钙离子对部分水解聚丙烯酰胺冻胶失水的作用机制研究

冻胶失水导致的体积收缩会缩短油田调剖堵水作业的有效期,因此冻胶失水问题需要引起足够的重视。考察了CaCl_2对部分水解聚丙烯酰胺/铬(HPAM/Cr)冻胶失水规律的影响,研究了CaCl_2对HPAM/Cr冻胶微观形貌、HPAM流体力学半径、黏度的影响;并通过红外光谱技术分析了CaCl_2对HPAM/Cr冻胶失水的作用机理。实验结果表明,高浓度CaCl_2会促进HPAM/Cr冻胶失水,而低浓度CaCl_2具有抑制HPAM/Cr冻胶失水的作用;冻胶容水孔洞减少是高浓度CaCl_2加剧HPAM/Cr冻胶失水的内在原因;HPAM流体力学半径越小,HPAM/Cr冻胶失水越严重,低浓度CaCl_2具有提高HPAM流体力学半径的作用;低浓度CaCl_2能够降低HPAM的黏度损耗速率;Ca~(2+)可与HPAM分子羧基中的C—O发生交联反应,该反应是低浓度CaCl_2能够提高HPAM流体力学半径、降低HPAM黏度损耗速率以及抑制HPAM/Cr冻胶失水的根本原因。明确了CaCl_2对冻胶失水的作用机理,可为今后研制抗盐高稳定性冻胶提供理论参考和支持。     

影响磷酸酯铝类油基冻胶压裂液性能的因素

研究了不同交联比（ＮａＡｌＯ２交联剂／ＰＥ９２磷酸酯胶凝剂）对ＮａＡｌＯ２与ＰＥ９２交联反应体系的ｐＨ值以及对磷酸酯铝类油基冻胶压裂液粘度的影响,并探讨了硫酸的浓度对磷酸酯铝类油基冻胶压裂液的最佳交联比、最佳交联ｐＨ值以及其耐温能力的影响．结果表明：（１）ＮａＡｌＯ２与ＰＥ９２交联反应体系的ｐＨ值随着交联比的增大而增大;（２）磷酸酯铝类油基冻胶压裂液最佳交联ｐＨ值为４４０～４．６０;（３）硫酸的浓度对磷酸酯铝类油基冻胶压裂液的最佳交联ｐＨ值没有影响,但磷酸酯铝类油基冻胶压裂液的最佳交联比随着硫酸浓度的增大而增大;（４）在磷酸酯铝类油基冻胶压裂液中加入硫酸后,可以使其耐温能力提高１８℃左右．     

磷酸酯/Fe3+型油基冻胶压裂液性能研究

针对磷酸酯/Al3+交联的油基压裂液交联速度慢,交联剂溶解性慢、稳定性差和价格高等缺点,首次对磷酸酯/Fe3+交联的油基压裂液体系进行了研究。通过对铁交联剂体系的优化,筛选一种磷酸酯/Fe3+交联的新型交联剂体系,并对磷酸酯/Fe3+油基冻胶压裂液性能进行了评价。结果表明:采用30%Fe2(SO4)3+15%二乙醇胺+55%水制备的新型交联剂体系,直接与磷酸酯混合即可形成油基冻胶,其性能不受放置时间的影响,交联速度快,成胶性能好,10 min就可达到最大黏度;压裂液的抗温抗剪切性能高,与常规铝交联剂体系比较,压裂液成胶速度提高了20倍,压裂液的抗温能力由原来100℃提高到135℃,并且压裂液的破胶性和滤失性等性能均能达到压裂施工的要求。     

高矿化度下特殊黏弹性流体的性能评价及驱油机制研究

采用黏度计、流变仪、动态光散射仪和扫描电镜,对交联聚合物凝胶和聚合物溶液的黏度、分子聚集体、分子线团尺寸(Dh)和黏弹性及其影响因素进行研究。采用岩心流动实验和调驱实验装置,评价交联聚合物凝胶的流动性和调剖能力。结果表明:调整溶剂水矿化度、聚合物和交联剂质量浓度可以使聚合物溶液中生成以分子内交联为主的凝胶或以分子间交联为主的凝胶,分子内交联会使交联聚合物凝胶黏弹性大幅度增加,分子间交联对黏弹性影响较小,交联反应先发生分子内交联,然后演变为分子间交联;黏弹性不仅能够提高洗油效率,而且能够提高微观波及系数;与相同质量浓度聚合物溶液相比,分子内交联聚合物凝胶的黏度接近,Dh略大,黏弹性、阻力系数和残余阻力系数明显增大,具有较高的驱油效率。     

