疏水缔合改性丙烯酰胺共聚物的合成

采用自由基胶束聚合法合成了丙烯酰胺（AM）/丁基苯乙烯（BS）/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸钠（NaAMPS）疏水缔合水溶性共聚物PASA,PASA避免了目前疏水缔合聚合物溶液热稳定性差的问题.研究得到了适宜的反应条件,包括NaAMPS、BS和引发剂加量相对于单体总量的摩尔分数分别为10%、2.5%和0.07%,总单体在水里的质量分数为10%,SDS在水里的质量分数为6.0%,反应温度50℃,pH=6～7,反应时间12 h.采用以上反应条件得到PASA的临界缔合质量浓度为0.05 g·dL^-1,对应的水溶液表观黏度为283 mPa·s,质量浓度为0.1 g·dL^-1的水溶液表观黏度为1020 mPa·s.采用元素分析、UV、FT-IR和¹HNMR证实了共聚物的分子结构;DSC分析表明了共聚物分子链中存在疏水嵌段.     

丙烯酰胺/丁基苯乙烯共聚物组成的非均匀性

以疏水缔合效应强于苯乙烯的丁基苯乙烯(BST)为疏水单体,采用自由基胶束共聚合方法合成了丙烯酰胺(AM)/丁基苯乙烯(BST)疏水缔合水溶性共聚物(简称:PSAM)。采用元素分析测定PSAM的组成,通过直线截距斜率法得到AM和BST的竞聚率分别为0.76和8.55,说明BST的均聚反应活性较大,导致了BST疏水链段在共聚物分子中的分布存在着非均匀性,而且随着共聚合转化率的增加,这种共聚物组成的非均匀性对共聚物的增粘性能有很大的影响。当Cp=0.3 g/dL时,共聚合转化率分别为20.27%和89.07%的共聚物的溶液表观粘度分别为1283 mPa.s和296mPa.s。     

表面活性剂对疏水改性丙烯酰胺共聚物增粘性能的影响

采用自由基胶束聚合法合成丙烯酰胺/丁基苯乙烯疏水缔合水溶性共聚物(PSAM),所用的十二烷基硫酸钠(SDS)、辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)能显著影响疏水单体在聚合产物中的含量,从而影响聚合物的溶液粘度,其中以SDS合成得到的产物的溶解性及增粘性能最好。另外,少量表面活性剂的加入能显著地提高聚合物亚浓溶液的粘度,在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、SDS和CTAB中,SDBS对聚合物亚浓溶液粘度的影响最大,其浓度为0.7 mmol/L时,0.3 g/dL PSAM溶液的表观粘度从237 mPa.s上升到981 mPa.s。     

丙烯酰胺/丁基苯乙烯衍生物疏水缔合共聚物的溶液性能

采用自由基胶束聚合法合成了丙烯酰胺（AM）/丁基苯乙烯（BS）疏水缔合水溶性共聚物(PSAM).凝胶渗透色谱（GPC）测试结果显示,PSAM的重均分子量为1.6868×10⁵,环境扫描电镜（ESEM）照片显示,PSAM在水溶液中形成了疏水缔合网络结构,结果表明,PSAM的增黏能力主要依赖于疏水结构单元的分子间疏水缔合作用.PSAM溶液性能的研究结果表明,溶液质量浓度超过0.1 g·dl^-1时,共聚物具有优良的增黏、耐盐及耐温性能,在80℃时显示良好的抗老化性能;PSAM亚浓溶液为假塑性流体,具有良好的触变性,低剪切速率下在最初一段时间内呈现剪切增稠性质.     

疏水缔合淀粉制备及其水溶液性质研究

利用氧化还原引发体系,通过反相悬浮聚合技术,合成了疏水缔合淀粉接枝共聚物,研究了其溶液性质。结果表明,在m(淀粉)∶m(丙烯酰胺)∶m(丙烯酸十八酯)=4∶7.4∶0.6时,40℃反应3 h,单体转化率达94.6%,接枝率53.8%,黏均相对分子质量2.23×106;在试样质量浓度为0.3 g/L时,30℃,在去离子水及c(NaC l)=0.20 mol/L盐水溶液中,表观黏度为21.0 mPa.s及25.6 mPa.s,表面张力为56.4 mN/m及48.4 mN/m;在70℃时黏度保持率69%;在剪切速率1/50 s-1时,黏度降低60%。     

耐盐型疏水缔合聚合物的制备及流变性能

采用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和水溶性阴离子疏水单体S-18制备了新型耐盐疏水缔合聚合物S-18HPAM。聚合放热测试表明:疏水单体含量的增加导致放热时间的延长,更有利于疏水结构的形成。微观结构测试表明:聚合物具有复杂的网状结构,在NaCl溶液中网状结构更为明显。流变测试结果表明:聚合物在盐溶液中具有良好的耐温和抗剪切性能。聚合物质量分数为0.3%(基于溶液总质量),温度90℃,剪切速率170 s–1和NaCl质量浓度20000 mg/L条件下,剪切后表观黏度大于70 mPa·s。在总矿化度20000 mg/L模拟地下水条件下,S-18HPAM质量分数为0.3%,剪切后黏度为70 mPa·s,加入质量分数0.5%表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)后,黏度增加到170m Pa·s。储能模量G'随着聚合物质量分数的增加而增大,体系弹性增强,同时疏水结构单元数量增加,形成致密的空间网络结构。     

