黏土矿物水化膨胀及无机盐溶液对其抑制作用

为揭示富有机质页岩水化膨胀机理,借助于X射线衍射仪对富有机质页岩中主要黏土矿物水化膨胀规律及无机盐溶液对其抑制效果进行了物理实验研究。结果表明：随着去离子水浸泡时间的增加,蒙脱石、伊利石和绿泥石都可以发生一定的膨胀,表明三种黏土矿物都可以发生水化反应,但蒙脱石晶层间距的膨胀程度远高于伊利石和绿泥石。无机盐溶液可以抑制蒙脱石和伊利石的水化膨胀,且对伊利石水化膨胀抑制性更好。不同类型无机盐的抑制效果受到无机盐溶液浓度的影响,在无机盐溶液浓度小于1.2 mol/L时,随着浓度的增加,同种类型无机盐溶液的抑制作用逐渐增强。加入无机盐溶液后随着时间的推移,黏土矿物水化作用始终在进行,晶层间距仍在增大,即无机盐溶液不能完全杜绝黏土矿物水化反应的发生。该研究成果可为页岩气水平井井壁稳定、水力压裂设计及现场工程应用提供技术参考。     

PAMAM树枝状聚合物抑制泥页岩水化膨胀和分散特性

针对泥页岩水化特征,结合树枝状聚合物独特的结构与性能,将树枝状聚合物聚酰胺胺PAMAM作为泥页岩稳定剂,通过页岩滚动分散实验、粒度分布测试、屈曲硬度实验评价不同代数(G0~G5)PAMAM的抑制性。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析不同代数PAMAM与黏土的作用,并揭示其微观作用机理。分别以G0和G5为泥页岩水化膨胀抑制剂和水化分散抑制剂,构建新型水基钻井液体系。研究结果表明:树枝状聚合物聚酰胺胺能有效抑制泥页岩水化膨胀和分散,G0和G5抑制性优于传统的KCl和聚醚胺类抑制剂,适当降低介质p H可提高其抑制性。不同代数的PAMAM在黏土表面的吸附排列方式不同,G0为单层吸附;G1,G2和G3在黏土层间的吸附与浓度有关,随着浓度的升高分子排列由单层向双层转变;G4和G5相对分子质量较大,由于空间位阻效应不能进入黏土晶层间,主要吸附在黏土颗粒的外表面。G0能抑制黏土晶层内表面的水化膨胀,G5能阻止黏土颗粒的水化分散,将两者配合起来可达到协同稳定泥页岩的效果。该钻井液体系抑制性突出,接近油基钻井液。     

天然木蜡油的配方研究

文章以桐油、松节油等植物油为原料进行预聚,复配制备木蜡油。产品采用红外光谱,金相显微镜等研究手段进行分析。试验结果表明:物质基团的变化和反应的温度有关;耐化学介质性能较好;采用桐油与其它预聚原料的混合物的比例为:1∶1、2∶1、3∶1质量之比反应得到的产物,在添加0.5%环烷酸钴的作用下表干时间缩短到4h-5h。     

银纳米颗粒溶胶表面增强红外基底对低浓度福美双农药的快速检测

采用水热法制备了一种银纳米颗粒溶胶,通过乙醇洗涤后得到银纳米颗粒表面增强红外基底,用于检测低浓度福美双农药。结果表明,该增强基底可检测低至10^-7mol/L的福美双农药,且不同浓度下福美双溶液的表面增强红外光谱强度呈现良好的线性关系,该基底对福美双分子的红外光谱增强能力高达150倍。银纳米颗粒的富集作用、电荷转移机制和电磁增强机制的共同作用使福美双的红外光谱得到显著增强。     

重金属Cu2+污染作用下红黏土的膨胀变形特性

为探讨重金属离子对红黏土膨胀变形特性的影响,针对不同初始干密度的红黏土试样,采用浓度为0、2.5、5.0、10.0g/L的CuSO4溶液浸泡侵蚀方法,开展重金属污染作用下的无荷载膨胀率试验;利用X射线衍射和X射线荧光光谱试验,分析了污染前后红黏土的矿物组成以及各类元素的构成.结果表明:红黏土试样的最终膨胀率与初始干密度...     

