AM/[APy]Br共聚物粘土抑制剂的制备及性能评价

以丙烯酰胺(AM)和溴化N-烯丙基吡啶([APy]Br)为单体,制备了一种离子液体聚合物黏土抑制剂AM/[APy]Br。通过单因素实验法确定了最佳反应条件为:m(AM)∶m([APy]Br)=15∶1,w(引发剂)=0.8%,其中,n(K2S2O8)∶n(Na HSO3)=1∶1,反应温度50℃。并对AM/[APy]Br进行了FTIR和1HNMR表征,对其性能进行了评价。结果表明,在室温下,2 000 mg/L AM/[APy]Br溶液防膨率为80.90%,当温度为90℃时,其防膨率仍达77.97%;2 000 mg/L AM/[APy]Br溶液与0.3 mol/L KCl溶液复配后,防膨率可达96.20%;与0.2 mol/L KCl溶液复配后,防膨率高于0.3 mol/L KCl溶液,复配溶液经4次冲刷,防膨率仍可达76.17%;占溶液总质量3.0%AM/[APy]Br与3.0%KCl复配溶液浸泡后的Na-MMT晶层间距(1.57 nm)明显优于单独使用同等浓度KCl浸泡后的Na-MMT晶层间距(1.62 nm)。     

一种阳离子型聚合物防膨剂的制备与性能研究

以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)为原料,采用水溶液聚合法制备出一种阳离子型防膨剂PMAD,通过FTIR进行表征,并对其粘均分子量进行测试;由防膨测试、耐温测试、耐水洗测试、耐盐测试及其与无机盐复配实验,对PMAD的相关性能进行研究。结果表明,PMAD具有较好的防膨性能、耐温性能、耐水洗性能和耐盐性能。当PMAD使用浓度为0.8%时,其防膨率可达87.12%,温度为100℃时防膨率超过80%,矿化度为200 g/L时,防膨率大于90%,三次水洗后,防膨率保持在80%以上。将PMAD分别与KCl、NH₄Cl进行复配,在使用浓度为1%时,体系的防膨率均大于90%,表明PMAD具有优异的抑制粘土膨胀的作用。     

麦秸纤维素在离子液体与有机溶剂复合体系中的溶解

采用一步法合成了N-烯丙基吡啶氯盐离子液体([APy]Cl),用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和质谱分析(MS)进行结构表征,并与5种有机溶剂[二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、吡啶及BS-12]形成复合溶剂,考察了麦秸纤维素在其复合溶剂中的溶解性能。结果表明:质量分数2%的麦秸纤维素在[APy]Cl/DMSO复合溶剂中溶解性能较佳,当复合溶剂m([APy]Cl)∶m(DMSO)=1∶0.5、120℃时,75 min可溶解完全。利用IR和X射线衍射对再生前后的纤维素进行结构表征,可知[APy]Cl/DMSO复合溶剂对麦秸纤维素溶解为直接溶解过程,溶解后麦秸纤维素由晶型Ⅰ转变成晶型Ⅱ。     

含吡啶结构丙烯酰胺共聚物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-烯丙基油酰胺(NAE)和3-烯丙胺基羰基-1-乙基吡啶溴化铵([mAEPy]Br)为单体,采用氧化还原引发体系,制备了一种含吡啶离子液体结构疏水缔合聚合物驱油剂AM/AA/NAE/[m-AEPy]Br。对共聚物进行了红外、核磁表征,并测定了其增黏性、剪切稀释性、耐温抗盐性,对其提高采收率能力进行了评价。结果表明:2 000 mg/L的共聚物溶液表观黏度可达510.3 m Pa·s;在剪切速率为510 s-1下,其表观黏度为27.2 m Pa·s,且在90℃时其表观黏度为42.8 m Pa·s;在10 000 mg/L NaCl、1 500 mg/L MgCl_2和1 500 mg/L CaCl_2溶液中,其表观黏度分别为21.8、27.4和27.0 m Pa·s;在模拟驱油实验中,共聚物溶液的采收率提高了11.4%。     

