孪尾疏水缔合丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-二丁基丙烯酰胺共聚物的合成与性能

以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,丙烯酰胺(AM)的水溶液为连续相,N,N-二丁基丙烯酰胺(DiC4AM)为分散相,采取先加碱共聚-共水解的方法合成了孪尾疏水缔合水溶性聚合物聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-二丁基丙烯酰胺)[P(AM/NaAA/DiC4AM)]。用FT IR1、H NMR对其结构、组成进行了表征和测定。用稀释外推粘度法测定了共聚物的特性粘数[η]、Huggins常数KH。用芘荧光探针法及表观粘度法研究了大分子链间的疏水缔合作用,考察了疏水单体用量对其水溶液表观粘度的影响。     

孪尾疏水缔合丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-二己基丙烯酰胺共聚物制备条件的研究

采取先加碱共聚-共水解的方法合成了孪尾疏水缔合丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-二己基丙烯酰胺共聚物[P(AM/NaAA/DiC6AM)],用傅里叶变换光谱、1H-核磁共振及容量分析法对其结构进行了表征.反应10 h转化率可达92%,之后增加缓慢.水解度主要受水解时间的影响,受疏水单元摩尔分数的影响较小.还研究了疏水单元摩尔分数、总单体质量浓度、DM质量浓度、(NH4)2S2O8质量浓度、温度、SMR对P(AM/NaAA/DiC6AM)水溶液的表观黏度的影响.     

孪尾疏水缔合丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-二己基丙烯酰胺共聚物水溶液的黏度行为

采用先加碱共聚-共水解方法制备了孪尾疏水缔合丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N 二己基丙烯酰胺共聚物[P(AM/NaAA/DiC6AM)],经容量滴定法测试,P(AM/NaAA/DiC6AM)的水解度=14 37%～15 80%,接近理论水解度15%。当x(疏水单元)=0 0641%～0 372%时,P(AM/NaAA/DiC6AM)在c(NaNO3)=1 000mol/L水溶液中的特性粘数[η]值为12 60～10 33dL/g、Huggins常数值为0 83～1 39。P(AM/NaAA/DiC6AM)在矿化度为19334μg/g盐水溶液中的表观黏度随疏水单元摩尔分数的增加而增加,随温度、剪切速率的增加而降低。在ρ(NaCl)=2～10g/dL、ρ(CaCl2)=0 2～1 0g/dL的水溶液中,出现盐增黏现象;且疏水单元摩尔分数越高,盐增黏效应越显著。P(AM/NaAA/DiC6AM)的疏水单元摩尔分数越高,与后加的SDS[ρ(SDS)=0～0 050g/dL]的疏水缔合作用越强,溶液的增黏效果越明显。     

表面活性剂对孪尾缔合聚合物水溶液表观黏度的影响

用黏度法研究了孪尾疏水缔合水溶性聚合物聚（丙烯酰胺／丙烯酸钠／N,N-二己基丙烯酰胺）[P（AM／NaAA／DiC6AM）]与十二烷基硫酸钠（SDS）、十六烷基三甲基溴化铵（CRAB）、OP-10的相互作用。结果表明,水溶液的表观黏度随SDS、CTAB质量浓度的增加急剧上升,超过一定浓度后水溶液黏度又急剧下降;黏度上升的幅度随疏水单体用量的增加、表面活性剂与疏水单体的摩尔比率（SMR值）的减小而增大;随水解度的增加,黏度上升的幅度较小。P（AM／NaAA／DiC6AM）的临界缔合浓度cac约为30g/mL,当加入SDS、CTAB时,能显著地降低。随OP-10质量浓度的增加,水溶液表观黏度几乎不变。表明P（AM／NaAA／DRAM）与SDS、CTAB的疏水缔合作用较强,而与OP-10的疏水缔合作用较弱。     

AM/AN/ANPE共聚物溶液性质研究

采用自由基胶束聚合法合成了丙烯酰胺(AM)/丙烯腈(AN)/烯丙基(对-壬基)苯基醚(ANPE)疏水缔合型水溶性共聚物,考察了温度、盐度和剪切时间对聚合物溶液表观粘度的影响。结果表明,所合成的AM/AN/ANPE三元共聚物的临界缔合质量浓度为4.39g/L,具有较好的抗盐、抗温及抗剪切性。     

疏水缔合水溶性聚合物P(AM/NaAA/DiAC14)的合成与性能

以双烯丙基胺和1-溴代十四烷为原料成了疏水单体N,N-双烯丙基-N-十四烷基胺(DiAC14);采取前加碱二元胶束共聚-共水解法合成了疏水缔合丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-双烯丙基-N-十四烷基胺共聚物[P(AM/NaAA/DiAC14)],研究了其在水溶液中的缔合行为.结果表明P(AM/NaAA/DiAC14)缔合行为取决于其Mη的大小、疏水单体摩尔分数及其嵌段长度和分布.     