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     

HPAM/PPG颗粒悬浮液驱油体系增黏机制的分子模拟

采用分子动力学模拟方法从原子分子层次考察聚合物HPAM/PPG(聚丙烯酰胺/聚丙二醇)颗粒悬浮液驱油体系的增黏性质。结果表明：当溶液中聚合物HPAM和PPG颗粒总的质量浓度相同的情况下,聚合物HPAM质量浓度占比增加时,体系提供更高的黏度;聚合物HPAM具有更大的回转半径,形成更多的交联,从而提供更高的结构黏度;较强的相互作用有利于形成稳定的水化层,实现水动力学增黏;—COO^-形成的水化层中水分子数量更多,更容易形成水化层且形成的水层更稳定,对水动力学黏度的贡献更大;聚合物HPAM的亲水基团对水动力学黏度的贡献大于PPG颗粒亲水基团的贡献。     

室温固化膨胀型水性防火清漆的制备及性能

为了满足木制产品的防火及装饰要求,以水性氨基树脂为基材,改性酸式磷酸酯为固化剂,制得了一种双组分室温自干的水性膨胀型防火清漆.红外光谱表明酸式磷酸酯的磷羟基与氨基树脂分子结构中的羟甲基或胺基反应生成的磷酸酯或磷酸胺盐起到固化作用.酸式磷酸酯中引入季戊四醇克服了磷酸三酯和酸式磷酸二酯存在引起的迁移问题,引入环氧树脂使固化剂的交联度增大,酸值降低;引入1,4-丁二醇缩水甘油醚增强了分子的柔性,固化后漆膜内部形成了紧密的网状结构,漆膜对水的接触角可达到82.97°,耐水性达到了国家标准.引入各组分均可优化漆膜的阻燃性能.     

含有机胺超交联多孔聚合物的制备与表征

以乳液聚合将苯乙烯,丙烯酸丁酯,二乙烯基苯进行共聚,获得低交联度单分散性前体纳米颗粒,用二甲氧基甲烷作外交联剂对前体纳米颗粒进行Friedel-Crafts反应,获得超交联多孔聚合物,最后对聚合物进行胺解制备有机胺型多孔聚合物.通过动态光散射纳米粒度分析仪(DLS)、傅立叶红外光谱仪(FT IR)、比表面积和孔径分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)表征了乳液聚合物前体的性能以及超交联后聚合物的结构、孔性质以及热稳定性.结果表明,所得聚合物具有较大内表面积,热稳定性随着含氮量的增大而增大,但是比表面积逐步减小.     

基于溶剂置换法的冻胶堵剂选择性试验

冻胶是溶液中的聚合物分子被交联剂交联后得到的一个整体失去流动性的体系。由聚合物部分水解聚丙烯酰胺与交联剂有机铬交联产生的冻胶,通过乙醇溶剂置换,消除相渗透率的影响,测定冻胶膜在油（甲苯）和水分别通过时对油和水的残余阻力系数。试验结果表明,冻胶对水的流动阻力是对油（甲苯）流动阻力的14．79倍,即冻胶对水和油有明显的选择性。该冻胶的选择性堵水性能可由膨胀收缩机理和油水分流机理来解释。     

