分子间高缔合比例疏水聚合物研究(Ⅰ)

分析了目前疏水缔合聚合物在研究和应用中的存在问题,认为主要原因是聚合物分子结构设计不当和聚合反应控制不当。分析了环境疏水缔合作用HAWP流变性之间的相互作用关系,认为疏水缔合作用是HAWP水溶液中形成可逆的超分子结构和溶液保持其结构流体特性的根本原因,而分子设计的手段可以实现对分子链内缔合/分子链间缔合动态平衡的调节。分析了疏水缔合作用与HAWP溶液耐温抗盐性能之间的关系,提出了设计分子间高缔合比例疏水缔合聚合物的分子设计目标：通过调节所引入疏水基团参与溶液超分子缔合结构的效率,使其溶液的耐温抗盐性能得到进一步提高,同时尽可能降低因疏水基团的引入带来的负面影响。     

分子间高缔合比例疏水聚合物研究(Ⅱ)

以进一步提高耐温抗盐性能和降低所引入疏水基团的负面影响为设计目标,设计了主链采用C—C键连接、刚性的苯环结构作为间隔基团、采用─O─键连接聚合物的主链和疏水基团的新型疏水缔合聚合物的分子结构;通过合理选择疏水基团、间隔基团和键接方式,设计出了满足分子间缔合比例要求的非离子型疏水单体ANPE（Allyl-(4-Nonyl) Phenyl Ether）;采用相转移催化法,且以低毒性的丙酮代替苯作为有机溶剂合成了疏水单体ANPE;对AM、AA和疏水单体ANPE进行三元胶束共聚合,获得了分子间高缔合比例疏水缔合聚合物（ANPE-HAWP）;红外和紫外表征谱图证明了疏水单体ANPE和疏水缔合聚合物（ANPE-HAWP）的分子结构。     

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     

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500mg／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。     

疏水缔合聚合物溶液性能及其驱油效果

针对胜利油田高温高盐的油藏环境,设计合成了一种具有梳型结构的疏水缔合聚合物,系统考察了该聚合物溶液的增黏性、耐温抗盐性、长期稳定性、注入性和驱油效果。实验结果表明,随着浓度的增加,溶液黏度呈指数增长,增黏性强。在高温高盐条件下,该疏水缔合聚合物溶液黏度均比常规聚丙烯酰胺溶液高,表现出优异的耐温抗盐性能。在90℃条件下,随老化时间增加,溶液黏度先增加后降低,60 d后溶液黏度值大于40 mPa·s,表现出优异的长期稳定性。随注入量增加,压力先增加后趋于平衡,达到0.5 MPa,表明其注入性良好。当注入浓度一定时,随着注入倍数的增加,提高原油采收率幅度先增大后趋于稳定;当注入倍数一定时,随疏水缔合聚合物浓度的增加,提高采收率幅度增大。     

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。     

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.     

缔合程度对疏水缔合聚合物增黏性和抗剪切性影响研究

渤海油田具有原油黏度高、储层厚度大、平均渗透率高和非均质性严重等特点,水驱采收率低。疏水聚合物驱广泛用于海上油田的"稳油控水"。为了进一步探索疏水缔合聚合物增黏机理,针对渤海油田储层特征和流体性质,开展疏水缔合聚合物缔合行为及其影响因素研究。结果表明,β-环糊精可以包裹疏水缔合聚合物分子链上疏水基团,调节聚合物分子链上疏水基团间的缔合程度,进而降低聚合物分子线团尺寸和溶液黏度。与缔合黏度相比较,岩心孔隙剪切作用对本体黏度影响较小。岩心孔隙对疏水缔合聚合物溶液具有较强的剪切作用,造成黏度保留率大幅度降低,并且聚合物浓度愈高,黏度保留率愈小。     

