羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺/蒙脱土的合成工艺研究

以羧甲基纤维素(CMC)、蒙脱土(MMT)、丙烯酰胺(AM)为原料,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法,合成出羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺/蒙脱土(CMC-g-AM/MMT)。考察了单体配比、引发剂用量、交联剂用量等聚合工艺条件对CMC-gAM/MMT吸水倍率的影响。结果表明,在反应温度为40℃,CMC用量为2 g的条件下,当m(MMT)∶m(CMC)为0.4∶1.0,m(AM)∶m(CMC)为8∶1,引发剂用量为1.0%(占原料的质量分数),交联剂用量为0.4%(占原料的质量分数),氢氧化钠(质量分数40%)用量为8 m L时,合成产物CMC-g-AM/MMT的吸水倍率最大,其吸蒸馏水倍率、吸盐水倍率分别为1 280,112 g/g。     

羧甲基纤维素接枝丙烯酸酯共聚物乳液的制备及其在调湿涂料中的应用

以丙烯酸(AA)、丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为混合单体,在羧甲基纤维素(CMC)上进行乳液接枝共聚,制备了CMC接枝丙烯酸酯共聚物乳液(CMC-g-AE)。采用IR和TG方法对CMC-g-AE的结构进行了分析。表征结果显示,CMC与混合单体发生了接枝共聚反应。探讨了原料配比对接枝聚合参数的影响。实验结果表明,适宜的原料配比为m(MMA+AA+BA):m(CMC)=7:1。将CMC-g-AE与颜填料进行混合制备调湿涂料(CMC-g-AE-C),当颜调料与CMC-g-AE的质量比为10:(5～6)时,所制备的CMC-g-AE-C符合合成乳液内墙涂料国家标准。多孔结构使CMC-g-AE-C具有良好的调湿性能,吸水率可达173%。CMC-g-AE-C是一种安全、无毒和绿色环保的调湿涂料。     

纤维素接枝甲基丙烯酸烷基酯制备吸油材料

以棉浆粕(纤维素)为基材、甲基丙烯酸烷基酯为接枝单体、双丙烯酸二元醇酯为交联剂,采用悬浮接枝聚合法合成了纤维素基吸油材料。用FTIR和SEM手段对产物的结构进行了表征,考察了引发剂的种类及用量、接枝单体种类及用量、交联剂种类及用量、反应温度和反应时间等因素对吸油材料吸油率的影响。纤维素基吸油材料的最佳合成条件:m(棉浆粕)∶m(K2S2O8引发剂)∶m(甲基丙烯酸丁酯接枝单体)∶m(双丙烯酸二元醇酯(B)交联剂)=1∶0.025∶1.5∶0.005,75℃下恒温反应6h;在此条件下合成的纤维素基吸油材料对大豆油、二甲苯和柴油的吸油率达到最大值,分别为16.2,14.3,13.7g/g。     

纤维素均相接枝甲基丙烯酸丁酯制备吸油树脂的研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)为溶剂溶解纤维素(棉浆粕),在纤维素/[Bmim]Cl均相溶液中,以(NH4)2S2O8为引发剂、甲基丙烯酸丁酯(BMA)为单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用自由基聚合法制备了纤维素/BMA接枝共聚物;采用FTIR,SEM,XRD,TG等手段对产物的结构和性能进行了表征;考察了聚合温度、时间以及(NH4)2S2O8、BMA、MBA的用量对接枝效果的影响。表征结果显示,纤维素/BMA接枝共聚物形态呈非晶态的粒状,结晶度明显降低、热稳定性相对提高。实验结果表明,纤维素/BMA接枝共聚物的最佳合成条件为:m(纤维素)∶m((NH4)2 S2 O8)∶m(BMA)∶m(MBA)=1.0∶0.1∶4.0∶0.1,65℃,2 h。在此条件下,接枝率可达94.5%,制备的纤维素/BMA接枝共聚物对水中二氯甲烷的吸收率达到了24.6 g/g。     

羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展

介绍了羧甲基纤维素(CMC)的关键技术指标,并从羧甲基化反应机理出发,在回顾传统制备方法的基础上,综述了近年来国内外关于纤维素羧甲基化反应和工艺的研究进展,重点评述了对体系反应介质的种类和组成、溶液法、新原料、溶媒法工艺的改进、羧甲基化工艺与其他产品生产工艺的耦合等问题,并对其发展前景进行了展望。     

