超临界CO2压裂液增黏剂的长管实验评价及增黏机制探讨

针对超临界CO₂压裂中CO₂黏度低、携砂困难等问题,开展6种超临界CO₂压裂液增黏剂的性能研究。分析增黏剂聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、氟化丙烯酸酯、聚甲基倍半硅氧烷、聚甲基倍半硅氧烷-乙酸乙烯酯以及氟化丙烯酸酯-苯乙烯的分子结构,测试其增黏效果及热稳定性,评价温度、压力、增黏剂注入量对超临界CO₂压裂液黏度的影响,测试不同管径中压裂液的阻力系数,并探讨超临界CO₂增黏的机制。实验结果表明,在温度为50℃、压力为12MPa、注入增黏剂质量分数为3%时,氟化丙烯酸酯-苯乙烯对超临界CO₂的增黏效果最好,增黏倍数为316.7倍,黏度值为15.202mPa·s;改善增黏剂在CO₂中的溶解性可以有效提高超临界CO₂压裂液的黏度;具备两亲特性、具有无定形、无规则结构特征以及分子上既存在路易斯酸又有路易斯碱的共聚物能有效提高其在CO₂中的溶解性,并形成大分子相互缠绕的空间网络结构,达到增黏的效果。该研究对超临界CO₂增黏剂的研制以及超临界CO₂压裂施工具有重要的现实意义。     

砂岩油藏聚合物辅助碳酸盐水注入的流变学及采油效果研究

碳酸盐水注入(CWI)的驱油效果与其对CO₂的吸收程度有关。分别使用质量浓度为0.5,1.0,2.0 g/L的聚丙烯酰胺(PAM)溶液作为增黏剂,以提高水对CO₂的吸收能力。试验结果表明,质量浓度1.0 g/L的PAM溶液有利于增强CO₂吸收,CO₂的吸收降低了PAM溶液的黏度,黏度的降低与吸收的CO₂量成正比。质量浓度1.0 g/L的PAM对CO₂的吸收能力在流变学上较为稳定,而且受高温影响较小。岩心驱油试验结果表明,含CO₂的PAM溶液在多孔介质中具有较大的面积覆盖率、较好的流动性控制以及较低的表面压力要求。     

利用煤焦油中酚类物质St?ber法制备碳纳米球用于CO2吸附

煤焦油的排放和直接利用会造成严重的环境污染，开发高附加值材料的绿色合成方法及应用是煤焦油利用的关键。本文采用St?ber法以间苯二酚和中低温煤焦油为碳源与甲醛聚合制备了多孔碳纳米球CO₂吸附剂，通过扫描电子显微镜、N₂吸附-脱附测试、傅里叶变换红外吸收光谱、X射线衍射等手段对样品进行测试和分析。考察了预聚温度、水热温度和煤焦油添加量对碳纳米球的孔结构和CO₂吸附性能的影响。预聚温度为60℃、水热温度为200℃时，产物具有最优异的比表面积和CO₂吸附性能。C₁-R₁-RT-200吸附剂的比表面积达到787m²/g,CO₂最大吸附量为4.64mmol/g。当煤焦油占总投料质量的50%～76%时，产物的CO₂吸附性能较好，优于纯的间苯二酚模型化合物。所制备的多孔碳纳米球的CO₂吸附等温线可以很好地吻合Langmuir等温线模型，说明多孔碳纳米球对CO₂的...     

增黏剂氟化丙烯酸酯-苯乙烯在超临界CO_2压裂液中的流变特性及增黏机制

针对超临界CO_2压裂中CO_2流体粘度低、携砂困难、储层压裂施工规模受限等问题,开展了超临界CO_2压裂液增黏剂氟化丙烯酸酯-苯乙烯的研究。分析了该增黏剂的分子结构特征,探讨了该增黏剂在超临界CO_2中的增黏机制,研究了在不同剪切速率、温度、压力及增黏剂注入量下增黏剂在超临界CO_2中的流变特性。结果表明,将氟化丙烯酸酯与苯乙烯按质量浓度0.71∶0.29进行配比,可合成含有两个单体结构的无规共聚物氟化丙烯酸酯-苯乙烯,其产率为93.9%,分子量为71 400 g/mol,粘度值为62.4 mPa·s。应用该增黏剂的超临界CO_2的压裂液粘度值可达17.834 mPa·s以上,使超临界CO_2粘度提高两个数量级(148～321倍)。加入增粘剂的压裂液体系既有非牛顿流体的流动特性及假塑型流体的剪切特性;同时其粘度还随增黏剂注入量的增加呈先升后降的趋势;温度低于55℃、压力低于14 MPa时,压裂液体系粘度变化主要受压力的影响;但当温度高于55℃、压力高于14 MPa时,则温度影响占主导地位。该研究为超临界CO_2压裂液增黏剂的研制及筛选提供了有效的技术思路,对超临界CO_2压裂研究具有一定的实用性。     