丙烯酰胺共聚物AM/AA/NCD-离子液[equin]BF_4复合粘土稳定剂的合成及性能研究

采用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)以及单六位取代烯丙胺基β-环糊精(NCD)为原料,合成出了一种水溶性聚合物AM/AA/NCD。采用喹啉、溴乙烷、氟硼酸钠在温和条件下合成了离子液体四氟硼酸1-乙基-喹啉盐([equin]BF4)。AM/AA/NCD溶液与[equin]BF4在50℃下回流,发生复合反应,生成AM/AA/NCD-离子液[equin]BF4复合粘土稳定剂。考察了反应条件对聚合反应的影响,确立了最佳合成工艺。通过膨润土线性膨胀实验,确定了复合粘土稳定剂最佳加量为0.6%,防膨率达到81%。采用X-射线衍射(XRD)考察了复合粘土稳定剂对钠蒙脱土晶层间距的抑制效果,晶层间距从1.89 nm降低到1.66 nm。压入硬度实验表明,AM/AA/NCD-[equin]BF4能有效保持泥页岩岩石强度。     

脂肪酸盐用于反相乳液中淀粉接枝反应乳化剂的研究

研究了以淀粉为基材、以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为聚合单体、以脂肪酸盐及其复配物为乳化剂、采用反相乳液聚合技术合成接枝共聚物的方法。讨论了脂肪酸盐的金属离子种类、碳链长度、乳液形成方法、乳化剂组成、乳化剂用量对单体转化率、接枝率、接枝效率、产品特性黏数及絮凝效果的影响。结果表明,将单一的脂肪酸盐以一定比例进行复配得到的混合物的乳化效果较好,当m(油酸)∶m(油酸钠)=60∶40的复配物为乳化剂,w(乳化剂)=6%,V(油)∶V(水)=1 2∶1,n(AM)∶n(DMDAAC)=3∶1,c〔(NH4)2S2O8〕=3 5×10-4mol/L,t=6h,θ=45℃时,单体转化率达99 7%,接枝率达97 6%,接枝效率为97 9%,特性黏数为1120mL/g。     

抗盐抗高温强抑制性降滤失剂SN-K的合成与评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)和二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)为聚合单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为氧化还原引发体系,通过水溶液聚合得到一种新型抗盐、抗高温、强抑制钻井液降滤失剂SN-K。通过单因素实验确定了最佳单体配比n(AM)∶n(AMPS)∶n(AA)∶n(DMDAAC)=1∶2∶2∶1,反应温度65℃,反应时间4 h,w(单体)=20%(以水溶液的总质量计,下同),w(引发剂)=0.5%(以单体总质量为基准,下同)。采用KOH调节聚合体系pH,引入强抑制性离子K+,并对SN-K进行性能评价。结果表明:在盐水钻井液中,w(SN-K)=3.0%(以钻井液总质量为基准,下同)时,经180℃高温老化16 h后,SN-K仍具有良好的降滤失效果,FLAPI=8.4 m L,没有添加SN-K的钻井液基浆的FLAPI=82.0 m L;泥页岩滚动回收实验表明:当w(SN-K)=1.0%时,岩屑相对岩心回收率(R*)为94.4%,远远超过KCl体系中w(KCl)=3.0%时的77.3%;利用SEM对添加SN-K的钻井液高温高压滤饼进行了微观表征,结果显示其具有致密的网架结构。     