赤石脂的生药学鉴别研究

研究赤石脂的性状特征、显微特征、理化反应和红外光谱。利用数码照相机、生物显微镜、一般鉴别试验和傅里叶变换红外光谱法对赤石脂的性状特征、显微特征、理化反应和红外光谱进行鉴别研究。赤石脂色红,质滑酥软、易断;显微镜下可见赤石脂晶体表面颗粒状、带红色;理化反应显示赤石脂溶液深黄色,具铝盐化学反应特征;傅里叶红外光谱显示赤石脂的红外吸收特征明显。本文所述方法适宜对赤石脂进行鉴别。     

柴油污染膨胀土热脱附后无荷载膨胀率的变化

为了得到热脱附后柴油污染膨胀土的膨胀特性,以南宁膨胀土为背景土,制备不同掺量的柴油溶度污染土;并在模拟热脱附环境中进行实验室土壤修复,得到修复后的柴油污染膨胀土,最后进行无荷载膨胀率测试.同时利用XRD分析、压汞测试和气相色谱测试进行机理分析.试验结果表明:柴油掺量一定时,加热温度越高,无荷载膨胀率越低;加热温度一定时,柴油掺量越大,无荷载膨胀率越小.机理分析结果显示:柴油的掺入对黏土矿物基本没有影响;加热温度和柴油掺量的增加可增大柴油污染膨胀土孔隙率和孔隙平均直径,虽然加快了水分浸入,增强黏土水化作用,但是增大的膨胀空间,削弱了膨胀潜势,最终导致无荷载膨胀率降低.同时,残余"碳"存在,可减缓或者阻隔水与黏土矿物表面的水化作用,导致无荷载膨胀率降低.     

聚胺页岩黏土水化膨胀抑制剂NH-1作用机理研究

从黏土矿物水化类型和作用力出发,结合NH-1的分子结构,研究了聚胺页岩黏土水化膨胀抑制剂NH-1的作用机理。研究结果表明,聚胺页岩抑制剂NH-1对页岩黏土水化膨胀的抑制作用包含4个方面:一是强吸附作用,抑制黏土的表面水化;二是离子交换作用,抑制黏土离子水化和渗透水化;三是插层作用,NH-1插入到蒙脱石001晶面中,抑制黏土水化膨胀;四是减弱地层的毛细管力,抑制黏土水化膨胀。并分别通过红外光谱、X射线衍射、表面张力及接触角测量验证了NH-1的抑制机理。用岩心渗透率实验测定了聚胺页岩抑制剂NH-1对低渗透地层的伤害,结果表明NH-1的加入对低渗透地层无伤害。     

腐殖酸分子结构对电-Fenton性能的影响探究

采用超滤分级得到不同分子量的腐殖酸组分,并通过傅里叶红外、紫外可见、三维荧光光谱等表征其分子结构的差异.用基于Pd/Fe3O4纳米催化剂的新型电芬顿技术去除不同分子量的腐殖酸与Cr(VI)形成的复合污染物.研究表明,随着腐殖酸分子量的增大,其矿化效果越好,HA5(87.6%) HA4(79.0%) HA3(76.8%) HA2(70.0%) HA1(62.9%),且短时间内高分子量腐殖酸有较好的去除.这归因于高分子量腐殖酸表面的阴离子与Pd/Fe3O4发生静电吸附.此外,苯环取代度更高、共轭结构更多的高分子腐殖酸优先被原位生成的·OH氧化为多羟基化中间体,进而氧化开环,最终矿化为CO2和H2O.而在TOC相同条件下,低分子量腐殖酸中短链羧酸占比较高,其与·OH的反应活性低,矿化速率慢.总铬的去除同样遵循HA5(91.8%) HA4(88.2%) HA3(85.9%) HA2(85.4%)HA1(85.1%)的顺序,因为高分子量腐殖酸中含有更多能与Cr发生络合作用的活性位点,可在电解体系中协同去除Cr.本研究表明了腐殖酸分子结构对金属纳米颗粒协同电化学氧化性能和与重金属相互作用的影响,为揭示腐殖酸与Cr(VI)复合污染物的环境行为及其有效去除提供重要参考.     