复合催化剂降解纤维素制备5-羟甲基糠醛

以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)为溶剂,以磺酸型阳离子交换树脂和CrCl_3·6H_2O为复合催化剂,在微波辅助加热条件下采用一锅法降解微晶纤维素制备5-羟甲基糠醛,考察了催化剂加入量、反应温度、反应时间、加水量等反应条件对微晶纤维素降解反应的影响。实验结果表明,当[Amim]Cl用量为2 g、微晶纤维素质量为0.1 g、m(磺酸型阳离子交换树脂)∶m(微晶纤维素)=1∶1、n(Cr Cl_3·6H_2O)∶n(微晶纤维素)=1∶10、反应温度为160℃、反应时间为30 min、加水量为50μL时,微晶纤维素可完全转化,同时总还原糖收率为75.2%,5-羟甲基糠醛收率最高可达53.0%。     

脂肪酰胺丙基-N,N-二甲基-2,3-二羟丙基氯化铵的合成及性能

以不同碳链长度的脂肪酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、3-氯-1,2-丙二醇为原料合成了脂肪酰胺丙基二甲基叔胺及其季铵盐。在酰胺化反应中,n(脂肪酸)∶n(N,N-二甲基-1,3-丙二胺)=1∶1.8,在135～145℃反应8～10h,产率为89.8%;在季铵化反应中,n(脂肪酰胺二甲基叔胺)∶n(3-氯-1,2-丙二醇)=1∶1.1,在80～90℃反应4～6h,产率为90.1%。测定了该类阳离子表面活性剂的表面张力以及泡沫、乳化、增溶、抑菌等性能。其中十二碳季铵盐产物的CMC为5.012×10-4 mol/L,γCMC=24.21mN/m,同时该产物的泡沫、乳化、增溶等性能均优于十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),对枯草芽孢杆菌的抑菌性也明显强于DTAB。     

共反应剂法均相合成长链脂肪酸纤维素酯

在纤维素(棉浆粕)的LiCl/N,N-二甲基乙酰胺均相溶液中,以对甲苯磺酰氯(TosCl)为共反应剂,原位活化长链脂肪酸,合成了长链脂肪酸纤维素酯;采用FTIR、1H NMR、XRD和热重分析等手段对产物进行了表征;考察了长链脂肪酸中的碳原子数、反应物配比、反应温度、反应时间等因素对产物取代度的影响。实验结果表明,当n(反应物纤维素葡萄糖苷)∶n(长链脂肪酸)∶n(TosCl)=1∶3∶3、反应温度85℃、反应时间24h时,产物取代度较高;且随长链脂肪酸碳原子数目的增加,产物取代度下降。表征结果表明,与纤维素相比,长链脂肪酸纤维素酯的结晶度下降,使其在有机溶剂中的溶解性增强;酯化反应削弱了纤维素分子间及分子内的作用力,赋予了长链脂肪酸纤维素酯较低的热加工温度。     

微波辐射羧甲基纤维素接枝2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸制备高吸水性树脂

以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂、过硫酸氨(APS)为引发剂,采用微波辐射法在羧甲基纤维素钠(CMC)上接枝2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)合成了耐盐高吸水性树脂P(AMPS/CMC);考察了微波功率(P)、辐射时间(t)、CMC用量、NMBA用量、APS用量、AMPS的中和度(N)对树脂吸水倍率的影响;采用FTIR,SEM,TG等手段对树脂进行了表征。实验结果表明,在最佳合成条件(m(NMBA)∶m(APS)∶m(CMC)∶m(AMPS)=0.5∶2∶5∶100,P=195W,t=3.15 min,N(AMPS)=45%,w(CMC+AMPS)=30%)下合成的P(AMPS/CMC),在离子强度为0.154 mol/L的NaCl,CaCl2,AlCl3溶液和去离子水中的吸水倍率分别为126,63,20,1 345 g/g。该树脂具有较好的层状结构和热稳定性(主分解温度在250℃以上),CMC的加入有利于提高树脂的热稳定性和耐盐性能。     

