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。     

丙烯酰胺/丁基苯乙烯疏水缔合共聚物的合成与表征

以丁基苯乙烯(BS)为疏水单体,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),来解决该类聚合物热稳定性较差的难题。研究得到了适宜的反应条件:n(K2S2O8)∶n(Na2SO3)=3∶1,引发剂和BS相对于单体总量的摩尔分数分别为0.06%和1.45%,总单体在水里的质量分数为20%,SDS在水里的质量分数为5.5%,pH=6~7,反应温度50℃。采用该反应条件得到PSAM的临界缔合质量浓度为1 g/L,对应的水溶液表观黏度为21 mPa.s;质量浓度为2 g/L时,对应的水溶液表观黏度为78 mPa.s;质量浓度为1 g/L和2 g/L的PSAM在浓度为0.137 mol/L的NaC l水溶液中,于80℃老化120 d后的表观黏度分别为11.8 mPa.s和49.3 mPa.s,黏度保留率分别为42.1%和45.1%。通过元素分析、UV、FTIR表征了PSAM的分子结构;DSC分析表明PSAM为嵌段共聚物,两个玻璃化转变温度分别为BS链段的106℃和丙烯酰胺链段的203℃。     

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。     

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%...     

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。     

疏水缔合聚合物的静态悬砂性能研究

本文考察了部分水解聚丙烯酰胺BRQ-0和疏水缔合聚合物BRQ-5的黏度-剪切速率和黏弹性，并对不同黏度下的聚合物水溶液进行了静态悬砂性能研究。结果表明：通过黏度-剪切速率曲线，拟合出剪切速率170 s^-1下黏度区间10～30 mPa·s对应的聚合物浓度，为后续的黏弹性和静态悬砂性能研究做准备；在黏度区间10～30 mPa·s内，疏水缔合聚合物的弹性模量G′更大；在黏度区间10～30 mPa·s内，疏水缔合聚合物的静态携砂性能比部分水解聚丙烯酰胺要好，规律与聚合物的黏弹性相符合。     

疏水改性AM/AMPS/TBA三元共聚物的合成与性能研究

针对高温高矿化度油田存在的问题,采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酸叔丁酯(TBA)三种单体,得到一种增粘能力好的疏水改性三元共聚物PAAT。通过对其进行性能评价,实验结果表明：PAAT浓度为2 000 mg·L^-1时,其表观黏度达到175.8 mPa·s,表现出较好增黏能力。在95℃时,PAAT溶液表观黏度为68.6 mPa·s,黏度保留率为45.28%;当Na Cl和CaCl₂的质量浓度增加到50 000 mg·L^-1和5 000 mg·L^-1时,PAAT黏度值和黏度保留率远高于HPAM,表现出良好的抗温抗盐能力,具有良好的市场应用前景。     

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。     

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%。     

阳离子疏水缔合聚丙烯酰胺的合成及性能

以功能性疏水长链十八烷基二甲基烯丙基氯化铵(HM18)、丙烯酰胺(AM)和2-甲基-丙烯酰氧乙基-三甲基氯化铵(DMC)为原料,利用反相乳液聚合法合成了一种乳液型阳离子疏水缔合聚丙烯酰胺HAM-D。确定了其最佳合成条件:引发剂质量分数为0.04%(以单体总质量计),w(单体)=24%,反应温度为35℃,反应时间为6 h。通过红外光谱(FT-IR)、激光粒度仪、热重分析仪(TGA)和动态流变仪对HAM-D结构与性能进行表征。结果表明,HAM-D乳液粒径分布窄,稳定性好;与普通聚丙烯酰胺相比,HAM-D具有良好的耐热性;随着质量浓度的升高,HAM-D水溶液表观黏度逐渐上升,在5×104mg/L矿化水中仍可达到163 m Pa·s,表明HAM-D具有较好的增稠、耐盐性能;剪切300 s后,表观黏度由249 m Pa·s降到236m Pa·s,表现出良好的耐剪切性能。     

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.     

AM_nBS_SSS三元疏水缔合聚合物PAnBS的合成及溶液性能研究

以对正丁基苯乙烯(nBS)、对乙烯基苯磺酸钠(SSS)和丙烯酰胺(AM)为原料,采用自由基胶束聚合法合成了阴离子型三元疏水缔合聚合物PAnBS,用红外光谱法、紫外光谱法以及核磁共振氢谱法对共聚物的结构进行了表征;考察了不同反应条件对共聚物溶液表观黏度的影响,得到了具有较强增黏能力的聚合物合成工艺条件:nBS、SSS和引发剂用量分别为总单体摩尔分数的1.5%、9%和0.1%,总单体和表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)在溶液中的质量分数分别为25%和6%,反应温度50℃,反应时间10 h。与相对分子质量(简称分子量,下同)1 970万、水解度19.43%的超高分子量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相比,所得PAnBS在NaCl或CaCl2水溶液中具有更强的增黏能力;PAnBS在淡水或盐水溶液中于80℃下的耐老化性能优于超高分子量HPAM,表现出优良的耐温抗盐性能。     

