阅读说明：本技术 高强度双网络水凝胶的制备方法 (Preparation method of high-strength double-network hydrogel ) 是由 吕斌 王浩 高党鸽 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高强度双网格水凝胶的制备方法,克服了现有水凝胶机械强度不足使其应用在石油堵剂领域受到限制的问题。本发明的技术方案为：将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺经自由基聚合得到的第一网络水凝胶,将该水凝胶浸泡在含有丙烯酰胺单体的溶液中至溶胀平衡,取出含有丙烯酰胺单体溶液的第一网络水凝胶,反应数小时,即可得到高强度双网络水凝胶。本发明制得的双网络水凝胶具有优秀的力学性能,能够满足石油堵剂的强度要求。(The invention discloses a preparation method of high-strength double-grid hydrogel, which solves the problem that the application of the existing hydrogel in the field of petroleum plugging agents is limited due to insufficient mechanical strength. The technical scheme of the invention is as follows: and (2) carrying out free radical polymerization on 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and acrylamide to obtain a first network hydrogel, soaking the hydrogel in a solution containing an acrylamide monomer until the hydrogel is in swelling balance, taking out the first network hydrogel containing the acrylamide monomer solution, and reacting for several hours to obtain the high-strength double-network hydrogel. The double-network hydrogel prepared by the invention has excellent mechanical properties and can meet the strength requirement of the petroleum plugging agent.)

高强度双网络水凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强度双网络水凝胶的制备方法。

背景技术

目前，我国主要油田大都已进入中高含水采油期。油井含水不断上升，已严重影响原油产量，特别是灰岩裂缝性油田，油井一旦见水，油产量便急剧地下降。但随着油田的不断开发和地层地质条件的复杂化，该堵剂已不能完全满足需要，急需寻找一种高强度堵水材料。（田洪昆, 于连成, 史利军. PR—8201堵水剂及堵水工艺[J]. 石油钻采工艺, 1988(7):75-82.）。

堵剂主要分为两大类，一类是非选择性堵水剂，另一类是选择性堵水剂。而选择性堵水剂又分为水基类、油基类、醇类等。由于水基类具有环保性好，成本低等特点得到广泛使用。水凝胶（hydrogels）是一类水基聚合物，具有化学或物理交联结构的亲水性高分子聚合物三维网络，由于其亲水性的交联网络，使得水凝胶可吸收大量水分但不溶于水,它们在水中可保持一定形状和三维空间网络结构并迅速溶胀。由于这些特有的结构，高强度双网络水凝胶有望在石油堵剂领域应用。

但是由于传统水凝胶的机械强度不足使其应用在石油堵剂领域受到限制，研究者开发了一些新型的高强度水凝胶，如拓扑（TP）水凝胶、双网络（DN）水凝胶、大分子微球复合（MMC）水凝胶等。其中，双网络水凝胶由于网络结构的对比和通过断裂而产生的有效能量耗散，表现出极高的强度和韧性已成为高强度水凝胶的研究热点之一。而双网络水凝胶的第一网络结构和性能是影响 PAMPS/PAM 双网络水凝胶强度和韧性的重要因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度双网络水凝胶的制备方法，使用本方法制备的双网络水凝胶具有优异的力学性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高强度双网格水凝胶的制备方法，具体步骤如下：

将2重量份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.06重量份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.03重量份过硫酸钾和0.03重量份丙烯酰胺溶解到10重量份水中，在温度为60℃条件下反应3 h，取出形成的第一网络水凝胶；再将15重量份丙烯酰胺 、0.05重量份过硫酸钾和0.017重量份溶解到100重量份水中得到单体溶液，将得到的第一网络水凝胶浸泡在单体溶液中至溶胀平衡，取出溶胀平衡后的第一网络水凝胶，在温度为60℃条件下反应3～9 h，制得高强度双网络水凝胶。

本发明通过在第一网络中引入共聚单体来改变双网络水凝胶第一网络的结构，进而提升双网络水凝胶的力学性能，使其满足石油堵剂强度要求。

附图说明

图1为制备的双网络水凝胶的压缩应力-应变曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明：

实施例1：

将2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.06g N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.03g过硫酸钾和0.03g丙烯酰胺溶解到10g水中，在温度为60℃条件下反应3 h，取出形成的第一网络水凝胶记为1^st水凝胶。再将15g丙烯酰胺 、0.05g过硫酸钾和0.017g溶解到100g水中得到单体溶液，将得到的1^st水凝胶浸泡在单体溶液中至溶胀平衡，取出溶胀平衡后的1^st水凝胶，在温度为60℃条件下反应3 h，制得高强度双网络水凝胶。

实施例2

将2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.06g N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.03g过硫酸钾和0.03g丙烯酰胺溶解到10g水中，在温度为60℃条件下反应3 h，取出形成的第一网络水凝胶记为1^st水凝胶。再将15g丙烯酰胺 、0.05g过硫酸钾和0.017g溶解到100g水中得到单体溶液，将得到的1^st水凝胶浸泡在单体溶液中至溶胀平衡，取出溶胀平衡后的1^st水凝胶，在温度为60℃条件下反应5 h，制得高强度双网络水凝胶。

实施例3

将2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.06g N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.03g过硫酸钾和0.03g丙烯酰胺溶解到10g水中，在温度为60℃条件下反应3 h，取出形成的第一网络水凝胶记为1^st水凝胶。再将15g丙烯酰胺 、0.05g过硫酸钾和0.017g溶解到100g水中得到单体溶液，将得到的1^st水凝胶浸泡在单体溶液中至溶胀平衡，取出溶胀平衡后的1^st水凝胶，在温度为60℃条件下反应9 h，制得高强度双网络水凝胶。

为了测试所制备得到的双网络水凝胶的抗压性能，本发明人对其做了以下分析测试，分析结果如下：

如图1所示是合成的P(AMPS-co-AM)/PAM双网络水凝胶的压缩应力-应变曲线图。从图中可以明显的看出，该凝胶具有较强的抗压强度，最低可达到77.9MPa，且随着实例中时间的增加强度也随之增大，在实例3中反应时间为9h时，抗压强度可达到121.8MPa。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。