岩石孔隙对两性离子聚合物凝胶成胶效果影响

利用黏度计、动态光散射仪以及岩心流动实验研究交联聚合物体系在磨口瓶和多孔介质中的成胶效果及体系与岩心的配伍性能。结果表明:在磨口瓶中体系黏度大幅上升,分子线团尺寸明显增加,具有良好的成胶效果,且体系先发生分子内交联,然后发生分子间交联,当体系发生大范围分子间交联前分子线团尺寸较小,与岩心配伍性良好,而交联后分子线团尺寸大幅增加,难以注入岩心;静态条件下,体系能够在岩心内成胶,但成胶强度明显低于在磨口瓶内的强度,且体系的残余阻力系数随着时间的增加先增大后降低,随岩心渗透率增加而增大;动态条件下,体系的阻力系数与同浓度聚合物溶液的几乎相等,说明该体系在多孔介质内动态条件下难以发生交联反应,原因是流动会干扰交联聚合物溶液体系中交联基团的运移、取向和定位,降低交联体系在适当位置形成交联的概率。     

固体碱催化水性酮醛树脂的合成

酮醛树脂由于良好的溶解性和兼容性,广泛用于提高涂层的光泽度和附着力。以固体碱重水合镁铝水滑石催化合成甲醛和环己酮反应生成低相对分子质量的酮醛树脂,探究其水溶性和反应动力学,探索反应条件对树脂产率及黏度的影响,优化水性酮醛树脂的合成工艺。结果表明:反应过程中羟醛缩合与分子间脱水同时进行;甲醛与环己酮的物质的量比为1.2∶1.0、反应时间11 h、反应温度90℃、催化剂水滑石加入量为环己酮质量的10%为较佳反应条件,合成的树脂产率为86.42%,黏度为0.46 Pa·s,能与水任意比例互溶。     

聚己内酯型聚羟基氨基甲酸酯的合成

以聚己内酯二元醇(PCL Diol)、丁二酸酐以及碳酸甘油酯为原料,合成了端基为五元环碳酸酯的聚己内酯功能性大单体(PCL 2GC);以PCL 2GC、己二胺及硅烷偶联剂为原料,研究了反应条件对合成线性聚羟基氨基甲酸酯(PHU)相对分子质量及其分布的影响,以及交联密度和交联方式对PHU/SiO2热力学性能的影响.结果表明：线性PHU的相对分子质量随PCL 2GC浓度和反应温度的升高而先增后减,随反应时间、胺用量的增大而降低;PHU的耐热温度相比于类似结构的传统聚氨酯提高了30~40 ℃,PHU/SiO2交联聚合物的结晶度及热稳定性随交联密度的增大而降低;交联聚合物中无定形SiO2的分布较为均匀.     

高矿化度水压裂液螯合剂的研制

用油田产出水、返排水等高矿化度水作为配液水配制压裂液时,由于其中多种高价、变价金属离子含量较高,易与羟丙基瓜胶上的羟基发生配位竞争,在高分子表面容易形成聚团,严重影响了瓜胶的溶胀和交联性能。为此,研制开发出一种螯合剂,可解决瓜胶溶胀难、黏度低等问题。对该体系性能评价实验结果表明,用加入该螯合剂的高矿化度水配制羟丙基瓜胶压裂液,加入交联剂后可在3~4 min交联,且交联冻胶弹性好。在90℃,170 s~(-1)下连续剪切1.5 h,黏度为101.32 m Pa·s,使配制的压裂液对金属离子具有良好的耐受性和螯合性,可形成有效稳定的交联冻胶,并有效改善其耐温耐剪切性能。     

滑石粉在膨胀型透明防火涂料中的协效阻燃和抑烟作用

为了提高透明防火涂料的阻燃和抑烟性能,将滑石粉(talc)与柔性磷酸酯(PPB)反应制备一系列新型磷酸酯接枝滑石粉阻燃剂(TPPBs),再将其与甲醚化三聚氰胺甲醛树脂(MF)复配制备透明防火涂料,并对涂层的防火性能、热稳定性、生烟特性及炭层结构进行表征。研究结果表明:滑石粉均匀分布在基材树脂中能使涂层保持较高的透明性,并有效增强防火涂料的热稳定性、阻燃和抑烟性能;PPB与talc以质量比95?5复配所制备的涂层表现出最优异的阻燃和抑烟性能,其火焰传播比值和烟密度等级最低,分别为3.1和6.2%;滑石粉的加入能增强磷酸酯的交联反应,形成更多富含磷交联结构和芳香结构以提高涂层的热稳定性和成炭量,并生成更加致密和稳定的膨胀炭层,达到较好的协效阻燃和抑烟效果。     

