聚丙烯酰胺稀溶液的分子模拟

聚丙烯酰胺(PAM)是一类重要的线性水溶性聚合物,具有"百业助剂"之称,因此对其溶液性质的研究意义重大.在溶液质量浓度约为1g·mL-1的基础上,分别构建了含有不同水分子数的溶液模型.采用分子动力学(MD)方法模拟分析了不同温度下非离子型的聚丙烯酰胺(PAM-H)和阴离子型的聚丙烯酰胺(HPAM)在纯水溶液及含不同质量分数NaCl的水溶液中的回旋半径(Rg).结果发现,不同温度下PAM-H和HPAM的抗盐性能的模拟结果与实验数据基本吻合,水分子数不同的溶液模型所得模拟结果趋势没有明显变化,为了提高模拟效率,选取含有2000个水分子的溶液模型分析HPAM链中氧负离子及氧原子的径向分布函数,从微观结构模拟说明了HPAM水溶液粘度随NaCl质量分数增加而减小,且HPAM比PAM-H具有较好的增粘效果及较差的抗盐性能的原因.     

化学驱油过程中部分水解聚丙烯酰胺的二级结构研究

高分子量聚丙烯酰胺水溶液因其显著的增粘作用与粘弹性而在三次采油中得到广泛应用 .多年来大庆油田采用注入部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)水溶液驱油 ,实践证明 ,此法可大幅度提高原油采出率[1,2 ] .关于聚丙烯酰胺及其部分水解产物 (结构上等价于丙烯酰胺与丙烯酸的无规共聚物 )的链结构评价及其同高价离子的络合作用已有一些报道 [3～ 6] .在聚合物驱油过程中 ,HPAM水溶液在地下岩层中流动时间较长 ,实验室难以模拟 ,有关 HPAM流经地下岩层后的结构研究尚未见报道 .评价化学驱油油田矿场采出液中 HPAM的链结构 ,并探讨其结构变化机理…     

高分子表面活性剂P(AM-co-OPMA)的合成与表征

辛基酚聚氧乙烯醚(10)(OP-10)与马来酸酐在95℃下反应,合成了辛基酚聚氧乙烯醚马来酸单酯(OPMA);并在水溶液中与丙烯酰胺(AM)单体进行共聚合,获得了高分子表面活性剂P(AM-co-OPMA);考察了引发剂用量、单体组成、单体总浓度及反应温度对共聚物特性粘数与阴离子度的影响.通过红外光谱、紫外光谱、荧光发射光谱和电导滴定对共聚物结构和组成进行了表征;利用视频光学接触角测量仪分别测定了共聚物表面和界面张力.结果表明,在聚丙烯酰胺分子主链上引入OPMA链节后,不仅保持了PAM优良的增稠能力(特性粘数达764.31 mL/g),且赋予了共聚物较高的表面活性(浓度为1.5 g/L共聚物水溶液的表面和界面张力分别可达53.94 mN/m和5.41 mN/m).     

聚丙烯酰胺及水解聚丙烯酰胺的粘度对加盐浓度及时间的依赖性

高分子量聚丙烯酰胺(PAM)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是目前世界上生产量最大的合成水溶性高分子。由于它们在水溶液中只要很低的浓度就具有高粘度的特件,故广泛用作提高石油采收率的堵漏剂和增粮剂。     

聚己内酯大分子单体接枝丙烯酰胺共聚物的合成与表征

首次制备了末端为双键的功能化聚己内酯(PCL)大分子单体(AECL);AECL与丙烯酰胺(AM)在过硫酸钾引发剂作用下进行水溶液自由基聚合反应,合成了接枝PCL侧链的水溶性新型聚丙烯酰胺共聚物(PAM-g-PCL),其结构经1H NMR,IR和元素分析表征.PAM-g-PCL的特性粘数为3.4 dL·g-1～5.3 dL·g1-.     

