SYZ系列多元共聚物的合成及阻垢性能评价

1.实验部分 主要试剂有顺丁烯二酸酐(分析纯);丙烯酸(化学纯);乙酸乙烯酯(化学纯);甲基丙烯酸(化学纯);AMPS(工业品);SAS(工业品)等。主要仪器为:有机合成装置一套;恒温水浴一套(上海仪器厂/精度0.5℃)等。 (1)SYZ系列共聚物的合成(以SYZ-Ⅰ的合成为     

共聚物阻垢分散剂的研究概况

共聚物阻垢分散剂,在冷却水处理上已广泛应用。为更好地满足冷却水系统和油气田处理的需要,近年来,开发了既有一定阻垢与缓蚀效果,又具有高阻垢率的多功能新型共聚物产品。本文概述了共聚物阻分散剂的研究现状及发展趋势。     

含膦磺酸基共聚物阻垢分散剂的合成

介绍了含膦磺酸基共聚物阻垢分散剂(PAMPS)的合成方法,通过正交实验选出最佳合成条件为:单体丙烯酸(AA)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)质量比75:25,次亚磷酸钠用量15%,过硫酸铵用量11%,反应温度102℃,反应时间5h。并将PAMPS阻垢性能与羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、次膦酸基聚丙烯酸(PCA)两种常用水处理剂的阻垢性能进行比较,结果表明,当PAMPS浓度10mg/L时,阻碳酸钙垢率达83.73%;当PAMPS浓度3mg/L时,阻硫酸钙垢率达98.32%,均远远高于HEDP和PCA水处理剂的阻垢率。     

衣康酸共聚物与静电场的协同阻垢效应

以衣康酸(IA)、丙烯磺酸钠(SAS)和次亚磷酸钠(SHP)为单体,合成兼具阻垢、缓蚀和分散性能的衣康酸共聚物(IA/SHP/SAS);考察了IA/SHP/SAS与静电场的协同阻垢性能。静态阻垢实验结果表明,当静电电压为5 k V、水浴温度为60℃、IA/SHP/SAS加入量为8 mg/L时,阻垢率提高了20.7%;动态阻垢实验结果表明,地下水经静电场(温度40℃)处理后,阻垢率提高了12.6%。经静电场处理后,水垢中的文石型Ca CO3含量明显增多;静电场与IA/SHP/SAS协同作用,加强了IA/SHP/SAS对Ca CO3晶体的扭曲和分散作用,提高了Ca CO3的溶解度。IA/SHP/SAS对A3碳钢的缓蚀率最高可达93.1%,分散Fe2O3时(IA/SHP/SAS加入量为30 mg/L)溶液的透光率为65.7%,28 d时的生物降解率为69.5%,说明IA/SHP/SAS是可生物降解的阻垢缓蚀剂。     

衣康酸／甲基丙烯酸共聚物阻垢剂的合成及性能

以水作溶剂,过硫酸铵为引发剂,以衣康酸(IA)、甲基丙烯酸(MAA)为单体制备了水溶性共聚物衣康酸/甲基丙烯酸(IA/MAA),用正交实验法确定了最佳反应条件:反应温度90℃,引发剂占单体质量分数为8%,单体配比n(IA):n(MAA)=1:7,反应时间1．5h。该共聚物对碳酸钙的阻垢率为83%,相对分子质量为1429。并用扫描电子显微镜对垢样进行了分析。     

DY系列多元共聚物的合成及其阻垢性能评价

以MA、MAA、AMPS及次亚磷酸钠等为单体, 合成了一系列DY多元共聚物, 考察了DY系列多元共聚物的组成与其阻垢性能的关系。实验发现: DY系列多元共聚物随MA相对含量的增加和MAA相对含量的减少, 对BaSO4、CaCO3 垢的阻垢效果增强; 随次亚磷酸钠相对含量的增加和AMPS相对含量的减少, 对BaSO4、CaCO3垢的阻垢效果减弱, 且次亚磷酸钠含量的变化对阻BaSO4 垢的影响较AMPS大。当MA、MAA、AMPS及次亚磷酸钠之间的质量比为6∶3∶1∶1时, DY系列多元共聚物对BaSO4、CaCO3 垢均具有较好的阻垢效果。     

聚合物阻垢剂ZG的合成及阻垢性能

聚合物阻垢剂ZG由马来酸酐、丙烯酸羟丙酯和次磷酸钠共聚而成。阻垢剂ZG对含聚合物的碱性产出污水有良好的阻垢性能,加量为40mg/L时,阻垢率达90.7％,阻垢剂ZG与杀菌剂ZYS、缓蚀剂YJH有良好的配伍性。     

