稳定剪切条件下聚合物冻胶的交联动力学研究

采用HAAKE RS150流变仪,测试分析了稳定剪切条件(1～20 s-1)下部分水解聚丙烯酰胺与铬离子的交联过程中表观粘度随时间的变化规律,得到稳定剪切条件下的交联动力学方程.研究结果表明,稳定剪切下成冻体系的交联反应可分为诱导、成冻、限制粒径和稳定4个阶段,当剪切速率增大或聚合物、交联剂浓度降低时,可能不出现明显的粒径限制阶段;初始交联时间与剪切速率、部分水解聚丙烯酰胺中的羧基浓度、铬离子浓度、氢离子浓度有关;稳定剪切下交联反应的表观活化能为60.56 kJ·mol-1.与静态条件下的交联反应相比,稳定剪切条件下交联反应速率受聚合物中羧基的影响更大,交联反应表观活化能降低.     

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%。     

低浓度部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝交联体系流变性研究

用HAAKE RS 150流变仪对低浓度部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝交联反应所形成的交联聚合物溶液流变性及其时间效应进行了分析。结果表明，聚合物质量浓度为0．1g／L及NaCl质量浓度为2．0g／L的交联聚合物溶液与同条件的低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液的流变性不同，交联聚合物溶液在中等剪切速率范围内(400～1000s^-1)表现为胀流性，低剪切速率(43～400s^-1)时为假塑性，高剪切速率(1000～1500^-1)时表现为牛顿性；而相应的低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液只表现轻微的假塑性(5～900s^-1)。交联聚合物溶液具有时间效应，表现为负触变性(震凝性)，而低浓度部分水解聚丙烯酰胺溶液流变性不产生时间效应。     

交联聚合物溶液封堵岩心性能研究

交联聚合物溶液是由低浓度的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和柠檬酸铝（交联剂）配制成的,聚丙烯酰胺和交联剂中铝的质量配比为20：1。在封堵人造岩心时,矿化度、聚合物浓度、岩心渗透率三者之间具有一定的匹配关系时才能达到好的封堵效果。聚合物浓度及渗透率一定时。矿化度有一个上限值;提高聚合物浓度可以弥补矿化度对交联聚合物溶液封堵岩心性能的不到影响。对于低渗透率岩心,可以用提高交联聚合物溶液矿化度的方法来达到封堵岩心的目的,同时也避免出现滤饼。     

HPAM／AlCit交联聚合物溶液微孔膜过滤行为研究

分别采用孔径为1．2μm醋酸纤维素树脂核微孔滤膜及2μm混合纤维素树脂热压滤膜,考察了HPAM／AlGit交联聚合物溶液在恒压并流微过滤条件下的微孔膜过滤行为。结果表明,随反应时间的延长,该交联聚合物溶液中交联聚合物线团的数目逐渐增加,对于核微孔滤膜,其封堵作用遵循表面过滤机理,侧重反映封堵过程中交联聚合物线团的粒子特性;而对于网络型热压滤膜,过滤实验中交联聚合物线团对滤膜的封堵作用逐步由深度过滤过渡到表面过滤,侧重反映交联聚合物线团封堵非均—孔径滤膜所具有的非均匀封堵特征,即遵循大孔到中孔到小孔的封堵过程。     

高价金属离子与聚丙烯酰胺的交联机理

对Zr(Ⅳ),Al(Ⅲ),Fe(Ⅲ),Cr(Ⅲ)和Ti(Ⅳ)等高价金属离子在水溶液中的化学机理进行了研究.结果表明,高价金属离子通过水解聚合可生成多核羟桥络离子.试验证实,高价金属离子与聚丙烯酰胺(PAM)的交联体系具有最高成冻酸度,此酸度主要由体系中高价金属离子的性质所决定.PAM水解度对交联有一定影响,水解度太大或太小的PAM都不能形成冻胶,高价金属离子是以其多核羟桥络离子与PAM的羧基形成极性键和配位键产生交联的.     

交联聚合物溶液封堵岩心性能研究

交联聚合物溶液是由低浓度的部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM )和柠檬酸铝 (交联剂 )配制成的 ,聚丙烯酰胺和交联剂中铝的质量配比为 2 0∶1。在封堵人造岩心时 ,矿化度、聚合物浓度、岩心渗透率三者之间具有一定的匹配关系时才能达到好的封堵效果。聚合物浓度及渗透率一定时 ,矿化度有一个上限值 ;提高聚合物浓度可以弥补矿化度对交联聚合物溶液封堵岩心性能的不利影响。对于低渗透率岩心 ,可以用提高交联聚合物溶液矿化度的方法来达到封堵岩心的目的 ,同时也避免出现滤饼     

聚丙烯酰胺交联反应原因及控制手段研究

由于超高分子量聚丙烯酰胺分子链较长，只要在大分子链上有几个交联点，就会形成形成水凝皎造成溶解性急剧下降，本文介绍了交联反应发生的原因以及如何避免该反应的发生。     

Periodical oscillating interface in directional growth under shear flow

Liquid-solid interface morphological evolution of SCN-2wt%H2O alloy was investigated in the presence of shear flow. It has been found that shear flow strikingly enhances the stability of planar interface at lower pulling rates. In the intermediate range of pulling rate, the interface experiences periodical oscillating ＂planar-cellular＂ and ＂cellular-dendritic＂ growth patterns. The formation of oscillating growth modes can be explained by two reasons： （i） The stabilizing effect induced by shear flow competes with the growing destabilizing effect by the increase of pulling rate, which provides the driving force for morphological evolution; and （ii） the establishment of stable solute field at the liquid-solid interface needs a period of time, leading to the result that the interface evolution can not stay stable at the equilibrium state. However, as the puling rate becomes higher, it plays more and more important roles in pattern selection and dendritic growth forms.     