疏水化水溶性聚电解质的增粘作用

疏水化水溶性聚电解质是一种大分子主链或侧链上含有少量疏水基团的新型水溶性功能高分子材料,在水溶液中具有良好的耐盐耐温增粘作用和贮存稳定性。对该类聚电解质的特殊增粘作用及分子结构、聚合物浓度、无机盐、机械剪切作用、ｐＨ、温度、表面活性剂、老化时间及与其他疏水化水溶性聚合物作用等影响因素进行了综述。     

疏水改性聚丙烯酰胺的增粘机理研究

通过与聚丙烯酰胺（PAM）对比,使用荧光光谱、紫外光谱、原子力显微镜以及流变性实验对疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)的溶液行为和微观结构进行了研究.通过荧光实验I3/I1值的变化确定了HMPAM的临界缔合浓度.结合荧光、紫外及流变性实验,对HMPAM在溶液中通过疏水缔合形成疏水微区、超分子聚集体及发展到空间网络的结构变化进行了研究.用原子力显微镜证实了HMPAM溶液中网络结构的存在.对HMPAM表现出的特殊流变性从微观上找到了依据,提出了HMPAM的增粘机理.     

分散聚合法制备非离子型聚丙烯酰胺“水包水”乳液

利用丙烯酰胺在硫酸铵水溶液分散介质中的分散聚合制备了聚丙烯酰胺水溶性聚合物分散体;研究了硫酸铵浓度、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)的相对分子质量及甲酸钠用量对聚丙烯酰胺水分散体系分散稳定性的影响.结果表明,获得稳定聚丙烯酰胺分散体系的最佳合成条件为:不加甲酸钠、PDMC的相对分子质量为8.02×105、硫酸铵的质量分数为20.9%.在最佳条件下得到的聚丙烯酰胺聚合物的相对分子质量为1.12×106.     

等离子体引发丙烯酰胺水溶液聚合

用两种等离子体引发丙烯酰胺水溶液聚合的方法 ,制备了线性超高分子量聚丙烯酰胺 .研究了放电时间、放电功率、单体的初始浓度及溶液的pH值等对聚合产物的影响     

疏水缔合效应对聚丙烯酰胺类水溶液结构和流变性质的影响

以聚合物驱油为背景,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和缔合型部分水解聚丙烯酰胺(AHPAM)水溶液的结构与流变性质的差别.通过粘度法和静态激光光散射法得到了所分析的聚丙烯酰胺的分子量,用动态激光光散射法和粘度法分析了特定AHPAM分子缔合形态,并用流变学法测定了AHPAM在地层温度与矿化度条件下的线性粘弹性与非线性流变特性.着重讨论了临界缔合浓度的概念,研究了结构和流变性质的关系,以及分析了缔合对聚合物驱油的可能影响.实验结果表明,AHPAM水溶液在宽浓度范围存在分子缔合;一般临界缔合浓度的概念实际反映在进入亚浓溶液范围分子间缔合的效应,剪切速率约为10 s-1时,剪切粘度突降数倍,反映缔合结构在剪切场中的变化,该现象在高缠结浓度下较不明显;拉伸粘度随拉伸速率变化与HPAM定性不同,该拉伸特性反映了疏水缔合近程作用的本质.     

Viscosity enhancement of complexed solutions formed through the complexation of nonionic water‐soluble polymers with chemically complementary structures in aqueous media

The intermacromolecular complexation of polymers with chemically complementary structures in aqueous media is a new approach to modifying polymer solutions, especially to enhance solution viscosity. In this study, complexed solutions formed through the hydrogen‐bonding complexation of several nonionic water‐soluble polymer pairs—poly(acrylic acid) (PAA) with polyacrylamide (PAM), PAM with poly(ethylene oxide) (PEO), PAA with poly(vinyl alcohol) (PVA), and PEO with PVA—were prepared, and the viscosity enhancement of the complexed solutions were studied with vision spectrophotometry and viscometry. The effects of the polymer concentration, polymer molecular weight, and pH value of the polymer solution on the intermacromolecular interactions were investigated through a comparison of the viscosity enhancement factor R of different complexed solutions. The results show that the viscosity of the PAA/PAM complexed solution is much higher than that of its constituents, whereas that of the PAM/PEO and the PAA/PVA complexed solutions are between the viscosities of their constituents but are higher than the theory values calculated from the blending rule of two polymer solutions. These results indicate that in the complexed solutions there exist interactions between the macromolecules with chemically complementary structures, although the interactions are quite different for the different complexed systems. It is the interactions that lead to an association of the polymers and, hence, an obvious enhancement in the solution viscosity and the resistance of the polymer solutions to shearing. © 2000 John Wiley & Sons, Inc. J Polym Sci B: Polym Phys 38: 1069–1077, 2000     