耐高温低伤害清洁水性稠化剂的制备及性能

以丙烯酰胺、丙烯酸、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵和十八烷基甲基丙烯酸酯为原料制备了一种疏水缔合聚合物(AAOS)，再使用低分子醇(乙二醇、丙三醇、正丙醇)、表面活性剂(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、十二烷基硫酸钠)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和疏水缔合聚合物(AAOS)配制了一种自交联耐高温清洁水性稠化剂(FPM-1)。对FPM-1的形貌、溶解性、表观黏度、耐盐性、流变性进行了测试。结果表明，质量分数为0.30%的FPM-1水溶液能显著增强AAOS聚合物分子间的疏水缔合交联作用，增大聚合物的流体力学体积。FPM-1水溶液为高黏弹性流体，悬砂性能好；质量分数为0.27%的AAOS在水中的溶解时间为7 min，最终表观黏度为90 mPa·s，质量分数为0.60%的FPM-1(具有等效聚合物含量)在水中的溶解时间仅需3 min，且最终表观黏度为165 mPa·s。在90℃、170 s^–1条件下剪切1 h后，质量分数为0.27%的AAOS水溶液的表观黏度为51 m Pa·s，质量分数为0.60%的FPM-1水溶液表观黏度为77 m Pa·s；质量分数为1.40%...     

兼有离子和疏水缔合两种结构特性的聚丙烯酰胺的缔合性能

合成了新型的表面活性单体二甲基十四烷基（2-丙烯酰胺基丙基）溴化铵（DTAB）,并将该单体与丙烯酰胺在水溶液中自由基均相共聚得到了兼具离子基团和疏水基团的阳离子疏水缔合丙烯酰胺共聚物p(DTAB-co-AM)。通过表观黏度法和芘荧光探针法研究了DTAB含量、NaCl、十二烷基硫酸钠（SDS）和十六烷基三甲基氯化铵（CTAB）对共聚物缔合性能的影响。结果表明：当DTAB含量为0.3%(摩尔)时,共聚物呈盐增黏特性,在1%（质量）的盐溶液中,其临界缔合浓度由纯水中的0.15 g·dL^-1降至0.11 g·dL^-1;当DTAB含量小于0.3%（摩尔）时,仅在浓度大于5%（质量）的盐溶液中具有盐增黏特性。该共聚物与SDS作用,在疏水缔合和静电吸引两种作用下,缔合后体系的黏度最大可增加136倍,由缔合前的12 mPa·s增加到1634 mPa·s,而与CTAB作用,由于只有疏水缔合作用,缔合强度较弱黏度增加不大。     

水包水型疏水缔合聚丙烯酰胺增稠剂的合成及在压裂中的应用

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱为原料,采用水分散聚合方式合成出水包水型疏水缔合聚丙烯酰胺增稠剂,通过FTIR和TG对增稠剂的结构及热解质量进行了测试。分析了OWPAM乳液增稠剂的基本性能及水溶液的微观和宏观性能,结果表明,在单体芥酸CAB用量为4.0%时,乳液的产率、平均粒径、表观黏度和稳定性达到最优,黏均分子量为2.43×10~6g/mol;OWPAM乳液的临界胶束缔合浓度(CAC)值为0.32%,当浓度大于CAC值后水溶液体系内的缔合形式以分子间缔合为主,OWPAM乳液在0.1%、流速10m/s时减阻率为72%。助黏剂TR-1质量分数为1.0%时可将0.5%水溶液黏度增加至160mPa·s,复配成的压裂液具有较好耐温耐剪切性、黏弹性和悬砂性,在APS质量分数为0.05%时,测试时间为2h压裂液可以完全破胶,能够达到压裂液的使用标准。     

含孪尾结构两性离子共聚物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N,N-二辛基甲基丙烯酰胺(DLMB)和3-(2-甲基丙烯酰胺丙基二甲胺基)丙磺酸盐(MDPS)为单体,通过自由基共聚,制备了一种含孪尾结构的两性离子共聚物驱油剂(AADM)。对共聚物进行了红外、核磁表征并确认了其结构,热重实验分析了热稳定性,并与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)进行了对比,考察了该共聚物的增黏性、水溶性、抗老化、剪切稀释性、剪切恢复性和耐温抗盐性。结果表明,共聚物AADM具有优异的水溶性和增黏性,在2000 mg/L的质量浓度下可使表观黏度达到466.5 mPa·s;在510s–1的剪切速率下,其表观黏度为60.4 mPa·s;在120℃下,其表观黏度能够达到182.6 mPa·s;在经过30 d的老化实验后其表观黏度为94.6 mPa·s;在15000 mg/L NaCl、2000 mg/L MgCl_2和2000 mg/L CaCl_2溶液中,该共聚物的表观黏度分别为77.8、72.4和68.6 mPa·s。在岩心驱替实验中,共聚物溶液能够将采收率提高7.72%。以上实验结果均优于相同条件下的HPAM,这是因为孪尾结构的引入有效地增强了共聚物的疏水缔合能力,两性离子单体的引入削弱了分子链对盐的敏感度。     