高聚物复合共挤出的流动分析和实验研究

分析了狭缝口型中的一维复合共挤出流动,叠代计算得到两相界面位置以及速度、剪切速率和切应力的分布。并利用机头流道出口处的无量纲流量分布,计算得到沿口型宽度方向上的界面分布曲线,分析了物料的流变学特性———粘度对界面位置的影响。实验结果与理论计算结果基本吻合。     

剪切流场下液滴碰撞的流变特性

基于VOF液/液相界面追踪方法,建立了不可压缩水/油单乳液液滴动力学模型并进行数值求解,模拟研究了剪切流场条件下2个相同体积的液滴在碰撞过程中的相互作用及变形行为.观察了液滴碰撞过程中液滴的运动轨迹,并对相应的内在机理进行了分析.在剪切流场作用下,两液滴的碰撞过程分为接近、碰撞、分离3个阶段.由于碰撞过程中液滴间的相互挤推作用,液滴分离后,液滴间的侧向质心间距Δy/a增大.此外,分析了液滴碰撞过程中毛细数对液滴间相互作用的影响.两液滴在碰撞靠近过程中,在碰撞区中心处产生一个高压区,随着毛细数Ca从0.2增加到0.4,界面挤压变形越明显,液滴变形系数D也从0.32增加到0.51.     

交联大分子的透射电镜分析

用含有不同羟值的聚乙烯醇缩要下醛与4,4′-二苯甲烷二异氰酸组成的交联聚合体系,通过分子内反应和分子间反应之间的竞争,使交联过程得以控制.合成了可溶解的分子内交联大分子.再用透射电镜对其进行观察,电镜照片显示,合成的交联大分子具有特殊结构,并显示了交联大分子的形成过程,首先形成前交联大分子(独立的球型体),然后前交联大分子再继续反应,形成分子内交联大分子.     

测试水流冲刷剪切作用的试验研究

为了测试水流对水工混凝土的冲刷作用 ,研制了一种改型的水流剪切力测试仪 ,可以在水中不受正压力的影响 ,测试水流产生的剪切作用。这种设备制作简单、成本低廉 ,不需要特殊材料和专门加工。经过标定后 ,测试数据很精确。利用这种仪器进行大量的、不同检测环境的试验 ,根据采集的数据给出了水流剪切作用力与水压力、水流速度、冲刷角度及含沙量等参数之间的关系     

液晶高分子流体轴向流动研究

以液晶高分子流体为代表的各向异性流体其流动状况颇为复杂,本文研究柱坐标系下管内液晶高分子流体定常流动,得到了液晶高分子流体管内定常流动的速度场分布.     

考虑剪力连续性条件的Winkler地基梁计算

为了得到复杂条件下Winkler地基梁的解析解,给出了Winkler地基梁单元间的变形、转角、弯矩和剪力协调性条件。利用梁端弯矩与剪力边界条件,建立了弹性地基梁在刚度、梁宽和基床系数分段不同时,在集中力、集中力偶和局部线性分布荷载共同作用下的基本方程。并以算例的形式,进一步验证了本方法在求解该类地基梁作用有多种荷载时的正确性。由于方法充分利用了梁单元间的剪力连续性条件,因此不需要迭代。算例表明,对于仅有集中荷载作用的等刚度梁,本方法的计算结果与Hetenyi有限长梁的计算结果完全一致。     

多相流下剪切阀连续波发生器水力转矩参数化建模与分析

振荡剪切阀连续波发生器(shear valve continuous wave generators, SVCWGs)具有信号传输速率高、鲁棒性强的特点,具有广阔的应用前景,而对于作用于剪切阀转子的水力转矩规律不明确制约了其发展。目前关于多相流影响下作用于具有任意形状阀口的振荡剪切阀的水力转矩的研究尚不充分,对于水力转矩的变化规律尚不明确。为此,基于流体动量定理,采用有限元方法,建立了分流量负载转矩分析模型,并采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真加以验证,并分析了井深及钻井液性质对于水力转矩的影响。结果表明：作用于振荡剪切阀的水力转矩呈先增大后减小趋势,且方向始终为使通流面积最大的方向;水力转矩随井深的增加略有减小;水力转矩随固相含量和液相密度的增加而增大;钻井液气相含量对水力转矩的影响很小。研究成果可为剪切阀连续波发生器设计提供理论参考。     

颗粒物质剪切流动的类固-液转化特性及相变图的建立

颗粒物质类固-液相态间的转化现象广泛存在于工程地质、自然环境和工业生产等诸多领域,其力学特性在相态转化过程中会发生很大的变化,是目前颗粒物质力学研究的热点和难点.通过对颗粒物质类固-液转化过程中基本力学行为的研究,可建立表征颗粒物质类固-液转化的相变图,揭示类固-液转化的内在机理.颗粒物质的类固-液转化过程可大体分为两种,即阻塞与流动状态的转化,以及在流动过程中类固态与类液态力学行为的转化.本文以周期边界条件下的多分散颗粒系统为研究对象,采用离散单元方法数值模拟了单剪流动过程;分析了在不同体积分数和剪切速率下颗粒系统的平均应力、配位数、净接触时间数、有效摩擦系数、惯性指数和广义Savage数等宏观参数的分布规律;讨论了类固-液转化的内在机理,建立了一个以孔隙率、无量纲剪切应力和无量纲剪切速率为基本变量的相变图.该相变图不仅能够表征出颗粒物质由阻塞向流动状态的转变,同时也能够描述颗粒物质在剪切流动中发生类固-液转化的演化规律.