是較好的2.5三次采油油劑水泥漿分配劑或早強劑、增強劑等;AMPS與丙烯在聚合物提高采收率EOR)作業(yè)中,目前均采酸、四氬苯甲酸、木質素磺酸等的接枝共聚物可制用水溶性聚丙烯酰胺。多年研究工作表明聚丙烯備鉆井液分散劑和抗鈣性能良好的穩(wěn)定劑、降粘劑、降濾失劑等。此外,AMFS與N-乙烯基吡咯烷酮類酰胺類聚合物存在如下缺點剪切安定性差泵送時嵌段共聚物,可作三次采油增粘劑在高溫、高壓、高機械降解嚴重耐鹽性差對礦化水尤其多價金屬離剪切條件下使用不發(fā)生降解穩(wěn)定性能好。子敏感導致在鹽水溶液中粘度銳減,甚至發(fā)生沉2.1油井水泥外加劑4淀耐酸及耐溫性差。近20年來國內外廣泛開展以AMP與甲基丙烯酸、丙烯酰胺制備的三元了聚丙烯酰膠的改性工作。美國非利浦石油公司開共聚物適用于各種鹽水泥漿可起到良好的高溫緩發(fā)AMPS與丙烯酰膠的共聚物用于三次采油大大凝作用。美國 Halibut公司推出的AMPS與丙烯提高V凵中國煤化工溫性能酸的共聚物,AMⅣS與N八N-二甲基丙烯酰胺的共聚CNMHG物在高濃度質子酸中物和羧甲基羥乙基纖維素組成的復合物作為油井水穩(wěn)定并具有潤滑作用可用于石油和天然氣井的酸泥外加劑可有效地降低水泥漿的高溫濾失量?；瘔毫鸭ぎa(chǎn)過程同時AMPS的共聚物用于壓裂液2.2鉆井液處理劑的稠化劑其性能優(yōu)于目前使用的瓜膠類產(chǎn)品具有AM門S與丙烯酰胺和淀粉的接枝共聚物、AMPS使用方便、粘度適宜、耐高溫、高剪切等優(yōu)點。14精細與專用化學品第14卷第1期3在其他方面的應用域中也具有一定的用途。如AMPS共聚物可用做陶瓷泥釉的增稠劑制造陶瓷配方中的分散劑在選礦3.1水處理工業(yè)工藝中高相對分子質量的AMPS共聚物可作為磷據(jù)美國 Lubrizol公司的資料介紹,AMBS在水處料漿的絮凝劑在磁性材料方面AMPS可用于制備理劑中的應用占世界產(chǎn)量的1/3。AM門S的均聚物分散劑這種分散劑可以提高磁性記錄載體的磁粉或與丙烯酰胺、丙烯酸等單體的共聚物可作為污水填充密度從而提髙磁帶的記錄密度迕感光材料方凈化的淤泥脫水劑還可用于加熱器、冷卻塔、空氣面AMS可用于提高彩色照片的穩(wěn)定性延長其保凈化器和氣體凈化器的除垢劑、阻垢劑在封閉的水存期。循環(huán)系統(tǒng)中用做鐵、鋅、鋁、銅及其合金的防腐劑。AMPS是一種具有聚合性好、親水性強、穩(wěn)定性大量文獻資料表明,以AMPS共聚物作水處理劑具好、抗水解和抗鹽等優(yōu)點的精細化工產(chǎn)品我國近幾有用量少、效果優(yōu)于現(xiàn)有聚丙烯酰胺類水處理劑的年對其合成工藝及應用研究比較活躍特別是1987特點年美國氰胺公司用AMPS開發(fā)高效三次采油助劑在3.2纖維素工業(yè)中國取得專利發(fā)明權以后更加引起我國化學工作AMPS的結構特性使其在纖維改性、紡織品染者的關注與國際水平相比我國存在AMPS生產(chǎn)廠色中具有廣闊的應用前景。AM門S與丙烯腈的共聚家少、規(guī)模小、產(chǎn)品深度開發(fā)不足等弊端阻礙了性好又不易水解作為染料的增進劑具有優(yōu)良性AMPS的開發(fā)應用。因此加強AMPS的深度開發(fā)能而且還能改進纖維的手感和強度;另外,AMPS工作意義重大。此外,AMPS作為油田化學劑合成與其他組分配制成的處理液可改善聚酯、聚酰胺、丙聚合物的單體,在國內的研究還處在起步階段烯腈、纖維素等纖維及其紡織物的帶電性、吸水性和AMs均聚物和共聚物的抗鹽性、抗溫性和抗剪切防污性能。性為我們解決油氣田開發(fā)中的復雜問題提供了重要3.3涂料工業(yè)的手段加強AMPS在油田化學劑中開發(fā)和應用研AMPS是優(yōu)良的涂料改性劑、膠粘劑和涂飾劑究具有廣闊的發(fā)展前景。□的性能提高劑。在丙烯酸系陰極電泳涂料、水溶性參考文獻熱固化涂料中加入AMFS,可促進涂膜烘干時的交[1 Harrison S Killam. Process for manufacturing sulfonated amides聯(lián)和固化得到光澤及其他性能優(yōu)良的涂膜泚此外,〔P〕.USP3544597.1970-12AMPS與多羥基化合物加熱熔融的混合物是一種熱2) Shunichi, Kamogawa, Masatake. Proces熔型的膠粘劑;AMPS和偏氯乙烯-丙烯酸樹脂共2-acrylamido-2-methylpropane sulfonicP).USP4219498聚得到的水溶性聚合物涂到聚烯烴的膜上可提高198008-26[3 ]Shunichi, Kamogawa, Masatake. Process for purifying 2-acrylami其熱密封性do-2-methylpropane sulfonic acid P ) US4337215. 1982-07-293.4生物醫(yī)學[4 ]Lance E Brothers, Donald W Lindsey et al. Set retarded cementAMs和丙烯腈共聚制得的中空纖維,可用于mpositions methods for well cementing[ P ] US4941536. 1990-0血液透析防止血液凝固泚此外,AMS與乙撐二甲(5〕王中華, AMPS/AM淀粉接枝共聚物降濾失劑的合成與性能基丙烯酸酯交聯(lián)而制得的共聚物可用于制造接觸眼J〕.油田化學1997J4(1鏡〔6〕邳艷英梁鎬等. AMPS/AM共聚物的合成及降粘性能〔J〕.油田化學199613(2):72~1743.5造紙工業(yè)[7 ]Christopher M. Garvey. Fluid loss agents for oil well cementing com-\M門S的水溶性聚合物可作為紙張增強劑、精P〕.US4674574.198706-23紙漿及填料利用率的提高劑、紙等無紡物制造中的8〕中國煤化工/丙烯酸共聚物的合成及其漿料分散劑、紙干燥的剝離性提高劑等。在紙生產(chǎn)CNMHG聚合物的合成及性能研究過程中AMFS的共聚物可用于改進填料和紙漿碎〔J].工業(yè)水處理,1998185)?~9屑的保留率并提高漿料的脫水速率?！?0〕孫文闖.含AMFS聚合物水處理劑質量評定方法初探〔J〕.石油煉制與化工1998295)54-563.6其他〔11王中華,AM/AMPS/NVP共聚物的合成〔J〕.杭州化工998,AMⅣS在陶瓷、選礦、磁性材料、感光材料等領282)9-11