疏水缔合聚丙烯酰胺临界胶束浓度的测定及微观结构的研究

以胜利油田提供的疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)为主要研究对象,通过电导率法和荧光光谱分析法测定了HAPAM的临界胶束浓度(CMC),用黏度法测定了HAPAM的临界缔合浓度(CAC),并分析了该聚合物的疏水缔合行为和性能.通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和冷冻蚀刻技术观察了不同质量浓度下HAPAM溶液的微观结构.结果表明:该HAPAM分子在溶液中随着质量浓度的增大,疏水缔合作用逐渐增强,进而形成超分子聚集体;随着质量浓度进一步增加,高分子链束相互碰撞、缠绕的几率增加,最终形成网孔密集的空间网络结构.     

疏水缔合共聚物的合成及溶液性质

 采用自由基胶束聚合法成功制备了丙烯酰胺(AM)/甲基丙烯酸十八酯(SMA)/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)三元疏水缔合共聚物(HAPAM).考查了引发温度、单体质量分数、表面活性剂含量、疏水单体含量、单体配比以及引发剂浓度对共聚物表观黏度的影响,在聚丙烯酰胺(PAM)大分子主链上引入阴离子基团和疏水基团后,阴离子的电黏效应与疏水基团的疏水缔合作用相互协同,使得共聚物水溶液的黏度明显提高.利用FTIR光谱对共聚物结构进行表征,用RF-5301型荧光分光光度仪研究证实了共聚物在水溶液中的缔合行为.采用Brukerfiled流变仪对所合成的疏水缔合共聚物水溶液的流变行为进行研究.     

聚合物(丙烯酰胺-N,N-二丁基丙烯酰胺)的流变学特性及其疏水缔合行为研究

由N,N-丁基丙烯酰胺(DBA)与丙烯酰胺(AM)经自由基微乳液聚合制备了水溶性疏水缔合性DBA-AM共聚物.利用旋转流变仪和荧光光谱仪对水溶性疏水缔合性DBA-AM共聚物的流变学特性及其疏水缔合行为进行研究.结果表明,该共聚物溶液有两个临界缔合浓度(CAC):0.4g/L与0.6g/L.当聚合物溶液浓度小于0.4g/L时,溶液发生分子内和分子间缔合,主要以分子内缔合为主,增粘幅度较小;当溶液浓度大于0.6g/L时,DBA-AM共聚物强极性基团与水分子间形成强烈的氢键而溶解,分子间形成大量疏水微区,进而形成超分子聚集体及空间网络结构,表现为溶液宏观粘度急剧增加.     

疏水缔合聚丙烯酰胺的性能评价

以胜利油田提供的疏水缔合聚丙烯酰胺为主要研究对象,通过黏度法测定了其相对分子质量,利用元素分析、红外光谱等手段对聚合物的结构进行了表征,采用电导法测定了聚合物的溶解速率;同时,分别研究了疏水缔合聚丙烯酰胺和普通均聚聚丙烯酰胺的热稳定性以及浓度、时间、温度、盐度等条件对聚合物黏度的影响．实验结果表明,该疏水缔合聚合物表现了明显的热稳定性以及耐温、耐盐等性能．     

疏水缔合聚合物溶液形态的研究

用环境扫描电镜(ESEM)和动态光散射仪(DLS)对疏水缔合聚合物溶液形态进行了分析。结果表明,随着NaCl浓度的增加,实验所合成的疏水缔合聚合物的表观粘度先降低后增加而后再降低,但仍保持很高粘度。疏水缔合聚合物在去离子水体系中无论浓度高低均形成了空间网状结构。盐水体系中,当NaCl浓度为1000mg/L时所形成的结构与去离子水中的结构类似,均为网状结构,而在NaCl浓度为5000mg/L时,ESEM照片显示疏水缔合聚合物的结构为致密的树枝状结构。疏水缔合聚合物的浓度越大,其表观流体力学半径就越大,从而造成其增粘能力越强。     

疏水缔合聚合物溶液形态的研究

用环境扫描电镜(ESEM)和动态光散射仪(DLS)对疏水缔合聚合物溶液形态进行了分析。结果表明，随着NaCl浓度的增加，实验所合成的疏水缔合聚合物的表观粘度先降低后增加而后再降低，但仍保持很高粘度。疏水缔合聚合物在去离子水体系中无论浓度高低均形成了空间网状结构。盐水体系中，当NaCl浓度为1000mg／L时所形成的结构与去离子水中的结构类似，均为网状结构，而在NaCl浓度为5000mg／L时，ESEM照片显示疏水缔合聚合物的结构为致密的树枝状结构。疏水缔合聚合物的浓度越大，其表观流体力学半径就越大，从而造成其增粘能力越强。     