疏水缔合聚合物溶液的临界缔合浓度

为了从本质上说明缔合聚合物溶液的临界缔合浓度和其增黏机理,开展了缔合聚合物荧光光谱实验和在不同水质中的增黏性实验.结果表明:在缔合聚合物溶液中存在着两个临界缔合浓度(CAC1和CAC2),在黏浓关系研究中的临界缔合浓度是指第二临界缔合浓度(CAC2);缔合聚合物在人造淡水中的临界缔合浓度(800mg/L)远低于蒸馏水中的临界缔合浓度(2500mg/L);缔合聚合物在人造淡水中的黏度远高于其在蒸馏水中的黏度,说明缔合聚合物溶液具有较好的抗盐性;在蒸馏水中,MO4000溶液的黏度总比缔合聚合物溶液的黏度高,而在人造淡水中,缔合聚合物溶液的黏度却比MO4000溶液的高;在整个浓度范围内,聚合物MO4000在蒸馏水中的黏度总比在人造淡水中的黏度高,说明MO4000溶液的抗盐性差.     

疏水缔合型和非疏水缔合型驱油聚合物的结构与溶液特征

考察三次采油过程中所用的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合型部分水解聚丙烯酰胺(AHPAM)结构与性质的差异,通过对其结构表征以及对其增黏性、耐温性和抗盐性的测试,结合扫描电镜(SEM)对两种聚合物溶液微观结构形态的观察,讨论疏水基团的存在对聚合物溶液性质的影响。结果表明,相对于HPAM,AHPAM溶液因结构中含有的疏水基之间的相互作用使高分子间进一步形成缔合的网络结构而具有良好的增黏性、耐温性和抗盐性。     

纳米SiO$_2$对聚合物FRSP-1乳液黏度特性影响

针对聚合物乳液抗盐性差,影响溶液黏度和其他性能问题,合成聚合物乳液FRSP-1,研究了聚合物乳液FRSP-1在水中的分散溶解性、溶解性、抗盐性、流变性以及纳米SiO$_2$对FRSP-1溶液的黏度特性、抗剪切性以及滤失性等影响。结果表明,FRSP-1乳液在水中分散性好,在20 s内FRSP-1乳液在水中的黏度可达到最大值90%以上;pH值对FRSP-1溶液黏度影响较大,当水溶液pH值在7~9,有助于得到高黏度的FRSP-1溶液;盐对FRSP-1溶液的黏度影响较大,其中二价盐较一价盐对FRSP-1溶液的黏度影响大且溶液的盐浓度越大,FRSP-1溶液的黏度越小,其影响程度由大到小的次序为CaCl$_2$>NaCl>KCl$\geqslant$NH$_4$Cl;在FRSP-1溶液中引入纳米SiO$_2$,对其抗盐性、抗剪切性、流变性和滤失性能实验表明,纳米SiO$_2$可以显著改善FRSP-1溶液的综合特性。按照1.0%FRSP-1+0.5%NH$_4$Cl+98.5%水+0.025%纳米SiO$_2$制备的溶液,在90 ℃、170 s$^{-1}$下连续剪切60 min后的黏度为46 mPa·s,其溶液在10 min时的滤失量为14.1 mL,这些特性与未加SiO$_2$空白样相比,FRSP-1溶液黏度提高了近40%,滤失量降低近45%,同时,FRSP-1溶液的触变性也得到了显著改善。     

壳聚糖溶液流变学性质的研究

通过测定不同条件下壳聚糖溶液的粘度变化情况，对壳聚糖溶液的流变学性质及其影响因素进行了研究和探讨。实验结果表明，壳聚糖的醋酸水溶液属非牛顿假塑性流体，其粘度随溶液浓度和溶剂ｐＨ值的降低、温度的升高、存放时间的延长、外加盐量的增加而降低。     

不同分子量级苹果果胶的流变性评价

采用5种不同截流分子量(MWCO)的超滤膜分离苹果果胶,系统考察了浓度、温度、pH值、剪切速率、糖和盐对不同分子量苹果果胶流变学性能的影响.结果表明:苹果果胶溶液表观黏度随剪切速率的增高而逐渐降低,随浓度增大而增大,表现为典型的剪切稀化型非牛顿流体;果胶液表观黏度与其分子量成正比,与溶液温度成反比;pH值对果胶液黏度影响很大;蔗糖对苹果果胶液的黏度起促进作用,而盐会明显降低胶体溶液的表观黏度.     