多重物理交联强韧凝胶的合成及其油气封堵性能

以丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸和阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为功能性单体,以十一烯酸为疏水单体,以羧甲基纤维素为接枝骨架,通过原位接枝共聚制备接枝聚合物基质作为凝胶基液。然后以硫酸铬钾作为金属交联剂,通过金属配位键、静电作用、疏水缔合作用及氢键的协同交联效应制备了高性能凝胶材料。利用FTIR,TG等方法分析了接枝聚合物的结构,考察了凝胶的机械性能和油气封堵性能。实验结果表明,当m(交联剂)∶m(凝胶基液)=8∶100、凝胶基液的质量分数为7.0%(w)时,凝胶拉伸强度最高可达到16 kPa。当m(交联剂)∶m(凝胶基液)在(7∶100)~(10∶100)的范围内时,压缩强度远高于25 MPa。凝胶材料耐压差封堵能力可达10 MPa(基于100 m),利用强韧性凝胶材料可实现井下油气的高效封堵,对于保证油井施工安全和井筒完整性具有重要意义。     

两性聚丙烯酰胺的合成及其溶解性的研究

应用水溶液聚合法合成了聚 (丙烯酰胺 /氯化二甲基二烯丙基铵 /氯化甲基丙烯酰氧乙烯基三甲基铵 /丙烯酸 ) [P(AM/DDAC/DMC/AA) ]两性共聚物。采用正交实验方法分析讨论了引发剂用量、聚合体系温度、抗交联剂用量对该两性共聚物溶解性的影响 ,从中优化出最佳反应条件。用傅立叶红外光谱仪对两性共聚物的结构进行了表征。     

两性离子型纤维素的合成及黏度行为

以N,N-二甲基烯丙基胺和氯乙酸钠为原料进行反应得到烯丙基二甲铵基乙酸盐(CDAH),CDAH再与次氯酸反应得到两性中间体3-氯2-羟丙基二甲铵基乙酸盐(CCDH),在碱催化剂作用下,采用干法和一步法相结合的工艺将CCDH与羟乙基纤维素反应合成了两性离子型纤维素(AHEC);研究了AHEC在溶液巾的黏度行为,考察了不同取代度、NaCl质量浓度、外加盐种类及水溶液pH对AHEC黏度的影响。实验结果表明,在水溶液中,高取代度的AHEC比低取代度的AHEC的比浓黏度小;随NaCl质量浓度的增大,AHEC的特性黏度先减小后增大,表明AHEC具有明显的反聚电解质溶液性质;AHEC在NaCl溶液中比在CaCl_2溶液中的比浓黏度大;当水溶液的pH7时,随pH的增大,AHEC的特性黏度先减小后增大,等电点范围为pH=9～10。     

两性淀粉的制备及表征

以正磷酸盐为阴离子化剂,对高取代度的阳离子淀粉进行改性,制备阴阳离子比为0.5的两性淀粉,其最佳工艺为:磷酸盐与阳离子淀粉质量比为1.94～2.02.反应温度145～155℃,反应时间3～3.5 h。用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜对其结构进行了表征,结果表明此种两性淀粉仅使淀粉结构中的非晶态区发生改变,并未改变整体结晶结构,因此其生物降解性会同天然高分子淀粉一样可完全降解。     

α-甲基丙烯酸十四酯-十六烯降凝剂的合成及其降凝效果

用α-甲基丙烯酸和十四醇合成了α-甲基丙烯酸十四酯(TDMA);以甲苯为溶剂、过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,TDMA与十六烯(HE)共聚生成了降凝剂α-甲基丙烯酸十四酯-十六烯二元共聚物(AH);对TDMA和AH进行了红外光谱表征;考察了影响AH降凝效果的主要因素以及将AH与两种市售降凝剂分别复配后的降凝效果。实验结果表明,以在n(TDMA)∶n(HE)=6∶1、BPO用量(相对于单体TDMA和HE的质量分数)1.0%、甲苯用量(相对于单体TDMA和HE的质量分数)75%、聚合时间5h的条件下合成的AH为降凝剂,在AH用量(相对于基础油的质量分数)为0.5%时,AH的降凝效果最佳,可使燕山500SN、燕山200SN、河南、湖南和大庆5种基础油的凝点分别降低29,31,20,6,18℃;AH与市售降凝剂复配后,复配物对基础油的降凝效果基本优于单独使用市售降凝剂的降凝效果。     