黏度法研究聚丙烯酰胺与聚乙二醇在水中的相互作用

采用黏度法研究了聚丙烯酰胺(PAM)与聚乙二醇(PEG)在水中的相互作用,发现当聚合物浓度较高时,PAM与PEG存在疏水作用、氢键以及相互缠结.两者间的相互作用随着聚合物浓度、PEG分子量以及PAM分子量的升高而增大;随着温度的升高,其相互作用先减小后增大;盐、乙醇以及丙烯酰胺的加入使相互作用减弱.     

粘度法研究PAM与R12SO3Na之间的相互作用

采用粘度法研究了纯水及含有NaCl和R_4OH(正丁醇)时, PAM(聚丙烯酰胺)与R_(12)SO_3Na(十二烷基磺酸钠)之间的相互作用。结果表明, 在所研究的范围内, PAM与R_(12)SO_3Na胶束之间能形成PAM-R_(12)SO_3Na胶束聚集体。但在纯水和NaCl溶液中, 两者之间的作用较弱。若体系中同时存在R_4OH时, 作用较强。可能是PAM分子中的—C=O —C—NH_2与混合胶束中的醇羟基以氢键相结合, 形成PAM-胶束聚集体, 所以体系的比浓粘度(ηsp/cp)随PAM浓度(cp)的降低而急剧增大, 表现出典型的聚电解质性质。     

聚丙烯酰胺与混合表面活性剂的相互作用

通过粘度和紫外吸收光谱的测定，研究了ＰＡＭ与Ｒ１２ＳＯ３Ｎａ－Ｒ１１ＣＯＯＮａ混合表面活性剂之间的相互作用，结果表明，ＰＡＭ可与混合表面活性剂形成复合物，从而使体系表现出典型聚电解质的粘度行为。可能的机理是，以疏水力形成的Ｒ１２ＳＯ３＾－—Ｒ１１ＣＯＯＨ（Ｎａ）预胶束或二聚体通过ＰＡＭ－Ｒ１１ＣＯＯＨ间的氢键力相结合。进而使大分子链上带有大量负电荷，静电斥力引起大分子链伸展，因而产生电粘效应。     

Salt-induced thickening and gelation of a poly(carboxylate) having three kinds of hydroxyl groups

A salt-induced physical gelation was found for the aqueous solution of poly(carboxylate)s having three kinds of hydroxyl groups, i.e., primary, tertiary and one on a hemiacetal ring. The gelation point (critical salt concentration) was positively correlated with the content of the hemiacetal component, while the previously confirmed hydrogen bond between the hemiacetal OH and –COO⁻ group does not seem to essentially contribute to the physical gelation. Above a critical polymer concentration, the solution viscosity was first decreased and then increased with increasing NaCl concentration, leading to gelation. However, below the critical polymer concentration, the viscosity decreased. These different behaviors of the solution viscosity depending on the polymer concentration were ascribed to a preferential promotion of intermolecular or intramolecular hydrogen bonds among the hemiacetal OH groups above and below the critical polymer concentration, respectively.     