基于CO2原位捕集的生物质热解制氢

以谷壳作为生物质研究对象,在石英管反应器中研究了基于CO₂原位捕集的谷壳热解制H₂,考察了不同温度、不同的CO₂捕集剂（CaO）配比对其热解的产气量、气体中H₂的体积分数的影响。实验结果表明,谷壳热解的产气量随温度的升高而增大,当反应温度在800℃时有最大产气量340mL/g;捕集剂CaO的添加通过原位吸收CO₂促进相关反应向生成氢气的方向移动。在600℃,不同比例CaO下CO₂体积分数都保持在22%左右,谷壳热解产生的气体中H₂的体积分数为14%~26%;在700℃,当CaO与生物质质量比为1：4时,添加CaO捕集剂能够较好地捕集CO₂,有效提高H₂的体积分数,此时获得较高的H₂产率41%,较低的CO₂体积分数16%,CaO的捕集率为64%;GC-MS表征分析发现,CaO在800℃的温度下对热解过程中产生的焦油有部分催化裂解效果。     

加成型有机硅灌封胶用含环氧/丙烯酰氧基有机硅增黏剂的合成与表征

采用甲基丙基二甲氧基硅烷和甲基乙烯基二甲氧基硅烷为原料,合成端羟基乙烯基硅油(HVS),再与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)进行缩合反应合成了一种含环氧基、丙烯酰氧基和乙烯基的低聚硅氧烷增黏剂(HBV)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(~1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)等对HBV的结构进行表征。结果表明:当HVS与KH560/KH570的物质的量比为1.2,KH560/KH570的滴加速度为30滴/min,反应温度为80℃,反应时间为50min时,制得了黏度为450MPa·s,相对分子质量为10882g/mol的增黏剂HBV。当HBV的添加量为2质量份时,加成型有机硅灌封胶与铝材、PCB的粘接剪切强度分别达到1.20MPa和1.04MPa。     

黄腐酸吸收CO2的研究

全球气候变暖已经成为一项世界性的环境问题,温室气体的主要成分CO₂的减排成为人们关注的焦点。现今各国都在研究降低CO₂排放的措施,希望能够开发一种易于工业化应用的吸收剂。通过研究黄腐酸浓度、CO₂流量、反应温度、吸收时间和循环次数对黄腐酸吸收CO₂效果的影响,探索黄腐酸作为CO₂吸收剂的新工艺。结果表明,黄腐酸吸收CO₂的最佳反应条件：黄腐酸浓度为0.03 g/mL、反应大气压为1.01×10⁵ Pa、吸收时间为60 min、反应温度为20 ℃,CO₂流量为0.14 L/min。黄腐酸吸收CO₂的循环次数可超过20次之多,CO₂吸收量随着黄腐酸循环次数的增加整体呈下降趋势。     

木屑炭高温CO2气化特性研究

在高温固定床反应器中,以木屑炭为原料,进行木屑炭CO₂气化的特性研究。考察了气化温度和CO₂流量对燃气各组分体积分数、热值、固体产率、产气率的影响。结果表明：随着气化温度从750 ℃升高到950 ℃,CO体积分数明显增加,CO₂体积分数明显减少,燃气热值增加较明显,而从950 ℃升高到1 050 ℃时,燃气热值增加趋势减缓。CO₂作为气化介质,随着其流量增加,固体产率减少,气体产率增加,燃气组分中CO₂体积分数明显增加,CO体积分数先增加后减少,燃气热值先增大后减小。CO₂流量为15 mL/（min·g）时,燃气热值最大。气化温度950 ℃、CO₂流量15 mL/（min·g）为较佳的气化条件,此时气化制备的气体中CO体积分数为51.51%,CO₂体积分数为37.99%,燃气热值为8.03 MJ/m³,产气率为0.78 L/g。     

甲基三甲氧基硅烷对含硅聚氨酯胶黏剂性能的影响

以端羟基聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇600、偶联剂KH-550和无机填料配制成A组分,以MDI型预聚体、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和催化剂混合制得B组分,A组分和B组分组成含硅聚氨酯胶黏剂,按异氰酸酯指数1. 2混合均匀,室温固化成膜。讨论了MTMS用量对胶黏剂性能的影响。结果表明,随着MTMS用量的增加,胶膜的硬度和拉伸强度增加,伸长率减小,并且耐酸性能和耐温变性能变好。该胶黏剂能满足火电厂脱硫烟囱内衬防腐材料的要求。     

