可逆加成断裂链转移聚合及 链转移剂的制备进展

20世纪以来国内外学者使用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合法进行了有机合成和分子设计,并探索了满足RAFT聚合条件的RAFT试剂,成功得到了RAFT聚合产物。本文介绍了RAFT聚合法的机理、优势与缺陷,并在对RAFT聚合成果进行系统总结的基础上,简要综述了整体的国内外研究现状,介绍了RAFT试剂的合成案例,并提出了水溶性RAFT试剂的合成思路,展望了RAFT聚合体系未来的发展方向。     

RAFT水溶液聚合制备调驱用凝胶分散体及其性能评价

为解决传统调驱剂制备工艺复杂及需要添加有机溶剂的问题,提出基于可逆加成-断裂链转移（RAFT）水 溶液聚合制备调驱用微纳米级聚丙烯酰胺凝胶分散体。首先以硫代乳酸、二硫化碳、α-溴苯乙酸为原料制得水 溶性RAFT链转移剂;再将链转移剂与丙烯酰胺（AM）、交联剂 N,N''-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）、引发剂过硫酸 铵反应,在纯水中一步制得聚丙烯酰胺凝胶分散体。表征了凝胶分散体的微观形貌及粒径,研究了反应物配比、 聚合温度、聚合时间及固含量对凝胶分散体性能的影响,考察了凝胶分散体的流变性和黏弹性特征,以及温度响 应性、盐度响应性和pH响应性。结果表明,凝胶分散体为不规则球状结构,分子尺度为微纳米级别,其中微米粒 径为0.92～6.13 μm、纳米粒径为48～87 nm。聚丙烯酰胺凝胶分散体接近牛顿流体特性,其黏弹性表现出黏性 流体特性,进一步证实了凝胶分散体是由微小的凝胶单元颗粒分散在水溶液中形成的。凝胶分散体的黏度随 温度和pH值的升高而降低,但降幅较小,其黏度几乎不受矿化度的影响。与传统调驱剂制备工艺相比,在纯 水相条件下制备凝胶分散体的方法具有时间短、制备条件简化、无需添加有机溶剂和产物分子尺度小的特点。     

水溶性聚轮烷交联剂的制备及其在水凝胶颗粒型调驱剂中的潜在应用

提出一种将类似机械"滑轮"的化学结构引入到水凝胶中充当交联点的方案,以期赋予水凝胶颗粒更优异的形变能力。首先通过三步反应设计构筑出一种具有"滑轮"效应的水溶性聚轮烷交联剂,进而与丙烯酰胺交联共聚制备了凝胶颗粒。通过红外光谱、核磁共振、X射线衍射表征了交联剂的结构,对比研究了由聚轮烷交联剂制备的凝胶颗粒和由传统N,N'-亚甲基双丙烯酰胺交联剂制备的凝胶颗粒的形变能力。结果表明,已引入双键的α-环糊精与改性聚乙二醇形成了包合结构,成功制备了聚轮烷交联剂。聚轮烷交联剂制备的凝胶颗粒具有更优异的形变能力,溶胀10 h后,以聚轮烷交联剂合成的凝胶颗粒受力为286.4 N时仍未发生破碎,且外力撤去后凝胶能够恢复至原始状态,而以传统交联剂制备的凝胶颗粒受到174.2 N的力时即发生破碎。图9参15     

RAFT聚合制备调驱用微纳米级凝胶分散体及其性质研究

为改善现用凝胶分散体型调驱剂粒径存在的问题,提出使用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合制备纳米级凝胶分散体的方案。首先合成了一种链转移剂2-(苯甲基三硫代碳酸酯基)丙酸,通过红外光谱、核磁共振明确了其结构,再使用链转移剂制备出聚丙烯酰胺凝胶分散体。使用激光粒度仪测定了凝胶分散体的粒径及径距分布,研究了不同反应物配比、反应温度、固含量及链转移剂类型对分散体粒径的影响,并表征了凝胶分散体的微观结构。结果表明,当n(单体)∶n(交联剂)∶n(链转移剂)为88∶10∶2,反应温度在50~70℃,固含量在6%~8%时,能够得到微纳米级凝胶分散体。相同条件下,所制备的链转移剂比2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸制备的凝胶分散体的粒径更小。     

耐盐抗剪切型聚丙烯酰胺降阻剂的制备及研究现状

总结了部分耐盐、抗剪切改性单体的种类,分析了不同降阻剂的溶解时间、相对分子质量以及用量、矿化度、流速等与降阻率的对应关系,以期为耐盐抗剪切型聚丙烯酰胺降阻剂的制备提供借鉴。研究发现,仅含磺酸基团的聚丙烯酰胺降阻剂在流速小于10 m/s时,降阻率在50%～81.3%之间;而同时含磺酸基团和长链疏水基团的聚丙烯酰胺降阻剂在流速大于10 m/s时,降阻率基本高于70%。在流速较高的条件下,同时含有磺酸基团和长链疏水基团的降阻剂应是今后重点研究方向之一。     

CO2响应性聚合物的研究进展

CO_2刺激响应性聚合物是近年来发展起来的一类新型智能聚合物,它是指通入和排出CO_2后,性质或状态能发生可逆变化的智能型物质。这种物质在反应过程中不产生副产物,且CO_2气体无污染,因此具有多方面的潜在应用价值。简要综述了三类CO_2刺激响应性聚合物的设计合成及国内外研究现状,并展望了CO_2响应性聚合物未来的应用前景和发展方向。     

基于深度学习算法的原位激光CO2检测系统研制

随着全球变暖日益严重，精准检测CO₂浓度具有重要的研究意义。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有高灵敏度、高分辨率等特点，被广泛应用于气体检测领域。为进一步提升TDLAS气体检测技术的检测精度，本文提出一种基于深度学习的原位激光二氧化碳检测系统。该系统采用BP神经网络算法反演CO₂浓度，补偿了温度压强对气体浓度反演的影响，提升了检测精度；采用无线通信模块，通过MQTT协议将检测的CO₂数据上传至OneNET云平台，实现了CO₂浓度的原位检测。经测试，该系统可以快速、稳定的处理数据，并且适配于其他气体检测系统。     

暂堵用小分子水凝胶的构筑及性能研究

以芥酸酰胺丙基二甲胺(芥酸PKO)、无水柠檬酸(CA)及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)三种小分子物质构筑了一种暂堵用小分子水凝胶。研究了小分子水凝胶的成胶性能、破胶性能，以及流变性能。结果表明，CTAB能够促进蠕虫状胶束的增长，从而促进形成水凝胶。碳酸钠通过破坏形成蠕虫状胶束的静电作用而实现快速破胶。流变结果表明，小分子水凝胶是由蠕虫状胶束相互缠结而形成了网络结构，具有凝胶的黏弹性特征，这在暂堵领域有潜在应用前景。     

基于深度学习的嵌入式CO2浓度反演算法实现

以CO₂为主的温室气体排放使得全球变暖，严重影响生态环境，2021年习近平主席在二十国集团领导人峰会上提出“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”,因此精确检测CO₂气体浓度具有重要研究意义。由于CO₂气体吸收谱线的展宽受到气体压力、温度等因素影响，导致TDLAS气体检测系统测量结果误差增大，因此本文结合HITRAN数据库仿真，提出了基于BP神经网络深度学习的CO₂浓度反演算法和嵌入式实现方法，实现了对气体浓度的补偿，为嵌入式浓度反演算法设计提供理论依据。该算法可以移植到STM32F407中，经过测试，气体浓度的检测误差小，有效提升了气体检测精度，此方法同样适用于TDLAS型的其他气体检测应用场景中。