水溶性微交联丙烯酰胺共聚物的表征与溶液性能

以丙烯酰胺(AM)为主要单体,以2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)为增溶单体,以二乙烯基苯(DVB)为交联单体,采用自由基胶束聚合法合成了水溶性微交联共聚物(PADM),研究了AMPS和DVB的反应加量、NaC l浓度、温度及剪切速率对共聚物溶液性能的影响。结果表明,引入DVB使共聚物具有优良的增粘和抗盐能力,DVB摩尔分率为0.7%的0.15 g/dL PADM于45℃在淡水和7.5 g/dL盐水中的表观粘度分别为376.9 mPa.s和155.4 mPa.s。另外,PADM也显示了良好的抗剪切和耐温性能。     

AM/AMPS/DMAM三元共聚物的合成及性能研究

为提高驱油用聚合物的耐温抗盐性,采用N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)通过氧化还原引发剂体系聚合方法合成了AM/AMPS/DMAM三元共聚物,用正交实验法确定了最佳合成方案为:温度40℃,pH值为11,引发剂浓度为0.18%,单体浓度为13%,DMAM加量为2%。对共聚物的耐盐性及热稳定性进行测试,在标准盐水中共聚物为2500 mg/L,温度为30℃时,粘度可达到35.3 mPa.s;温度为90℃时,粘度为9.70 mPa.s。结果表明,AM/AMPS/DMAM三元共聚物具有较好的抗盐性能和增粘性能,但抗温效果并不明显,有待进一步改进。     

一种疏水缔合聚合物的合成及溶液性能

将十八烷基-二甲基甲代烯丙基氯化铵(C18DMMAAC)作为疏水单体,与丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)在水溶液中通过自由基聚合得到疏水缔合聚合物HAPAM-18,通过1HNMR和红外光谱对其结构进行了表征。最佳的聚合反应条件为:n(AM)∶n(AA)∶n(C18DMMAAC)=74.94∶25∶0.06,AA的摩尔中和度为95%,单体总质量分数为20%,引发剂质量分数为0.05%(以单体总质量计),温度45℃,反应时间12 h。研究表明,聚合物溶液的临界缔合质量浓度为2 g/L;聚合物溶液对温度较为敏感,80℃时黏度保留率为70.93%;聚合物溶液仍为剪切变稀的假塑性流体,但表现出良好的抗剪切性能,剪切1 h后黏度保留率达115%;由于设计为含较多阴离子的聚合物,该聚合物的抗盐性较差。     

聚丙烯酸钠陶瓷减水剂的制备及分散性能研究

以丙烯酸为单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为氧化还原引发体系,制得可用于分散陶瓷浆料的中等相对分子质量(简称分子量,下同)聚丙烯酸钠。探讨了过硫酸铵用量、亚硫酸氢钠加入量、单体含量及反应温度对聚合物分子量的影响,并对不同分子量的产物在陶瓷料浆中的流动性进行了考察。聚丙烯酸钠的最佳合成条件为:过硫酸铵用量为单体总质量的0.8%,亚硫酸氢钠用量为单体总质量的10%～12%,单体占溶液总质量的24%～26%,反应温度为70～80℃。采用FTIR、GPC对聚合物进行表征,并对添加不同量聚合物的料浆Zeta电位、黏度及其复合后制得粗坯的弯曲强度进行了研究。结果表明,聚合物质量浓度为1 g/L时,Zeta电位绝对值由16.7 mV升高到54.6 mV。聚合物质量分数为0.25%,料浆体系的黏度从996 mPa.s降低到179 mPa.s。与添加无机陶瓷分散剂及聚合物的陶瓷粗坯样条相比,聚合物与无机电解质三聚磷酸钠以质量比1∶1复合后制得的粗坯弯曲强度可提高33.33%。     

驱油用磺酸盐型聚丙烯酰胺的合成及性能表征

在水介质中进行了丙烯酰胺(AM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)的溶液共聚合,其最佳反应条件为:单体AM浓度10%,AMPS占AM的17.5%(摩尔比),引发剂加量为AM质量的0.05%,反应温度为50℃。考察了共聚物的抗温性能及对不同盐的承受能力,结果表明,磺酸基团的强阴离子性与庞大侧基的位阻效应,赋于磺酸盐型聚丙烯酰胺P(AM/AMPS)优良的耐温与抗盐性能。