缓蚀剂1,3-二烷基咪唑的合成及其缓蚀性能研究

采用一步法合成了1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([BMIM]Br)和1-己基-3-甲基咪唑溴盐([HMIM]Br)等两种烷基咪唑离子液体,并通过电化学阻抗、动电位极化和失重法研究[BMIM]Br和[HMIM]Br对15Mn碳钢在1 mol/L盐酸溶液中的缓蚀行为。研究结果表明:此两种缓蚀剂在1 mol/L盐酸溶液介质中对碳钢都有良好的缓蚀效果,其缓蚀效率都随着缓蚀剂的浓度的升高而增大,在同浓度条件下,缓蚀效率顺序为:[HMIM]Br[BMIM]Br。动电位极化曲线测量表明此两种1,3-二烷基咪唑溴盐的加入对碳钢的阴阳极腐蚀过程都具有抑制作用,[BMIM]Br和[HMIM]Br属于混合型缓蚀剂。同时计算了相关热力学参数如吸附平衡常数(Kads)以及标准吸附自由能(ΔGads)来阐述缓蚀剂的缓蚀机制,热力学计算说明[BMIM]Br和[HMIM]Br在碳钢表面发生了自发的物理吸附。     

吸附型小分子阳离子抑制剂的合成与表征

本文以环氧氯丙烷和三乙醇胺为原料,合成中间体三羟乙基环氧丙基氯化铵(TEPAC),再与多乙烯多胺合成吸附型小分子阳离子抑制剂。以防膨率为评价标准,对单体配比、反应温度和反应时间进行实验,确定最佳反应条件。对合成产物用红外光谱进行结构表征,通过防膨实验、耐高温实验、线性膨胀实验和岩屑回收实验评价其性能。结果表明,最佳反应条件为:n(TEPAC)∶n(多乙烯多胺)=1∶1.1,反应温度80℃,反应时间3 h。当TEPAC-多乙烯多胺的浓度为2.0%时,防膨率为89.70%。TEPAC-多乙烯多胺产物的抗温性能良好,140℃下的防膨率可以保持在81.3%。TEPAC-多乙烯多胺的抑制性良好,且优于KCl的抑制性。当TEPAC-多乙烯多胺的质量分数为2.0%时,岩屑回收率为87.1%,明显高于蒸馏水和KCl的回收率。     

AS/C_(12)-4-C_(12)·2Br/醇/己烷/盐水中相微乳液的研究

以AS/C12-4-C12.2Br/ROH/己烷/盐水系统为对象,研究了表面活性剂配比,表面活性剂用量,醇的种类,醇度,盐度等对系统相态的影响,结果显示:AS/C12-4-C12.2Br复配具有较好的协同效应,以AS/C12-4-C12.2Br复配物为表面活性剂所制备的中相微乳液的最佳体积比用单一表面活性剂形成中相微乳液体积大,形成中相微乳液的较佳条件是:以丁醇为助表面活性剂,w(AS)∶w(C12-4-C12.2Br)复配比为10∶1,c(NaCl)=14%∶c(ROH)=4%,中相微乳液的体积达到3.3 mL。     

阳离子聚合物粘土稳定剂的合成及性能研究

以二甲胺、环氧氯丙烷为原料,通过缩合聚合反应,合成了阳离子有机聚合物粘土稳定剂。考察了原料配比、反应温度、反应时间对防膨率的影响。结果表明,最佳合成工艺条件为:环氧氯丙烷与二甲胺的摩尔配比为1∶1.2,反应时间5 h,反应温度60℃。粘土稳定剂用量2.0%时,防膨率为87.5%;与KCl或NH4Cl以1∶1复配,用量为4%时,防膨率分别为94.9%,93.2%。粘土稳定剂用量2.0%时,第1次和第2次岩屑回收率分别为82.16%,79.49%;2%聚合物+1%KCl+1%NH4Cl三元复配,第1次和第2次回收率分别为89.66%,86.41%。     