介孔SiO2吸附CO2的性能研究

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,端氨基聚氧化丙烯醚（D2000）为模板剂,在水和乙醇的混合溶液中合成了蠕虫状介孔结构的介孔SiO₂（记为MSU-J）。采用物理浸渍的方法利用四乙烯五胺（TEPA）改性介孔MSU-J。采用红外、N₂吸附/脱附、元素分析表征改性介孔SiO₂。红外测试表明,经过物理浸渍可以将有机胺负载到介孔SiO₂上。N₂吸附/脱附试验表明,经过氨基修饰后,介孔SiO₂的介孔结构没有发生变化,但是介孔的孔容、孔径以及比表面积随着氨基浸渍量的增加而减小。在25℃和45℃,0.1 MPa下的纯CO₂吸附试验表明,氨基改性材料对CO₂吸附效果明显提高。当浸渍量为20%、吸附条件为25℃/0.1 MPa时,吸附量达到最大值138.6mg/g。当氨基含量继续增加时,吸附量反而降低。循环性试验表明,制备的吸附剂具有良好的循环性能,循环使用6次,材料的吸附量下降很少。     

利用KH560和纳米SiO2采用“一步法”反应挤出增黏PET

以KH560（3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷）和纳米SiO₂颗粒复配作为扩链剂,采用“一步法”反应挤出增黏聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。KH560和SiO₂的添加量均为PET质量分数的2.5%时,增黏效果最好。并且在PET不干燥的情况下,KH560和SiO₂复配也可增加PET的黏度,可用作PET的扩链剂和防水解剂。经透射电镜观察,发现SiO₂在PET中的分散状况良好。用FTIR研究了KH560、SiO₂、PET三者之间的反应机理。用TGA分析了SiO₂的接枝率,发现接枝率高达72.0%。用DSC对PET/纳米SiO₂复合材料的结晶行为进行了研究,并讨论了结晶行为对力学性能的影响。当KH560和SiO₂的添加量均为PET质量分数的2.5%时,结晶度最低,综合力学性能最好。     

胶黏剂对芳纶复合材料防刺性能的影响

以不同的水性聚氨酯(PU)及环氧树脂(EP)为主体,制得一系列胶黏剂胶液,并制备成胶膜,通过分析胶膜的力学性能及硬度优选出胶黏剂主体;采用胶黏剂胶液、助剂、纳米二氧化硅(SiO₂)粒子与芳纶1414通过热压法制备芳纶复合材料,研究了助剂含量、纳米SiO₂含量和上胶量对复合材料防刺性能的影响。结果表明：由相对分子质量为2 000的聚己二酸丁二醇酯二醇合成的PU作为胶黏剂主体,制备的复合材料具有良好的综合性能,其抵御功(η_p10)可达0.264 (mN·m³)/g;复合材料的η_p10随胶黏剂中助剂含量的增加呈现先增大后降低的趋势,随着上胶量的增加而增大;以PU为胶黏剂主体、助剂质量分数为1.8%、上胶量为27%时,复合材料的η_p10达0.288 (mN·m³)/g,兼具良好的防刺性能和轻量化;在胶黏剂中添加适量的纳米SiO₂可进一步提高复合材料的防刺性能,当胶黏剂中纳米SiO₂质量分数为6%时,...     

γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性丙烯酸树脂的合成及其性能研究

92.00g八甲基环四硅氧烷(D4)在碱性条件下,120℃,N2保护,开环反应1h;降温至90℃,在二甲基亚砜(DMSO)促进下,与7 36gγ 氨丙基三甲氧基硅烷(KH540)进行催化平衡,以0 601 20g六甲基二硅氧烷(MM)调节相对分子质量,反应3h,制备出聚氨基硅氧烷(氨值为0 6mmol/g)。再与4 90g顺丁烯二酸酐(MAD)缩合成聚氨基硅氧烷预聚体;m(聚氨基硅氧烷预聚体)/m(丙烯酸酯类单体)=8%进行共聚,制备出聚氨基硅氧烷改性丙烯酸树脂成膜材料。改性树脂薄膜抗张强度为20 1MPa,吸水率为36 8%,玻璃化温度为-43 6℃。     

聚羧酸类减水剂中间大分子单体的合成工艺

通过丙烯酸和甲氧基聚乙二醇的酯化,生成了一种具有反应活性的聚羧酸类减水剂中间大分子单体——甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯。探讨了各种实验条件对酯化反应的影响,得出了合成甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯的最佳工艺条件。     

煤-生物质基活性炭成孔机制及其吸附乙酸乙酯的性能

以CO₂为活化气氛,通过一步快速热解活化法从黑山煤粉与生物质混合物中制取活性炭。讨论了不同质量比率、活化温度和CO₂浓度对活性炭比表面积的影响。通过N₂吸附（BET）、扫描电镜（SEM）、拉曼光谱（Raman）和红外光谱（FTIR）对活性炭的性能进行了表征。确定了制备活性炭的最佳条件为活化温度900℃、质量比1、CO₂体积分数30%、活化时间120min时,活性炭的比表面积和孔容最大,分别为901m²/g和0.39cm³/g。最后,用乙酸乙酯吸附量验证了其吸附性能,最大累积吸附量为766.51mg/g。     