疏水缔合水溶性聚合物P(AM/NaAA/DiAC14)水溶液的黏度行为

采取前加碱二元胶束共聚-共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-双烯丙基十四胺)〔P(AM/NaAA/D iAC14)〕,研究了其水溶液的黏度行为。当x(D iAC14)=0.10%~0.40%时,在30℃、c(NaC l)=1 mo.lL-1水溶液中,P(AM/NaAA/D iAC14)的特性黏数[η]、黏均相对分子质量Mη、Huggins常数KH、平均线团密度ρequ分别为18.88~22.22 dL.g-1、9.98×106~12.24×106g.mol-1、0.117~0.299和0.112~0.132 g.dL-1;KH小于0.8,表明其分子内缔合作用较弱。P(AM/NaAA/D iAC14)在矿化度为19 334μg.g-1盐水溶液中的表观黏度随疏水单体摩尔分数的增加而增加,随温度、剪切速率的增加而降低。在NaC、lCaC l2的离子强度分别为1.26×10-3~4.88×10-3mol.kg-1、1.073×10-4~5.28×10-4mol.kg-1的水溶液中,P(AM/NaAA/D iAC14)出现盐增黏现象,疏水单体摩尔分数越大,盐增黏效应越显著。随疏水单体摩尔分数的增加,临界缔合质量浓度(CAC)降低;与后加的十二烷基硫酸钠(SDS)〔ρ(SDS)=0~0.07 g.dL-1〕的疏水缔合作用增强,黏度增加的幅度增大。     

Study on the morphology of the novel hydrophobically associative acrylamide‐based terpolymer in aqueous solution by AFM measurements

The synthesized hydrophobically associating water‐soluble polymer P(AM‐BST‐NaAMPS) (PASA) exhibits good viscosification properties in the aqueous and brine solution. To study the viscosifying mechanisms of the polymer in the aqueous solution and brine solution, atomic force microscope (AFM) was applied to observe the micromorphology of the polymer solution. The AFM measurements show that continuous network structures have been formed in the aqueous solution of 0.05 g dL^?1 PASA, and with the increase in PASA concentration, the network structures become much bigger and more condensed. The network structures of PASA are collapsed by the addition of salt, and tree‐like crystals are formed, leading to the decrease in the apparent viscosity of PASA solution. However, by increasing the NaCl concentration or the polymer concentration in the brine solution, the sizes of crystals increase. These results are consistent with the ESEM and viscosity study results. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 101: 3996–4002, 2006     

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。     

疏水改性阳离子型丙烯酰胺共聚物的微结构与絮凝性能

用自由基胶束聚合法合成了丙烯酰胺（AM）/丁基苯乙烯（BS）/二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）疏水缔合型高分子絮凝剂PBAD。通过UV、FT-IR表征了共聚物的分子结构,AFM研究表明,由于丁苯基疏水基团强的分子间作用,0.005 g.dL-1 PBAD在水溶液中已形成了缔合体,并随着聚合物浓度的增加,缔合结构的尺寸和数量显著增加。在3%硅藻土溶液中,PBAD絮凝的最佳用量为0.005 g.dL-1,此时的透光率为96.5%,污水中的NaCl浓度能明显影响聚合物的架桥吸附作用,Ca2+和Al3+能增强聚合物的絮凝效果。     

水溶性疏水缔合聚合物单体的合成

水溶性疏水缔合聚合物含有大量的亲水基团和少量的疏水基团,疏水基团间的疏水缔合作用使这种聚合物具有独特的增粘、抗剪切、耐温和耐盐的溶液性能,通常采用亲水单体和疏水单体共聚制备这类聚合物。对常用亲水单体AMPS及各类疏水单体如季铵盐不饱和单体AMPDAC和DAMAB、长链丙烯酸酯,N-烷基丙烯酰胺和N-芳烷基丙烯酰胺的合成进行了综述。     

4BS染料光催化降解动力学

在间歇式淤浆床反应器中 ,以TiO₂ 为催化剂、高压汞灯为光源进行了 4BS染料光催化降解的动力学研究 .通过改变催化剂用量、反应时间及反应物初始浓度等条件 ,确定适宜的催化剂用量和溶液的 pH值 .在此基础上得到了消除固液混合及外扩散影响后的反应动力学方程 ,为反应器设计提供了必要的理论依据 .