单电子转移活性自由基聚合法制备表面活性聚合物及性能

以丙烯酰胺(AM)和α-烯基磺酸钠(AOS)为功能单体,2-氯丙酰胺(CPA)为引发剂,采用单电子转移自由基聚合方法,制备无规二元共聚物PAM-co-PAOS。结果表明,最佳工艺条件为c(单体)=2.5 mol/L,n(单体)∶n(CPA)∶n(CuBr)∶n(Me₆TREN)=769∶1.2∶1∶3.8;m(AOS)∶m(AM+AOS)=3.5%。对表面活性聚合物PAM-co-PAOS进行性能研究,在大庆模拟盐水中具有较好的增黏性及表面活性。     

有机胺类页岩抑制剂的合成及评价

以氯乙酸和二乙烯三胺为原料,经取代反应合成有机胺类页岩抑制剂,通过测定防膨率来判定其抑制效果。当反应物氯乙酸和二乙烯三胺的物质的量之比为2∶1,在温度75℃下反应4 h,此时得到的有机胺类页岩抑制剂抑制效果最佳。当页岩抑制剂的浓度为2%时,测得产物的防膨率达到91%。将页岩抑制剂与无机盐KCl复配,来增加其抑制性能。在页岩抑制剂浓度为1%,KCl浓度为4%时,防膨率达到94%。通过岩屑回收率实验得出,合成出的页岩抑制剂效果与国外ULTRAHIB产品的抑制性相接近。     

甲苯氧化制备苯甲醛工艺研究

研究了在常压下以Co/Mn/Br为催化剂、醋酸为溶剂的甲苯液相选择性氧化制备苯甲醛的反应过程。比较了不同类型催化剂对反应的影响,考察了反应温度与钴含量的影响,确定温和氧化条件下Co/Mn/Br的优化配比关系,获得了优化反应条件:催化剂为Co(OCOCH3)2/MnSO4—Mn(OCOCH3)2/C2H2Br4,反应温度98℃,n(Co)∶n(甲苯)=3.0∶100,n(Br)∶n(Co)=0.24%,n(Co)∶n(Mn)=3∶1。在该条件下甲苯转化率为48.69%,苯甲醛产率可达21.02%。     

硫酸钙阻垢剂(MAM)的合成与评价

以马来酸为主要单体合成了一种四元共聚物阻垢剂(MAM),用正交实验进行了合成条件的优化研究,确定了最优的合成条件:m(马来酸)∶m(AA)∶m(AMPS)∶m(AM)=5∶5∶4∶0.5,引发剂与单体的质量比为8%,4种单体的总质量分数为15%,反应温度为90℃,反应时间为4 h。研究了阻垢剂用量、溶液pH、钙离子浓度、硫酸根离子浓度、温度、恒温时间对该共聚物阻垢剂阻硫酸钙垢性能的影响,结果表明,在温度为70℃、溶液pH=7、ρ(Ca2+)=4 000 mg/L、ρ(SO42-)=7 000 mg/L、ρ(NaCl)=7.5 g/L的条件下,当MAM投加量为3 mg/L、恒温时间为25 h时,阻垢率为98.58%。     

含吡啶结构丙烯酰胺共聚物驱油剂合成及性能

以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、N-烯丙基油酰胺（NAE）和3-烯丙胺基羰基-1-乙基吡啶溴化铵（[m-AEPy]Br）为单体,采用氧化还原引发体系,制备了一种含吡啶离子液体结构疏水缔合聚合物驱油剂AM/AA/NAE/[m-AEPy]Br。对共聚物进行了红外、核磁表征,并研究了其增粘性、剪切稀释性、耐温抗盐性等性能,对其提高采收率能力进行了评价。结果表明：2000 mg/L的共聚物溶液表观粘度可达510.3 mPa穝;在剪切速率为510 s-1下,其粘度保留值为27.2 mPa穝,且在90 oC时表观粘度可保留42.8 mPa穝;在10000 mg/L NaCl、1500 mg/L MgCl2和CaCl2溶液中,其表观粘度分别为21.8,27.4和27.0 mPa穝;在模拟驱油实验中,共聚物溶液的采收率提高了11.4%     