模板剂辅助水热合成CuO催化剂及其CO2电化学还原性能

利用可再生能源驱动CO₂电化学还原制增值产品可实现人工碳循环和洁净电能的高效存储,是实现碳中和战略目标的重要策略。铜基催化剂是迄今为止唯一可实现CO₂电化学还原制取多种产物的催化剂,但其面临CO₂电化学还原过电势高和产物选择性低等挑战。为提升铜基催化剂CO₂电化学还原性能,采用模板剂辅助水热合成法制备纳米CuO催化剂,探究聚乙烯吡咯烷酮(PVP)模板剂添加量对CuO催化剂微观结构和CO₂电化学还原性能的影响。结果表明,添加PVP直接影响水热合成过程中CuO晶体成核与生长。CuO催化剂的平均粒径和CO₂电化学还原性能依赖于PVP模板剂的添加量。PVP分子中的疏水碳链有利于使其保持分子斥力,抑制CuO催化剂纳米颗粒聚并。随PVP含量提高,CuO催化剂平均粒径先降低后增加,而其CO₂电化学还原性能先提高后降低。PVP质量分数为25%的CuO催化剂(CuO-PVP-25)的平均粒径最小(29.53 nm),其在-0.53 V(可逆氢电极RHE...     

Zn(OAc)2/AC催化固定床上CO2与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯及其反应机理

以负载型乙酸锌为催化剂,在固定床上实现了CO₂和1,2-丙二醇(PG)合成碳酸丙烯酯(PC)反应。考察了不同载体和负载量对负载型乙酸锌催化性能的影响以及反应条件对PC合成反应的影响。结果表明:负载量为40% (质量分数)的Zn(OAc)₂/AC催化性能最好。CO₂与PG合成PC适宜的反应条件为:PG、乙腈和CO₂的摩尔比为1:1.8:11,CO₂ 压力 4.0 MPa,反应温度160 ℃和液空速0.9 h^-1。在此条件下,PC收率和选择性分别为6.3%和49.0%。采用原位红外结合设计实验研究了无水乙酸锌分别与CO₂和PG之间的相互作用,发现CO₂与乙酸锌之间的化学吸附比较弱,而PG与乙酸锌之间的化学吸附较强,能够活化PG。据此推测了乙酸锌催化CO₂与PG合成PC的反应机理。     

高位移能力脱醇型RTV硅橡胶的研制

以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷为原料,在线性氯化磷腈作用下合成了二甲氧基封端聚二甲基硅氧烷.然后向二甲氧基封端聚二甲基硅氧烷中加入补强填料、扩链剂、交联剂、增粘剂和催化剂等制得脱醇型室温硫化硅橡胶,研究了扩链剂和补强填料用量、增粘剂和催化剂种类对硅橡胶位移能力的影响.结果表明,扩链剂的较佳用量为4份...     

超临界CO2萃取脱除甘蔗渣木质素的研究

采用超临界CO₂萃取技术,研究了萃取条件对甘蔗渣木质素脱除规律的影响,设计正交试验方案得出纸浆得率、综纤素维含量、Klason木质素含量,进一步得出脱木质素率,以确定最优条件.结果表明,温度是影响超临界CO₂脱除木质素的最主要因素.在180 ℃、 20 MPa下,用1,4-二氧六环2 mL作夹带剂反应60 min,脱木质素率达到79.61%.用GC-MS 对不同温度下超临界CO₂萃取液的分析以研究在超临界CO₂下甘蔗渣中木质素的溶出规律,结果表明,木质素的降解不仅发生在芳基醚键这种大分子的断裂,还导致了苯环上甲氧基的断裂.且在高温作用下,还会导致甘蔗渣中其它碳水化合物、纤维素和半纤维素的降解.     

功能型离子液体的合成表征及CO2吸收性能

合成了两种传统型离子液体［bmim］BF₄和［emim］BF₄及含有胺基和羟基的功能型离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄、［OH-e-mim］Br,并对合成的离子液体进行IR和¹H NMR表征。常温常压条件下,对所合成的离子液体开展CO₂吸收性能实验,发现胺基改性离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄和羟基改性离子液体［OH-e-mim］Br的CO₂饱和吸收量分别是常规离子液体的3～9倍和1～2倍,且含有乙基官能团的离子液体吸收平衡时间普遍较短。最终探讨了温度、CO₂分压等对功能型离子液体吸收CO₂过程的影响。