疏水缔合两性聚丙烯酰胺的制备及性能评价

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和一种功能性疏水长链烷基烯丙基氯化铵(RM18)为原料,采用反相乳液聚合法制备出一种疏水缔合两性聚丙烯酰胺乳液(AP-AM)。确定了最佳反应条件:乳化剂占油相体积分数12.5%,总单体质量分数25%,p H=6~7,起始反应温度30℃,反应时间6 h。在最佳反应条件下,利用红外光谱(FT-IR)、动态激光光散射粒径分析仪和动态流变仪对乳液AP-AM的结构及性能进行了表征。结果表明:AP-AM乳液平均粒径在100 nm左右,分布集中,乳液稳定,在170 s~(-1)的剪切速率下,随着时间的延长,黏度逐渐下降,最终仍能稳定在93 m Pa·s,具有良好的剪切稀释性。     

淀粉接枝聚丙烯酰胺共聚物的絮凝作用

本文探讨了淀粉接枝聚丙烯酰胺(S—g—PAM)共聚物和聚丙烯酰胺(PAM)对膨润土悬浮液的絮凝作用,测定了S—g—PAM和膨润土颗粒的Zeta电位。实验表明:S—g—PAM是通过氢键架桥作用对膨润土进行絮凝的;它较之PAM有较宽的有效浓度。     

疏水缔合聚合物的合成及溶液性能研究

采用自由基胶束聚合法 ,合成了疏水缔合型丙烯酰胺 /2 丙烯酰胺基烷基磺酸共聚物。用Brookfield旋转粘度计测定了不同疏水基含量的聚合物的溶液性能 ,同时考察了疏水缔合聚合物浓度、盐浓度、剪切速率以及温度对聚合物溶液性能的影响。实验结果表明 ,稀溶液中疏水缔合聚合物分子的缔合以分子内缔合为主 ;在临界缔合浓度以上 ,缔合以分子间缔合为主。该聚合物是一种性能优异的疏水增粘剂 ,模拟盐水条件下的粘度比清水溶液粘度有很大提高 ,表现出明显的抗盐性质 ,其临界缔合浓度约为 5 0 0mg/L。使用时可用油田采出水直接配注 ,因而在提高采收率的同时 ,还进一步降低了聚合物的用量 ,同时还解决了产出污水的重复利用问题     

阳离子丙烯酰胺型疏水单体与丙烯酰胺共聚物水溶液黏度的研究

将阳离子水溶性表面活性大单体二甲基十六烷基(2-丙烯酰胺基丙基)溴化铵(DHAB)与丙烯酰胺通过自由基混合胶束聚合和溶液聚合法合成了具有不同疏水单体含量、不同缔合强度的疏水聚合物,在80℃条件下用表观黏度法研究了疏水单体含量(0.05 mol%～0.15 mol%)不同的聚合物溶液的缔合强度和温度对聚合物溶液表观黏度及流动活化能的影响.当疏水单体含量为0.15 mol%时,临界缔合浓度约为0.15wt%;实验结果表明外加盐(NaCl、CaCl2)对该类型的聚合物具有明显的盐增黏效应.     

分子间高缔合比例疏水缔合聚合物研究(Ⅲ)

对ANPE-HAWP的增粘、耐温、抗盐和抗剪切性能进行了研究和评价,实验结果表明：ANPE-HAWP溶液具有临界缔合浓度（CAC );其耐温抗盐特性明显不同于P（AMPS-AM）参比样品;ANPE-HAWP的溶液结构具有快速可逆恢复的特点,剪切作用对ANPE-HAWP溶液结构所造成的破坏与自发进行的疏水缔合结构恢复的趋势可以达到动态平衡。拟合直线交点法对不同类型疏水缔合聚合物临界缔合浓度的测试结果说明ANPE-HAWP中的疏水基团能够更有效地参与分子间缔合结构的形成,从而在较低的浓度下形成了空间网络结构,从而初步验证了设计分子间高缔合比例HAWP是合理的和可行的。     

聚合物共混物在选择性溶剂中胶束状粒子的制备

研究了磺化聚苯乙烯／聚４－乙烯基吡啶在选择性溶剂甲醇中的自组装行为。用动态光散射，透射电镜等手段考察了Ｐ４ＶＰ／甲醇初始浓度以及Ｃｕ＾２＋的加入对溶液中粒子形成尺寸的影响，并在实验结果基础上提出了自主装结构的物理模型。     

高于胶凝临界温度直链淀粉分子分形

应用动态光散射技术,研究直链淀淀粉水溶液在高于胶凝临界温度条件下驰豫谱化的规律,发现动态光散射驰豫谱经历了指数衰减及随后的非指数衰减（慢模）两种模式,对于快模,可用大分子链串滴运动解释,对于慢模,则可用分形构象下的反常扩散加以解释。此外,还测量了直链淀粉水溶液在不同温度、不同浓度下的分维,发现直链淀粉分子符合自避无规行走模型,分维等于１．６７,且随样品浓度、温度的变化而略有变化。     