ESA/IA/AMPS共聚物的合成、阻垢性能与机理研究

采用水溶液聚合法,以马来酸酐(MA)为原料,先将MA环氧化为环氧琥珀酸(ESA),以过硫酸铵为引发剂,ESA与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)共聚,得到一种同时含有羧基和磺酸基的大分子阻垢剂。利用黏度法测定共聚物的黏均相对分子质量为1 100。研究了共聚物的阻垢分散性能和生物降解性能,利用SEM和XRD对CaCO_3垢样外貌和晶型进行了观察,初步探讨了阻垢机理。结果表明:在加药量为30mg/L时,ESA/IA/AMPS共聚物的阻CaCO_3、Ca_3(PO_4)_2垢的阻垢率分别为80.9%和100%,且具有良好的分散氧化铁性能和生物降解性能。其阻垢机理主要有晶格畸变作用和螯合作用。     

IA-HPEC共聚物阻垢剂的制备及阻垢性能

以异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、衣康酸(IA)为原料,在过硫酸铵-次亚磷酸钠引发剂作用下进行自由基共聚,合成阻垢剂IA-HPEC。采用FT-IR、1 H-NMR等方法表征IA-HPEC阻垢剂结构,采用扫描电镜(SEM)观察阻垢后形成的CaCO3晶体形貌。通过静态阻垢性能实验,考察了单体配比、聚合条件、氧化剂滴加方式及用量对合成的IA-HPEC阻垢剂阻垢性能的影响。结果表明,在m(IA)/m(HPEC)=1、聚合温度110℃、聚合时间1.5h、分批滴加氧化剂的最佳聚合条件下,合成的共聚物IA-HPEC对CaCO3的阻垢率为93.9%,优于市场含磷阻垢剂,具有较好的经济与环境效益。     

马来酸酐-丙烯酸含膦共聚物的合成及阻垢性能

以水为溶剂,马来酸酐（MA）、丙烯酸（AA）为单体,过硫酸盐-次磷酸盐氧化还原体系为引发剂,合成马来酸酐-丙烯酸含膦共聚物阻垢剂。研究了聚合条件对共聚物阻垢性能的影响,确定最佳聚合条件为：马来酸酐与丙烯酸摩尔比1：3,次磷酸盐用量为单体总质量的20％,引发剂用量为单体总质量的10％,反应温度90℃,反应时间4h。在此反应条件下合成的聚合物对CaCO3和CaSO4有较好的阻垢性能。     

阻垢剂AA／AM／MAH共聚物的合成与性能研究

合成了丙烯酸／丙烯酰胺／马来酸酐（AA／AM／MAH）三元共聚物,并对所得产物进行了碳酸钙静态阻垢实验,探讨了共聚物相对分子质量,共聚物用量,钙离子浓度,溶液pH值,恒温温度和恒温时间等因素对阻垢性能的影响。实验结果表明,AA／AM／MAH共聚的对CaCO3的阻垢效果较好。     

聚环氧琥珀酸的合成及其相对分子质量与阻垢性能的关系

以自制的环氧琥珀酸盐为原料,采用阴离子聚合法合成聚环氧琥珀酸（PESA）,并对产物进行红外光谱表征;考察了影响PESA相对分子质量和产率的六种因素,利用电导率法分析评价了系列PESA对油田污水中常见垢（碳酸钙垢、硫酸锶垢、硫酸钡垢）的阻垢效果。红外光谱测试结果表明PESA被成功合成。通过改变反应条件,得到了相对分子质量在350~1300范围、产物平均收率在65%左右的一系列聚环氧琥珀酸。PESA的阻垢性能与相对分子质量及使用浓度有关,最佳相对分子质量范围为1100~1300,且存在“溶限效应”,实际应用中需要针对垢的类型和成垢离子的浓度,选用PESA的最适宜相对分子质量及其最佳用量。     

聚天冬氨酸的阻垢性能研究

在分析注入水和地层水离子成分的基础上,比较了聚天冬氨酸与其他几种常用阻垢剂的阻垢性能。试验结果表明,聚天冬氨酸具有优异的阻垢性能,其加量为10mg／L时防垢率可达99％以上。     