环保型烷基糖苷季铵盐抑制剂制备及作用机制

针对非离子表面活性剂烷基糖苷(APG)用作水基钻井液抑制剂时加量大、成本高等问题,通过醚化反应在APG分子中引入季铵阳离子,合成烷基糖苷季铵盐页岩抑制剂(APGS)。通过浸泡实验、线性膨胀实验、页岩滚动回收实验对其抑制性能进行评价,通过发光细菌法和生物耗氧量法对其毒性及生物降解性进行评价,通过表面张力实验、粒度分析、吸附试验以及红外光谱分析对其抑制机制进行分析。结果表明:APGS抑制黏土水化分散性能优于聚胺和氯化钾;对于易分散钻屑,质量分数为2%APGS岩屑的滚动回收率达73.8%,抑制分散效果明显优于聚胺及APG;APGS与钻井液配伍性好,具有一定的降黏和降滤失作用,无毒,易生物降解。APGS通过中和黏土负电荷,压缩晶层间距,抑制黏土水化分散;通过静电引力和氢键的共同作用,吸附于黏土表面,形成致密的吸附层,阻止水与黏土作用;质量分数为1%APGS水溶液表面张力为29 mN/m,能有效降低毛细管作用力,阻止水侵入地层。     

低渗透储层注水用粘土稳定剂室内实验研究

本文针对低渗透强水敏性油田储层的特点选择了8种不同类型的粘土稳定剂，开展了粘土稳定剂优选实验。通过实验得出中、低相对分子质量的粘土稳定剂与储层流体配伍性良好，防膨性能好，溶失率、岩芯渗透伤害率较低，为现场注水开发试验提供了理论依据。     

聚乙二醇对碳酸钙晶体生长影响的研究

选用聚乙二醇(PEG)作为碳酸钙晶体生长的修饰剂,考察不同分子量的聚乙二醇对碳酸钙晶型和形貌的调控作用.采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对所得晶体进行表征,结果表明:PEG6000、PEG10000以及PEG20000均对碳酸钙晶体的形貌产生了影响,并且低分子量的PEG6000有利于不稳定的球霰石相的生成.     

Al-Salen配合物催化聚己内酯与聚乙二醇共聚物合成与性能分析

以聚乙二醇为引发剂,以Al-Salen为催化剂,催化己内酯的开环聚合,研究了时间、温度及单体与引发剂的比例对产率和分子量的影响。采用红外、GPC和DSC等手段对聚合物结构和热性能进行分析。实验结果表明：要得到分子量较高的三嵌段共聚物,最佳聚合条件为：聚合时间17h,聚合温度180℃,单体与引发剂的质量比为20：1;要得到较高产率的三嵌段聚合物,最佳聚合条件为：聚合时间14h,聚合温度140℃,单体与引发剂的质量比为24：1。     

聚甲氧基有机硅/莫来石杂化材料的高温处理与热膨胀性能研究

制备了耐高温低膨胀聚甲氧基有机硅（PMOS）/莫来石杂化材料。FT-IR 与 XRD 测试表明材料在热处理过程中 PMOS 基体逐渐降解,而莫来石晶体则随温度的升高而稍有生长;TG 测试表明材料在800 ℃高温处理后仍有 93.4% 的质量残留;SEM 显示莫来石均匀分散在 PMOS 基体中;材料的冲击强度随热处理温度的升高而先减小后增大,800 ℃热处理后材料的冲击强度为924 J/m²;材料的膨胀系数很低,且随莫来石含量的增加而减小;聚甲氧基有机硅/莫来石杂化材料具有良好的耐高温性能与低热膨胀性能。     

