油包水乳液型聚丙烯酰胺的制备及性能研究

以10#机油为油相,丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,通过反相乳液聚合制备了油包水乳液型聚丙烯酰胺PAM-2,研究了乳化剂、引发剂、温度对PAM-2的影响,以及PAM-2的增稠性能和流变性能。结果表明,当乳化剂为1.2%,引发剂为2‰,引发温度为30℃时,单体转化率达到92%,聚合物分子量为8×106。1%该乳液聚合物在清水中黏度为0.51 Pa·s,在50 000 mg/L的矿化水中黏度为0.18 Pa·s,具有优良的剪切稀释性、往复性和粘弹性。     

油包水乳液型聚丙烯酰胺的制备及性能研究

以10#机油为油相,丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,通过反相乳液聚合制备了油包水乳液型聚丙烯酰胺PAM-2,研究了乳化剂、引发剂、温度对PAM-2的影响,以及PAM-2的增稠性能和流变性能。结果表明,当乳化剂为1.2%,引发剂为2‰,引发温度为30℃时,单体转化率达到92%,聚合物分子量为8×106。1%该乳液聚合物在清水中黏度为0.51 Pa·s,在50 000 mg/L的矿化水中黏度为0.18 Pa·s,具有优良的剪切稀释性、往复性和粘弹性。     

含吡啶结构丙烯酰胺共聚物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-烯丙基油酰胺(NAE)和3-烯丙胺基羰基-1-乙基吡啶溴化铵([mAEPy]Br)为单体,采用氧化还原引发体系,制备了一种含吡啶离子液体结构疏水缔合聚合物驱油剂AM/AA/NAE/[m-AEPy]Br。对共聚物进行了红外、核磁表征,并测定了其增黏性、剪切稀释性、耐温抗盐性,对其提高采收率能力进行了评价。结果表明:2 000 mg/L的共聚物溶液表观黏度可达510.3 m Pa·s;在剪切速率为510 s-1下,其表观黏度为27.2 m Pa·s,且在90℃时其表观黏度为42.8 m Pa·s;在10 000 mg/L NaCl、1 500 mg/L MgCl_2和1 500 mg/L CaCl_2溶液中,其表观黏度分别为21.8、27.4和27.0 m Pa·s;在模拟驱油实验中,共聚物溶液的采收率提高了11.4%。     

两性疏水缔合聚丙烯酰胺的室内性能研究

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和一种疏水长链烷基烯丙基氯化铵(M-18A)为单体,以溶剂油为油相,采用反相乳液聚合法合成一种两性疏水缔合聚丙烯酰胺增稠剂(AP-AM18)。在最佳合成条件下,利用核磁共振氢谱(~1H NMR)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)和热重分析仪(TGA)对AP-AM18进行了表征。红外光谱结果表明,单体发生聚合;XRD图显示其具有非晶体结构;对聚合物AP-AM18的热稳定性分析发现,分解温度超过500℃后,样品质量基本不变,表明聚合物具有良好的耐温性;对AP-AM18进行增稠、耐盐性能测试发现,随着浓度的升高,表观黏度逐渐上升,当浓度为2%时,聚合物AP-AM18在清水中的表观黏度达到893 m Pa·s,在5×10~4mg/L矿化水中,表观黏度达到391 m Pa·s,表明其具有较好的增稠、耐盐性能。     