Fe(II)(EDTA)螯合物/UV催化臭氧工艺降解PAM溶液研究

研究采用Fe(II)(EDTA)螯合物/UV催化臭氧降解聚丙烯酰胺(PAM)溶液。考察Fe(II)(EDTA)螯合物/UV催化臭氧法对PAM溶液粘度、PAM去除率和可生化性的影响。研究表面活性剂对Fe(II)(EDTA)螯合物/UV催化臭氧工艺降低PAM粘度的影响,并探讨草酸对该工艺降解PAM溶液影响规律。研究结果表明,Fe(II)(EDTA)螯合物/UV催化臭氧法对PAM溶液降解效能良好,在15min内,PAM溶液粘度的可以降低57%,在120min后,PAM去除率可达75%,B/C从0.121提升到0.423。表面活性剂对Fe(II)(EDTA)螯合物/UV催化臭氧工艺降低PAM溶液粘度影响较小。草酸不利于Fe(II)(EDTA)/UV催化臭氧工艺去除PAM和降低PAM溶液粘度,这是因为草酸造成的酸性环境抑制了臭氧在水中的分解作用,从而导致草酸/Fe(II)(EDTA)/O3体系中PAM溶液的降粘效果和去除率低于Fe(II)(EDTA)/O3体系。     

A NOVEL INTERPRETATION OF CONCENTRATION DEPENDENCE OF VISCOSITY OF DILUTE POLYMER SOLUTION*

The concentration dependence of the reduced viscosity of dilute polymer solution is interpreted in the light of anew concept of the self-association of polymer chains in dilute solution. The apparent self-association constant is defined asthe molar association constant divided by the molar mass of individual polymer chain and is numerically interconvertiblewith the Huggins coefficient. The molar association constant is directly proportional to the effective hydrodynamic volume ofthe polymer chain in solution and is irrespective of the chain architecture. The effective hydrodynamic volume accounts forthe non-spherical conformation of a short polymer chain in solution and is a product of a shape factor and hydrodynamicvolume. The observed enhancement of Huggins coefficient for short chain and branched polymer is satisfactorily interpretedby the concept of self-association. The concept of self-association allows us to predict the existence of a boundaryconcentration C_s (dynamic contact concentration) which divides the dilute polymer solution into two regions.     

聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)分子复合型聚合物驱油剂的增粘作用

通过Brookfield粘度测定及室内岩心驱油试验评定,研究了聚(丙烯酰胺－丙烯酸)/聚(丙烯酸胺－二甲基二烯丙基氯化铵)[P(AM－AA)/P(AM－DMDAAC)]分子复合型聚合物驱油剂的增粘、抗温、抗盐性及其驱油效果.结果表明：聚合物组成一定时,其复合比影响溶液复合增粘效果;复合型聚合物溶液的抗盐性明显优于P(AM－AA)溶液的抗盐性;多价金属离子的加入是提高溶液抗盐性的有效途径.该驱油剂的最终采收率达61.91％.     

聚丙烯酸/聚丙烯酰胺水溶液复合特性的研究

通过酸度、电导率、粘度、接触角的测定,研究了聚丙烯酸 (PAA) /聚丙烯酰胺 (PAM) 水溶液复合物及复合物膜的结构和性能。结果表明,酸度、温度、浓度和复合比影响PAA/PAM的复合水溶液中大分子链的构象和流体力学体积,适度的氢键作用可以形成均相的复合溶液。经过热处理和未经热处理的聚合物膜表现出了不同的亲水性能。     

丙烯酰胺双水相聚合体系稳定性研究

通过浊点滴定法测定了不同温度下PAAmPEGH2O双水相体系相图,发现分相浓度随着温度的升高先增后降,55℃时分相浓度最低.双水相聚合体系微观结构显示,分散相以砾状液滴形式均匀分散在连续相中.研究了聚合过程中聚合体系粘度的变化,以及聚合温度、分散介质、单体、引发剂及乳化剂等对聚合体系最终粘度的影响,聚合体系最终粘度在一定范围内随分散介质和单体浓度增加变化不大,但是超过某一浓度后聚合体系粘度急剧增加;聚合体系中加入少量乳化剂对体系粘度影响不大,但加入大量乳化剂后体系稳定性变差,聚合体系粘度急剧增加;聚合体系最终粘度随着聚合温度升高先降后增,与相图的预测结果一致.