P(AM/NaAA/DiAC_n)与十二烷基硫酸钠的相互作用

以芘为荧光探针,用稳态荧光光谱法、粘度法研究了疏水缔合水溶性聚合物聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-双烯丙基N-烷基胺)[P(AM/NaAA/D iACn)(n=12,14,16)]与阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的疏水缔合行为。随SDS浓度的增加,I1/I3比值不断减小,得到SDS的临界胶束浓度(cm c)约为8×10-8mol/L。水溶液的表观粘度随SDS质量浓度的增加急剧上升,超过一定浓度后又急剧下降;粘度增加的幅度随疏水链长度增加。结果表明,P(AM/NaAA/D iACn)与SDS可形成混合胶束,发生较强的疏水缔合作用。     

荧光探针研究P(AM/NaAA/DiC8AM)在水溶液中的缔合行为

以芘为荧光探针研究了孪尾疏水缔合水溶性聚合物聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-二正辛基丙烯酰胺)[P(AM/NaAA/D iC8AM)]在二次蒸馏水、c(NaC l)=1 mol/L水溶液中的荧光光谱。当x(疏水单体)=0.10%~0.40%、表面活性剂与疏水单体的摩尔比(SMR)为20~70、x(丙烯酸)=20%~40%、ρ(聚合物)=5~50 g/mL时,I1/I3值为1.76~1.25。表明疏水基团间存在疏水缔合相互作用,且随疏水单体用量、聚合物质量浓度及介质极性的增加,和丙烯酸用量、SMR值的减少,芘的I1/I3值降低,疏水缔合作用增强。     

单体N,N-双烯丙基十二胺的合成及其疏水缔合水溶性聚合物的性能

以双烯丙基胺和1-溴代十二烷为原料合成了疏水单体N,N-双烯丙基十二胺(DiAC12),采用前加碱二元单体胶束共聚-后水解法制备三元共聚物丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-双烯丙基十二胺[P(AM/NaAA/DiAC12)],以芘为荧光探针,利用荧光光谱研究了P(AM/NaAA/DiAC12)在水溶液、1.000 mol/L NaCl水溶液中的缔合行为。结果表明,当疏水单元摩尔分数x(DiAC12)=0.10%～0.40%时,随聚合物浓度、疏水单体用量的增加,芘的I1/I3值减少,缔合作用增加。     

疏水缔合水溶性聚合物P(AM/NaAA/DiAC16)水溶液的黏度行为

采取前加碱二元胶束共聚-后水解法合成了三元疏水缔合水溶性聚合物聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-双烯丙基十六胺)[P(AM/NaAA/DiAC16)],研究了其水溶液的黏度行为。当x(DiAC16)=0.10%~0.40%时,在30℃、1 mol/LNaCl水溶液中,P(AM/NaAA/DiAC16)的特性黏数[η]、Huggins常数KH、黏均相对分子质量Mη分别为22.59~19.62 dL/g、0.144~0.294和12.49×106~10.47×106g/mol;KH小于0.8,表明其分子内缔合作用较弱。P(AM/NaAA/DiAC16)在矿化度为19 334μg/g盐水溶液中的表观黏度随疏水单体用量的增加而增加,随温度、剪切速率的增加而降低。在NaCl、CaCl2的离子强度分别为1.26×10-3~4.88×10-3mol/kg、1.07×10-4~5.28×10-4mol/kg的水溶液中,P(AM/NaAA/DiAC16)出现盐增黏现象,疏水单体用量越高,盐增黏效应越显著。当ρ(SDS)=0~0.07 g/dL时,P(AM/NaAA/DiAC16)水溶液的表观黏度有明显增加,表明P(AM/NaAA/DiAC16)/SDS分子缔合作用较强。     