马来酸酐四元共聚物阻垢剂的阻垢规律及阻垢机理

使用马来酸酐(MA)、乙酸乙烯酯(VA)、乙烯基磺酸钠(VS)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)合成了一种四元共聚物阻垢剂MA-VA-VS-AMPS,并探究其在高Ca²⁺质量浓度和高矿化度环境中的阻垢机理。采用FT-IR分析阻垢剂结构,研究了阻垢剂质量浓度、Ca²⁺质量浓度、溶液温度和pH值等因素在静态条件下对阻垢剂阻垢性能的影响;利用动态流动测试方法评价阻垢剂在动态条件下的阻垢率;采用Materials studio(MS)中分子动力学模拟方法计算阻垢剂与CaCO₃之间的结合能;采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)仪分析CaCO₃晶体的形貌和晶型。结果表明：在静态测试条件下,MA-VA-VS-AMPS的阻垢率是99.3%;在动态测试条件下,MA-VA-VS-AMPS的阻垢率为96.8%,且阻垢剂使CaCO₃发生变形, Ca²⁺和阻垢剂中的O之间形成了化学键,阻垢剂与CaCO₃发生吸附作用。     

超支化聚合物的合成及其应用于油田阻垢的研究进展

超支化聚合物(HBPs)是一类高度支化的三维大分子,属于树枝状聚合物领域的一个重要亚类,由于其独特的分子结构、非对称的随机分支和端接官能团多,使其成为现阶段油田阻垢方面的研究热点。综述了超支化聚合物的3种经典合成方法：AB_X(X≥2)型单体缩聚反应、自缩合乙烯基聚合反应和开环聚合反应。总结了近年来用于阻钙镁垢、硅酸盐垢的超支化聚羧酸类、超支化聚酰胺-胺类、超支化聚酯类以及其他超支化聚合物类型的阻垢剂的研究进展,并分析了各种类型超支化聚合物的阻垢机理。对超支化聚合物在油田阻垢方面的应用和发展前景提出展望。     

一种高温防垢剂的研究与应用

以水为溶剂,K2S2O8-Na2S2O3为引发剂,合成了马来酸酐／烯类磺酸单体／丙烯酸／亚磷酸共聚物防垢剂,研究了其防垢效果与聚合温度、引发剂用量及单体质量比等因素的关系。考察了防垢剂用量和溶液中Ca^2 、Ba^2 、Sr^2 的质量分数对防垢效果的影响。结果表明,该防垢剂对BaSO4、SrSO4、CaSO4均具有较好的防垢效果。     

膦基磺酸共聚物阻垢剂的研制及性能研究

以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、次磷酸钠为原料,过硫酸铵为引发剂,水为溶剂,合成了膦基磺酸共聚物阻垢剂ASP。考察了合成条件对共聚物阻垢剂性能的影响,结果表明,在单体AA与AMPS的摩尔比为1：0．15,次磷酸钠用量10％,过硫酸铵用量8％,反应温度90℃,反应时间4h条件下,合成共聚物ASP对碳酸钙垢和磷酸钙垢的阻垢率均能达85％左右;并对ASP性能作了评价,当ASP用量为20mg／L时,两种钙垢的阻垢率均达90％以上,在温度不超过80℃、pH值达10时,两种钙垢阻垢率仍能达85％以上,说明ASP阻垢剂具有一定的抗温抗碱能力。     

聚天冬氨酸衍生物的合成及性能研究

合成了分别含羟基和磺酸基的聚天冬氨酸衍生物 ,测定了它们的阻垢分散性能 ,并与聚天冬氨酸、聚丙烯酸钠、水解聚马来酸和 2 -膦酸基丁烷 -1,2 ,4-三羧酸水处理剂作了比较。结果表明 ,当质量浓度为 12mg/L时 ,以上6种药剂对CaCO3的阻垢率分别为 61 5 %、88 7%、92 4%、87%、68 9%、94% ;对磷酸钙的阻垢率分别为 94 7%、78 6%、2 7 8%、16 6%、18 8%、15 4% ;在质量浓度为 5～ 3 0mg/L、分散氧化铁时上清液最小透光率分别为 89%、3 9%、74%、86%、97%、72 %。含磺酸基的聚天冬氨酸衍生物综合性能较好。     

硫酸钡防垢剂FBR的合成与性能评价

以顺丁烯二酸酐、丙烯酸和丙烯酸甲酯为原料进行共聚反应,制备了防垢剂FBR.考察了防垢剂加量、温度、防垢时间、体系pH值及矿化度对防垢性能的影响.结果表明,在70 ℃下防垢时间为16 h时防垢率在97%以上,80 ℃下防垢率仍可达95%以上;在高成垢离子浓度条件下,FBR仍具有较好的防垢能力.