甜菜碱类低界面张力泡沫驱油体系性能研究

针对大港油藏条件,研究得到兼具良好发泡性能和界面张力性能的低界面张力泡沫驱油体系。合成了系列烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱,通过油水界面张力和泡沫性能测试,筛选出十四烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱作为低界面张力泡沫驱油体系的主剂,通过与十二烷基硫酸钠(SDS)复配得到低界面张力泡沫驱油体系。对于大港原油和地层水,油水界面张力值可达到10–2 mN/m水平,发泡量可达到溶液体积的5倍,能满足低界面张力泡沫驱油体系对界面张力和发泡量的要求。以大港原油配制模拟油,驱油实验结果表明,低界面张力泡沫驱油体系的驱油效率可达到12.6%,明显好于单纯的低界面张力驱油体系以及单纯的泡沫驱油体系的驱油效率。     

N,N′-二(β-十八酰氧基)乙基乙二胺二乙酸钠的合成及性能研究

用 N,N′-二羟乙基乙二胺、氯乙酸钠合成了 N,N′-二羟乙基乙二胺二乙酸钠(中间体),中间体再与硬脂酰氯反应制备了一种新型 Gemini 两性表面活性剂 N,N′-二(β-十八酰氧基)乙基乙二胺二乙酸钠。对产物合成条件进行了考察,优化的反应条件为:n(硬脂酰氯):n(中间体)=2.5,溶剂 V(水):V(氯仿)=1:2,pH=9.0～10.0,反应温度15～20℃,反应时间5 h。通过红外光谱和质谱分析确定了产物结构,并测试了产物的表面性能。结果表明,在25℃时,该产物的临界胶束浓度为0.24 mmol/L,临界胶束浓度下的表面张力为35.7 mN/m;即时泡沫高度为250 mm,5 min 后泡沫高度为220 mm;乳化时间为22.48 min(甲苯-水物系)和4.65 min(正己烷-水物系),亲水-亲油平衡值为5.4,等电点为 pH 3.3～6.5。     

氟碳型两性聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及性能

疏水单体全氟辛基乙基丙烯酸酯(FM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)通过自由基胶束共聚合成了P(FM-AMPS-AM-DMC)四元共聚物,即氟碳型两性聚丙烯酰胺(FPAM)絮凝剂。实验结果表明,FPAM水溶液中存在强烈的分子间缔合作用;在共聚温度50℃、共聚时间8 h、引发剂w(过硫酸钾)=0.3%(占单体总质量)、w(AMPS)=15.0%(占单体总质量)、w(DMC)=8.0%(占单体总质量)、w(FM)=0.3%(占单体总质量)、n(乳化剂OP-10):n(FM)=10的条件下,合成的FPAM絮凝剂用于净化洗煤水、污泥脱水等均具有良好的效果,与无机絮凝剂聚合氯化铝复配的絮凝效果更好。     

新型两性双子表面活性剂的合成与表面活性研究

以十二烷基叔胺、环氧氯丙烷和氯乙酸为原料,利用两步法合成了双季铵盐羧甲基钠盐新型两性双子表面活性剂,采用元素分析、红外光谱对其结构进行了表征,考察了反应条件对合成反应收率的影响。第一步合成最佳条件为:n(叔胺):n(盐酸盐):n(环氧氯丙烷)为1.0:1.1:1.0,反应时间18 h;第二步合成最佳条件为:n(双季铵盐):n(氯乙酸)为1.0:1.4,反应时间3 h,反应温度40℃,NaOH质量分数为25%,产物收率达96.5%。产物CMC为0.06 mmol/L,γCMC为18.4 mN/m,优于季铵盐阳离子双子表面活性剂及传统两性表面活性剂。     

两性高相对分子质量聚丙烯酰胺的合成

通过Mannich反应和水解将重均相对分子质量约1.0×107的聚丙烯酰胺改性为两性聚丙烯酰胺(AM-PAM)。以二乙胺和甲醛改性为阳离子聚丙烯酰胺,再以Na2CO3为水解剂,在35-45℃水解2h,得到胺化度42%,水解度15%、重均相对分子质量约1.0×107的AMPAM。用1HNMR、IR对产物进行了结构表征。     

钻井液降滤失剂A96-1的合成

以腈纶废料水解产物、丙烯酰胺、丙烯酸和丙烯酰胺与环氧氯丙烷、三甲胺的反应产物为原料 ,合成了一种钻井液降滤失剂 A96 1 ,对其泥浆性能进行了初步评价。结果表明 ,A96 1在泥浆中具有很好的降滤失效果 ,防塌、抗温及抗钙、镁污染能力强