含膦酸基两性离子共聚物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-(3-甲基丙烯酰胺基丙基)-N,N-二甲基十六烷基溴化铵(NADA)以及1-二甲胺基烯丙基膦酸(DMAAPA)为原料,制备了一种水溶性两性离子共聚物驱油剂(ANND),对其进行了FTIR结构表征,考察了NADA与DMAAPA的加量和配比、引发剂加量、温度对共聚物特性黏数的影响,探究了共聚物的耐盐、抗温、流变等性能。结果表明:共聚物ANND具有良好的水溶性;在相同条件下,与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液进行对比,2 000 mg/L的共聚物ANND溶液在25℃、剪切速率500 s-1时的表观黏度为28.46 m Pa·s,而黏均相对分子量为1×107的HPAM溶液表观黏度为23.10 m Pa·s;当温度为100℃、剪切速率为170 s-1时,ANND溶液的表观黏度为40.48 m Pa·s,而HPAM溶液为31.31 m Pa·s;在80℃下老化10 d后,ANND黏度保留率为38%,高于同等条件下的HPAM(17%);在抗盐性实验中,2 000 mg/L共聚物ANND溶液在质量浓度为30 000 mg/L的Na Cl、2 000 mg/L的Mg Cl2和Ca Cl2溶液中的表观黏度分别为28.9、32.1和30.7m Pa·s,优于HPAM(9.8、17.7和16.3 m Pa·s)。在模拟驱油实验中,ANND的采出率为55.67%,高于HPAM驱(48.94%)和水驱(41.37%)。     

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。     

分子结构对水解AM/DMDAAC聚合物流变性能影响

以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,进行自由基共聚,随后对共聚产物进行水解,制得了9个具有不同特性黏数、阴离子度和阳离子度的两性离子聚合物-部分水解聚AM/DMDAAC(HPAD-1,HPAD-2,HPAD-3,HPAD-4,HPAD-5,HPAD-6,HPAD-7,HPAD-8,HPAD-9)。通过IR、~1HNMR、滴定法和乌氏黏度计表征了聚合物的结构参数。用旋转黏度计和流变仪分别考察了HPAD溶液的表观黏度和剪切稀释行为,以此来探究分子结构对两性离子聚合物流变性能的影响方式。结果表明:HPAD的特性黏数与溶液表观黏度、剪切稀释性正相关。随着特性黏数由182.03 m L/g升至555.08 m L/g,质量分数0.75%的HPAD溶液表观黏度由12.1 m Pa·s(HPAD-9)增至766.5 m Pa·s(HPAD-7)。HPAD的阴离子度和阳离子度与溶液表观黏度负相关,对剪切稀释性影响较小。当阴离子度从29.98%增至51.75%,质量分数0.20%的HPAD溶液表观黏度从111.1m Pa·s(HPAD-1)降至21.5 m Pa·s(HPAD-4)。阳离子度为10.31%的HPAD-2和阳离子度为6.88%的HPAD-8在5 s~(-1)至100 s~(-1)范围内的剪切稀释曲线几乎重合。     

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。     

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。     

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。     

氯乙烯与甲基丙烯酸- 2-羟乙酯乳液共聚研究

对氯乙烯5甲基丙烯酸-2-羟乙酯(VC-HEMA)乳液共聚的稳定性、动力学和组成控制进行了研究。发现:由于反应过程中HEMA主要分配在水相,对乳化剂十二烷基硫酸钠有强烈增溶作用,并存在HEMA水相聚合,使乳液聚合稳定性随HEMA/H2O比增大而降低。随投料单体中HEMA含量增加,共聚速率和聚合转化率降低。得到了VC-HEMA共聚竞聚率为rVC=0.0123,rHEMA=18.53,乳液共聚表观竞聚率r'VC=0.341,r'HEMA=4.29。VC-HEMA间歇乳液共聚得到的共聚物组成极不均匀,采用多步添加HEMA的半连续乳液共聚,合成了组成较均匀、HEMA质量分数在10%以下的共聚物。     

AM／AMPS／DMDAAC／AMC16S共聚物的合成与性能

采用氧化还原引发体系合成了丙烯酰胺（ＡＭ）／２丙烯酰胺基－２－甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）／二甲基二烯丙然氯化铵（ＤＭＤＡＡＣ）／２－丙烯酰胺基十六烷磺酸（ＡＭＣ１６Ｓ）四元共聚物,借助红外光谱和差热分析研究了聚合物的结构和热稳定性,初步评价了共聚物的溶液性能,结果表明,ＡＭ／ＡＭＰＳ／ＤＭＤＡＡＣ／ＡＭＣ１６Ｓ共聚物具有较好的热稳定性和耐温抗盐能力。     