不同自燃倾向性煤的氧化机理对比分析

为分析煤样的自燃发生发展过程以及实验煤样的自燃机理,研究从不同自燃倾向性煤样的氧化机理入手,选取具有不同自燃倾向性的阜生、五阳煤样进行实验,通过热重实验对比分析不同自燃倾向性煤样的特征温度、热失重速率及阶段质量变化率参数,并结合红外光谱实验对低温氧化过程中主要官能团的分布特征及随温度的变化规律进行对比分析。结果表明：不同自燃倾向性煤样的煤氧反应差别主要体现在热重实验的T2 -T3和T4 -T5两个阶段;硫对煤氧反应的影响主要体现为常温下发生氧化释放热,促进小分子化合物的氧化裂解,进而引发自燃;煤自燃特性与原始煤样中官能团的分布特征关系较小,主要由煤分子结构中的侧链体系（桥键、侧链基团及活性官能团）所决定,侧链体系作为直接与芳环骨架连接的煤分子结构,本身具有较高的化学活性,在氧化分解的过程中降低了煤分子结构的稳定性。     

基于低分子量PEI的不同疏水链修饰的梳状低聚物基因载体

为了探究基于低分子量聚乙烯亚胺(polyethylenimine, PEI)基因载体的转染效率,通过Michael加成反应将PEI 600 Da接枝于含有疏水链的生物可降解聚酯上形成系列梳状聚合物,并将之应用于基因载体;利用核磁氢谱和凝胶渗透色谱对聚合物的化学结构与分子量进行了测定,此外,还利用凝胶电泳实验和绿色荧光蛋白实验研究了聚合物与DNA的结合能力及其复合物的转染性能。结果表明：本文方法成功合成了系列低聚物,并对DNA表现出较好的包裹能力;油酸修饰后的低聚物与DNA复合物在质量比为6.4时转染效果与PEI 25 kDa相当。可见,油酸修饰后的脂质体低聚物有作为非病毒基因载体的前景。     

二硫化四甲基秋兰姆对烯丙基环氧树脂的固化机理研究

采用差示扫描量热法（DSC）、红外光谱法（FT-IR）跟踪研究了二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)对二烯丙基双酚A型环氧树脂(DADGEBA)的固化行为,结果表明体系在升温过程中有热量放出,且双键和环氧基团含量均随反应时间增加而减少。随后采用核磁（1H-NMR）和质谱（MS）表征了二烯丙基双酚(DABPA)/TMTD体系受热前后的结构变化,发现有巯基生成,并推测得到多种生成物结构。根据实验结果推测DADGEBA/TMTD体系固化机理为协同固化反应：首先TMTD在高温下裂解生成硫自由基;之后部分硫自由基夺取烯丙基α碳上的氢,形成巯基,同时自由基转移到烯丙基α碳上,部分硫自由基与双键进行加成反应;最后生成的巯基进一步与环氧基团发生开环固化反应,生成烯丙基α碳自由基偶合终止。     

基于低黏土矿物含量泥岩的膨胀力试验研究

针对某高速铁路地基中低黏土矿物泥岩进行不同初始含水率与不同干密度条件下的膨胀力试验,结果表明:规范中判定为无膨胀性的泥岩实质上是具有一定的膨胀性;在干密度不变的条件下,膨胀力随着初始含水率的增大而减小;在初始含水率不变的条件下,膨胀力随着干密度的增大而增大。并且根据试验结果拟合出适用于低黏土矿物泥岩的考虑干密度与初始含水率的膨胀力公式。     

高红外透过性UHMWPE/锦纶复合微孔织物的制备

将超高相对分子质量聚乙烯(ultrahigh relative molecular weight polyethylene,UHMWPE)溶解后与锦纶6网格布热压复合,采用热致相分离法制得UHMWPE/锦纶复合微孔织物。研究了UHMWPE相对分子质量和质量分数对复合织物厚度、水通量、透气率和水蒸气透过率的影响,并研究了复合织物对紫外光、可见光及红外光的透过性能,计算了复合织物对人体发射红外波段范围内的红外透过率。研究结果表明,采用UHMWPE相对分子质量为100万或400万,质量分数为5%~10%时,其与锦纶6网格布复合形成的微孔织物在波长7~14μm内的加权平均红外透过率达95%以上,且均具有较好的透气性、透湿性和满足服用织物需要的力学性能,同时,该复合织物对紫外光和可见光均有较好的遮蔽性能,可用作凉爽织物。