胶团强化超滤去除水溶液中Cd2+,Cu2+和Ni2+的研究

采用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠研究胶团强化超滤法对水溶液中3种重金属离子Cd2+,Cu2+和Ni2+的去除,考察不同阴离子的钠盐对胶团强化超滤性能的影响,通过动态光散射法测定溶液中表面活性剂胶团的直径。研究结果表明:胶团直径随着SDS浓度的增加逐渐减小,NaCl浓度增加屏蔽了表面活性剂头基之间的静电排斥力,导致胶团聚集数和直径增大;当表面活性剂和金属离子浓度比为10时,在单一和混合体系中,同一条件下的Cd2+,Cu2+和Ni2+截留率都基本相同,均高于98%,证明胶团强化超滤去除金属离子的机理是金属离子通过静电引力吸附于SDS胶团上,金属离子的截留率只与其价态有关,而与金属离子种类无关;高浓度NaCl的加入会使Cd2+截留率显著降低。     

激光实时全息干涉法测量精氨酸在PAM水溶液中的扩散系数

非牛顿流体是普遍存在的,而目前扩散理论的研究仅限于牛顿流体。为进一步对非牛顿流体中的扩散行为进行研究,利用激光实时全息干涉技术,测量了298.15 K时精氨酸在0.05%(质量分率)PAM水溶液中的扩散系数。测量结果表明,随精氨酸浓度的增大,扩散系数减小,接近线性变化;且与精氨酸在水溶液中扩散系数的变化趋势一致,但也表现出了PAM溶液的非牛顿流体特性。     

聚丙烯酰胺水溶液的氧化降解作用研究

以K2S2O8和K2S2O8/FeSO4为诱发剂、以运动粘度为指标研究了聚丙烯酰胺(PAM)氧化降解的最佳工艺条件,考察了降解前后平均相对分子质量、化学需氧量(COD)和溶液有机组成等方面的变化。结果表明,K2S2O8浓度为100mg/L,FeSO4·7H2O浓度为20mg/L时,体系中PAM可以达到最大程度的降解,此时溶液COD值较降解前增大,平均相对分子质量明显降低,降解后主要产物为丙烯酰胺低聚体的衍生物。     

交联聚合物溶液的粒度分析

应用动态光散射 (DLS)原理 ,采用高灵敏度纳米粒度分析仪 ,对低浓度部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )与交联剂柠檬酸铝 (AlCit)形成的交联聚合物溶液 (LPS)中的交联聚合物线团 (LPC)粒径分布进行了研究。结果表明 ,LPC的平均流体力学半径随着HPAM相对分子质量的增加而增大 ;随着交联反应时盐浓度的提高先减小而后增大。交联反应后 ,改变体系的盐浓度可影响LPC的大小 ,LPC的平均流体力学半径随体系盐浓度的提高而减小 ,随体系盐浓度的降低而增大。这说明水化的LPC内外的水可自由进出LPC ,线团具有良好的变形性。部分水解聚丙烯酰胺和交联剂柠檬酸铝浓度的改变可影响LPC的大小。采用DLS技术测得的LPC的大小基本与由SEM观测出的尺寸相符 ,说明DLS粒度分析可真实地反映体系中LPC的粒径分布     

实验及模拟研究两性疏水缔合聚合物增黏机理

两性疏水缔合水溶性聚合物具有良好的耐温、耐盐、耐剪切性能,在三次采油、酸化压裂等领域具有较大的应用潜力。室内合成了一种新型两性疏水缔合水溶性聚合物,分别研究了其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的黏度变化情况。同时,利用耗散粒子动力学模拟(DPD)方法对其水溶液在不同浓度、剪切和温度条件下的水珠子扩散速率和疏水缔合聚合物的自组装结构进行了模拟研究。实验和模拟结果基本一致,利用耗散粒子动力学方法进一步证明了两性疏水缔合聚合物在水溶液的增黏机理和微观自组装结构。     

双十八烷基二甲基氯化铵水溶液的性质

采用动态光闪射、透射电子显微镜、流变仪等手段初步探讨了双十八烷基二甲基氛化铵(TA-100)水溶液内部胶束大小、形貌以及溶液的流变性质,借助偏光显微技术观察了TA-100表面活性剂形成的各相异性水溶液的液晶织构.研究发现,溶液中表面活性剂聚集体的平均粒径、溶液流变性质随表面活性剂的质量分数发生规律性变化,TA-100本...     

谷胱甘肽碲化镉量子点的合成及痕量铅离子检测

利用一步法在水相中合成表面包裹谷胱甘肽的碲化镉(CdTe@GSH)量子点.所合成的CdTe@GSH量子点水溶性好,在水溶液中性质稳定.量子点具有较高的量子产率,并且可以通过控制反应条件使荧光光谱在整个可见光范围内可调.溶液中的铅离子能够造成CdTe@GSH量子点发生荧光猝灭,猝灭效率与铅离子浓度成正比.利用此现象发展出检测痕量铅离子浓度的方法,线性范围在0.5～500 nmol/L,检出限低至0.1/L,且具有较好的选择性.利用电喷雾-质谱和动态光散射研究了铅离子与CdTe@GSH量子点的相互作用,并探讨了量子点发生荧光猝灭的机理.