Inverse emulsion free‐radical polymerization of acrylamide terpolymer for enhanced oil recovery application in harsh reservoir conditions

A free‐radical inverse emulsion polymerization formulation has been developed for preparation of acrylamide (AAm)/sodium 2‐acrylamido‐2‐methylpropanesulfonate (AMPSNa)/N‐vinylpyrrolidone (VP) terpolymers. An aqueous solution of a blend of monomers is emulsified in n‐decane using Tween 85 (Tw85). Ammonium persulfate (APS) and dicumyl peroxide (DCP) were used as initiators for water and oil phases, respectively. The reactions were catalyzed by temperature and by a redox pair; the former is achieved at 60°C and the latter by adding tetramethylethylenediamine (TEMED) and sodium bisulphite (BisNa) to activate the initiator in water and oil phase, respectively. The emulsion type, stability, conversion, and rate of polymerization were analyzed. The obtained terpolymer was characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy (FTIR), ¹³C nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), gel permeation chromatography (GPC), and rheology. Thermal catalyzed emulsion polymerization initiated with DCP showed the best performance as viscosity control agent and as polymeric precursor for in situ gel forming, for water mobility control and flow diversification, respectively. Both application for enhanced oil recovery purposes in harsh oil reservoir conditions are presented. POLYM. ENG. SCI., 57:1214–1223, 2017. © 2017 Society of Plastics Engineers     

羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺共聚物的合成及表征

以K2S2O8-NaHSO3氧化还原体系为引发剂合成羟乙基纤维素与丙烯酰胺的接枝共聚物,探讨反应时间、反应温度、引发剂用量对接枝共聚物特性黏数的影响,采用红外光谱(FI-IR)对聚合物进行结构表征,用热重分析法(TGA)分析接枝聚合物的热稳定性.     

复合偶氮引发剂在醋酸乙烯酯乳液聚合中的应用研究

分别用过硫酸铵(APS)、水溶性的偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(AIB I)和油溶性的偶氮二异丁腈(AIBN)以及两者组成的复合偶氮引发剂引发醋酸乙烯酯(VAc)、丙烯酸丁酯(BA)乳液聚合。对比研究了不同引发剂对VAc/BA共聚乳液转化率、残余单体含量、分子量及其分布、电荷稳定性和乳胶粒粒径分布及形貌的影响,并对其成核机理进行了分析。结果表明,采用水溶/油溶复合偶氮引发剂制得的PVAc共聚乳液聚合温度低(65℃),转化率高(99.13%),残余单体含量低(230.47×10-6),电荷稳定性好。     

VAc/VoeVa/DAAM三元共聚乳液的制备与性能研究

以VAE[醋酸乙烯酯(VAc)-乙烯共聚物]为种子乳液、聚乙烯醇(PVA)为保护胶体、叔碳酸乙烯酯(VoeVa10)为VAc的共聚单体、OP-10为乳化剂、己二酰肼(ADH)/双丙酮丙烯酰胺(DAAM)为交联体系和叔丁基过氧化氢/甲醛次硫酸钠为氧化还原型引发剂,采用种子乳液聚合法制备了VAc/VoeVa10/DAAM共聚乳液;然后在反应后期加入后交联剂(ADH),得到改性聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液。结果表明:当w(PVA1788+PVA1799)=3%、m(PVA1788)∶m(PVA1799)=1∶1、m(VoeVa10)∶m(VAc)=(10～15)∶100、w(氧化剂)=0.3%、w(VAE)=10%、w(OP-10)=2%、m(ADH)∶m(DAAM)=(0.5～1.5)∶1.0且w(DAAM)=2%时,相应乳液具有优异的耐水性和稳定性,并且其涂膜柔韧性和粘接性能俱佳。     