均三甲苯液相氧化合成均苯三甲酸连续化工艺研究

研究了以均三甲苯为原料,采用液相氧化法合成均苯三甲酸的连续化工艺条件,重点考察了反应温度、催化剂配比、溶剂比和停留时间等因素对氧化反应的影响,从中确定了最佳的工艺条件为:反应温度215℃,冰醋酸∶均三甲苯(质量比)=5∶1,Co∶Mn∶Br(mol)=1∶1∶3,[Co2+]=450 mg.kg-1/[Mn2+]=420 mg.kg-1/[Br-]=1 800 mg.kg-1,反应停留时间为80 min。该条件下的产品酸值为796.8 mg(KOH)/g,均苯三甲酸质量收率为160.2%。     

离子液体中淀粉-g-聚己内酯共聚物的制备及表面活性研究

以1-丁基-3-甲基咪唑溴化物([bmim]Br)离子液体作为淀粉(St)和己内酯(CL)的共溶剂,合成了生物可降解的淀粉/聚己内酯接枝共聚物(St-g-PCL)。研究了St/CL/[bmim]Br投料比对单体转化率、接枝率以及产物溶解性的影响,利用1HNMR和IR考察了产物的结构和St-g-PCL中CL与淀粉单元的摩尔比。表面张力法测定了St-g-PCL水溶液的表面张力和临界胶束浓度,并通过稳态芘荧光分析了胶束内核的疏水环境。结果表明:当投料比St/CL/[bmim]Br=10/14/20(w/w/w),接枝率为65%,St-g-PCL中CL与St结构单元摩尔比为0.91/1,产物具有较好的水溶性,St-g-PCL水溶液的表面张力(γcmc)和临界胶束浓度(CMC)分别为32.7mN/m,0.64mg/ml。所形成的胶束内核具有较好的疏水环境。     

单电子转移活性自由基聚合法制备两亲星形聚丙烯酰胺

以季戊四醇为原料,合成了星形大分子引发剂2-溴异丁酸季戊四醇四酯(PT-Br),并以此为四官能度引发剂,以CuBr/三-(2-二甲氨基乙基)胺(Me_6-TREN)原位歧化得到的初生零价铜(Cu~0)及二价铜与配体的络合物(Cu~ⅡX_2/L)为催化体系,室温下(18℃)在水溶液中实现了N-叔丁基丙烯酰胺(NtBA)和丙烯酰胺(AM)的单电子转移活性自由基共聚合(SET-LRP)。通过~1 H NMR和FTIR分析表明,所得聚合物为星形结构并且聚合物的链端保留了—Br端基。考察了各因素对聚合反应的影响,确定了聚合反应的最佳工艺条件为V(H_2O)=5mL,c(AM+NtBA)=4mol/L[x(NtBA)=4.1%],c(PT-Br)=0.004 3mol/L,c(CuBr)=0.008 9mol/L,V(Me_6-TREN)=13μL,反应时间8min,在室温(18℃)下制备出了黏均相对分子质量最大为6.94万的四臂星形P(AM-co-NtBA)。     

一种阳离子聚合物型粘土稳定剂的制备及评价

以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料,过硫酸铵(APS)作为引发剂,通过缓慢滴加引发剂使其水溶液聚合的方法合成聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC),利用红外、核磁等表征方法确定产物结构。结果表明,合成PDMC的最佳条件为:反应温度78℃,反应时间6 h,APS占DMC质量的1.86%,DMC的质量浓度为21%,此时产物表观粘度为30.1 mPa·s,该粘土稳定剂防膨效果优良。用量为1%时防膨率为92.32%,经过3次水洗后,其耐水洗率仍然能够达到80%以上。该粘土稳定剂可在较宽的温度范围内使用,90℃下能保持良好的防膨效果,耐温性能好。PDMC与KCl按质量比1∶1的比例进行复配,用量为1%时防膨率为95.52%,有效防止了粘土水化膨胀和分散运移。