双尾型丙烯酰胺类疏水缔合共聚物的合成与表征

通过光引发自由基聚合的方式,将双尾型丙烯酰胺类疏水单体(N-苯乙基-N-十四烷基甲基丙烯酰胺,PETMAM),与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)等水溶性单体进行共聚,制备出双尾型疏水缔合水溶性共聚物(DTHAP),来解决丙烯酰胺类聚合物耐温抗盐性以及稳定性差的难题。通过测定聚合物溶液的表观黏度作为评价其性能的主要手段,考察了丙烯酸加量、盐、表面活性剂(SDS)含量、疏水单体含量等因素对聚合物性能的影响,从而确定了比较理想的反应条件。实验中发现:丙烯酸加量和表面活性剂含量的变化会影响聚合物的临界缔合行为;盐的引入能够显著降低表面活性剂的用量,提高聚合物的增黏效果;疏水单体含量较低时[0.35%～0.45%(mol)],聚合物可以表现出明显的增黏效果。当聚合物浓度为1 g·L^-1时,聚合物的黏度可以达到141.5 mPa·s,其临界缔合浓度(CAC)为0.75 g·L^-1左右。聚合物在120 g·L^-1的NaCl溶液和120 g·L^-1 NaCl、0.4 g·L^-1 CaCl₂溶液中,80℃下老化90 d,黏度分别为47.6 mPa·s和45.9 mPa·s。采用红外光谱、扫描电镜两种手段,表征了聚合物的结构。     

Synthesis and clay stabilization of a water‐soluble copolymer based on acrylamide,modular β‐cyclodextrin,and AMPS

A modular β‐cyclodextrin copolymer for clay stabilization was prepared from 2‐O‐(allyloxy‐2‐hydroxyl‐propyl)‐β‐cyclodextrin (XBH), acrylamide (AM), 2‐acrylamido‐2‐methyl propane sulfonic acid (AMPS), and sodium acrylate (NaAA) via redox free‐radical copolymerization. The effects of reactive conditions (such as initiator concentration, monomer ratio, reaction temperature, and pH) on the apparent viscosity of the copolymer were investigated and the optimal conditions for the copolymerization were established. The copolymer obtained was characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscope, viscosity measurements, rheological measurement, core stress test, and X‐ray diffractometry. The crystalline interspace of MMT could be reduced from 18.95323 Å to 15.21484 Å by copolymer AM/NaAA/AMPS/XBH. And this water‐soluble copolymer also showed remarkable anti‐shear ability, temperature resistance, and salt tolerance (1000 s^?1, viscosity retention rate: 35%; 120°C, viscosity retention rate: 75%; 10,000 mg/L NaCl, viscosity retention rate: 50.2%; 2000 mg/L CaCl₂, viscosity retention rate: 48.5%; 2000 mg/L MgCl₂, viscosity retention rate: 42.9%). © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

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。     

一种水溶性P(AM-NaAA-NIDA)的合成及溶液性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸钠(Na AA)、1-(2-N-丙烯酰基氨乙基)-2-油酸基咪唑啉(NIDA)为单体,在氧化还原体系下进行自由基胶束共聚合成了一种水溶性三元共聚物P(AM-Na AA-NIDA),并通过FTIR、1HNMR对聚合物进行了结构表征和性能评价。结果发现,2 000 mg/L的聚合物溶液具有较好的流变性能(120℃:黏度保留率为21.18%;1 000 s-1:黏度保留率为17.22%)及抗盐性能(12 000 mg/L Na Cl溶液:黏度保留率为20.33%)。相比30℃,该聚合物在120℃的黏度保留率为21.18%;在室内模拟岩芯驱替实验中,该聚合物提高采收率达17.68%。     

AIBA·2HCl-NaHSO3引发下DMDAAC-AM共聚物的合成与表征

采用偶氮二异丁脒二盐酸盐(AIBA·2HCl)和NaHSO₃(RH)组成的引发体系,研究了引发剂浓度、溶液的pH值、引发剂复配和加料方式等因素对二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)-丙烯酰胺(AM)共聚合反应规律的影响.结果表明：在30 ℃、n_AM∶n_DMDAAC=4∶1、ω(monomer) =30％和引发剂AIBA·2HCl-RH的浓度为1.0×10^-4 mol·L^-1的条件下, pH=7.0时, DMDAAC-AM共聚物的特性黏数达11.56 dl·g^-1;pH=10.0时,特性黏数最高达13.60 dl·g^-1.采取连续加料方式,可获得阳离子度38.8％,特性黏数达11.61 dl·g^-1的共聚物.进一步测得该引发体系30 ℃下,聚合反应的表观活化能为33.25 kJ·mol^-1,单体的竞聚率为γ_AM=6.800,γ_DMDAAC=0.174.