反相乳液聚合法合成淀粉接枝丙烯酰胺的工艺研究

研究以玉米淀粉为原料,反相乳液体系中淀粉与丙烯酰胺接枝共聚反应规律。考察引发剂浓度、乳化剂用量、丙烯酰胺单体与玉米淀粉质量比接枝共聚反应的影响。通过单因素实验,获得最佳工艺条件:引发剂浓度为6mmol/L,乳化剂用量5%,丙烯酰胺单体与玉米淀粉的质量比为1.5∶1。在此条件下,可制备得到单体转化率95.46%、接枝效率88.12%、特性粘度410 mL/g的接枝共聚物,该接枝物比相对分子质量500万的聚丙烯酰胺的絮凝性能更好,在用量为25 mg/L时,对高岭土水样的浊度去除率达到88.6%。     

Properties of PHMS‐g‐p [butylacrylate (BA)‐N‐hydroxyl‐methyl acrylamide (NMA)] graft copolymer emulsions

Emulsion graft copolymerization of poly(hydrogenmethylsiloxane) (PHMS) and butyl acrylate (BA) in the presence of functional comonomer N‐hydroxyl‐methyl acrylamide (NMA) was conducted by batch emulsion copolymerization to modify the properties of polysiloxane. Morphology of graft copolymer particles was characterized by transmission electron microscopy. The effect of polymerization method, PHMS content, initiator concentration, and NMA content on stability of emulsion, morphology, size of particle, and rheological properties were investigated. It has been found that stability of emulsion is better by semicontinuous emulsion polymerization than that of batch emulsion polymerization and it increased with increasing PHMS‐NMA concentration. Increasing PHMS concentration and NMA concentration, the particle size and the viscosities increase. The property of resistance to electrolytes of graft copolymer emulsions and swelling property of film were also discussed. Results showed PHMS‐g‐P [butylacrylate (BA)‐N‐hydroxyl‐methyl acrylamide (NMA)] graft copolymer emulsion has good resistance to electrolytes and the water absorption of its film increases with increasing BA‐NMA content grafted onto PHMS. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 71: 2209–2217, 1999     

Synthesis of copolymer of acrylamide with sodium vinylsulfonate and its thermal stability in solution

The copolymer of acrylamide and sodium vinylsulfonate (PAMSVS) was synthesized by inverse emulsion polymerization and its thermal stability in aqueous and saline solution was investigated. Four samples with different monomer ratio were prepared and the thermal degradation of these samples in aqueous solutions was carried out at 90 °C, 120 °C and 150 °C, respectively. The variation of apparent viscosity during the degradation was investigated. The results indicate that all three PAMSVS samples have better performance of heat endurance than polyacrylamide. Moreover, the sample, which contains 3.4% (molar ratio) sulfonic groups, has the most excellent property of heat endurance. The salt tolerance test of these samples was carried out at 57 °C in 5 mmol/L CaCl₂, 5 mmol/L MgCl₂ and mineralized water, respectively. The results show that all three PAMSVS samples exhibit better property of Ca²⁺ ion tolerance than PAM and the best one is the sample, which contains 6.5% (molar ratio) sulfonic groups.     

吸水膨胀弹性体PVA-g-PBA的研究

在水介质中.在氮气保护下以硝酸铈铵(CAN)为引发剂,将丙烯酸丁酯(BA)接枝到聚乙烯醇(PVA)上,制得水膨胀弹性体PVA—g—PBA。通过红外光谱证实了接枝物的形成。讨论了PVA浓度、单体浓度、引发剂浓度和反应温度对接枝物接枝率(G％)的影响。结果表明随PVC浓度增大,接技率降低.[PVA2.5×10-4mol/L.[BA]0.702mol/l、[CAN]0.01mol/L45℃接枝率较高.接枝率越高其吸水膨胀率越低,8h达吸水平衡,最大吸水率为165.1％。