用不同类型粘度计测定交联聚合物溶液流变性质

用奥氏毛细管粘度计、落球粘度计和HAAKE RS150型流变仪分别测定了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）与柠檬酸铝（AlCit）交联体系在交联反应过程中的粘度值，研究了在不同反应时间下HPAM—Al-Cit交联体系的粘度与剪切速率的关系。结果表明，在低剪切速率时，HPAM—AlCit交联体系的粘度随反应时间增加呈下降趋势；在剪切速率较高时交联体系具有剪切稠化现象；HPAM与AlCit发生分子内交联反应形成交联聚合物线团在水中的分散体系，这是交联体系粘度随反应时间增加而降低和剪切变稠的主要原因。     

The Rheological Property of Cellulose Solution in PF/DMSO

The rheological properties of two cellulose samples,e.g.Cotton 1 and Wood 2 were investigated,including the dependence of non-Newtonian Index,structure viscosity and zero shear viscosity on concentration and temperature of the solutions.Non-Newtonian Index n decreases with concentration and increases with temperature,structute viscosity increases with concentration and decreases with temperature.Zero shear viscosity decreases in an index manner with temperature and viscose flow activation energy is higher than that of viscose solution.The reactive property of Cotton 1 is better than that of     

海藻酸钠溶液流变性的浓度依赖性

采用AR—1500ex流变仪对不同质量分数海藻酸钠溶液的流变性能进行研究,探讨了溶液流变性的浓度依赖性问题。结果表明,非牛顿指数随海藻酸钠溶液质量浓度的增加而下降,表观黏度、动态黏度、稠度系数、结构黏度指数、黏流活化能随其质量浓度的增加而呈上升的趋势;损耗模量和贮能模量随频率的增加而增加,随温度的升高而下降;损耗因子和动态黏度随频率的增加而呈下降的趋势。     

用原子吸收光谱法测定交联聚合物中的铬含量

用原子吸收光谱法直接测定了聚丙烯酰胺中的铬含量 ,并对影响铬测量值的因素进行了分析。实验结果表明 ,加入交联剂可有效地提高聚合物溶液的粘度 ,改善聚合物的抗温、抗盐、抗剪切的性能 ,从而提高聚合物驱油效果。对空白试剂进行了考察 ,该测量方法的相对标准偏差为 2 .3% ,试样加标回收率达到 95 %～ 10 5 %。铬的检出限为 0 .0 16mg/L。实际测定了不同浓度聚丙烯酰胺中的铬含量 ,测量结果的相对误差小于 1%。     

水溶性EO—PO共聚物的合成及其水溶液的性质

以环氧乙烷环氧丙烷为原料 ,Al( i- Bu) 3 - La( AA) 3 - H2 O为催化剂 ,合成了水溶性环氧乙烷 ( EO)和环氧丙烷 ( PO)的共聚物 ,考察了 EO- PO共聚物在水溶液中的性能 .实验结果表明 :当环氧乙烷与环氧丙烷的质量比在 4∶ 1～ 1 5∶ 1之间时 ,可合成出平均相对分子质量较高 ,且水溶性较好的 EO- PO共聚物 ;EO- PO共聚物的昙点随平均相对分子质量的增大、温度的升高、中性无机盐加入而降低 ,水溶液的粘度随平均相对分子质量的增大而增加 ,随温度的升高、中性无机盐、剪切速率的增大而降低 ,表现出假塑性流体的特征 .