环氧化SBS制备与表征

以H2O2为氧化剂,利用原位反应生成的磷钨杂多酸铵盐为催化剂在水/有机溶剂两相体系中使SBS环氧化,研究了反应条件对环氧化反应的影响,并用1H-NMR、FT-IR、GPC对环氧化SBS(ESBS)的结构进行表征.研究结果表明该环氧化方法具有反应条件温和、反应速度快、新生成的环氧基不发生开环水解反应等优点;但反应中伴随有SBS交联和降解副反应,严重影响ESBS性能.通过添加0.3%～0.6%抗氧剂、选择甲苯/三苯基磷酸酯混合溶剂为有机相可以抑制交联和降解副反应,提高反应选择性,使制得的ESBS具有良好的性能.     

染料单体的活性基团对溶液共缩聚反应的影响

合成了3种不同的染料单体，通过溶液共缩聚反应研究了单体活动基团对缩聚反应的影响，通过紫外-可见光谱、核磁共振和溶液性试验对聚合物染料的结构和性能进行了表征，证明了染料分子与聚合物链的化学键合，结果表明，含单活性基团的染料单体具有封端作用，并抑制聚合物的链增长，所合成聚合型染料的产率和相对分子质量都较低，双活性基团的染料单体可顺利参与溶液共缩聚反应中的链增长过程，反应活性与乙二醇相近，聚合型梁料的产率和粘均分子量都很高，活性基团数超过2的染料单体在共缩聚反应中又有交联趋势，但溶液缩聚形式可抑制这种趋势。     

交联聚合溶液的粒度分析

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观测出的尺士相符，说明DLS粒度分析可直接地反映体系中LPC的粒径分布。     

特高矿化度Cr3+交联聚合物溶液渗流特性及其机制

针对特高矿化度油藏深部调剖需求,研制具有优良抗盐性的Cr³⁺交联聚合物溶液,用黏度计、动态光散射仪、流变仪和岩心流动等实验方法对其进行表征,研究矿化度对Cr³⁺交联聚合物溶液黏度、分子线团尺寸、黏弹性和流动特性的影响。结果表明:与聚合物溶液相比,Cr³⁺交联聚合物溶液的黏度略有下降,分子线团的尺寸小幅增加,黏弹性有所上升,阻力系数和残余阻力系数大幅度增加;当预热时间较短时,随着溶剂水矿化度的增加Cr³⁺交联聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数逐渐增大;当预热时间较长时,随着矿化度的增加阻力系数和残余阻力系数逐渐减小;在Cr³⁺交联聚合物溶液中,交联反应首先发生在同一分子的不同支链间(简称分子内交联),然后扩展到不同聚合物的分子链间(简称分子间交联),形成区域性网状聚集态。     

用柠檬酸还原的Cr3+-HPAM胶态分散体冻胶性能研究

研究了柠檬酸与重铬酸钠的反应历程、生成螯合物的结构以及Cr3 HPAM胶态分散体冻胶的性能。在75℃下用柠檬酸将重铬酸钠中的Cr6 还原为Cr3 ,同时与Cr3 发生螯合反应,生成柠檬酸铬螯合物。这种螯合物在一定条件下释放出Cr3 ,它与HPAM交联形成胶态分散体冻胶。实验表明,柠檬酸铬 HPAM胶态分散体冻胶体系最长的成冻时间为40d,最大强度为0.036MPa。用平行管岩心模型考察了冻胶的液流转向作用,调剖后高渗透层流量减小,液流转向低渗透层。     

鸡蛋蛋白水解物功能特性的研究

鸡蛋蛋白质经碱性蛋白酶水解,可生成低分子质量的多肽,其离子性基团数目增加、疏水性基团暴露,使蛋白质的功能性质发生变化．通过对鸡蛋蛋白水解多肽和鸡蛋蛋白的功能特性的测定结果分析研究,表明鸡蛋蛋白质水解多肽在pH为2.0～10．0范围内具有良好的溶解性和起泡性,且其热稳定性、冷藏稳定性较好,黏度较低。