疏水改性低分子量阳离子聚丙烯酰胺抑制剂的制备及性能评价

针对现有阳离子类抑制剂与钻井液配伍性、抑制性较差的不足,本文以丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸十八酯为原料,以乙醇和乙酸丁酯的混合物作溶剂,采用沉淀聚合法,制备出了疏水改性低分子量阳离子聚丙烯酰胺BJX-1页岩抑制剂。通过研究不同反应条件对BJX-1分子量的影响规律,得出溶剂组成对BJX-1分子量影响最大,可通过调节溶剂组成实现BJX-1分子量的控制。当分子量为1.45×10~5g/mol~1.87×10~5g/mol时,BJX-1的抑制性最好,页岩岩屑120℃热滚回收率约为78%;增加BJX-1中疏水结构单元含量至2%~4%时,可进一步提高BJX-1抑制性,使页岩岩屑120℃热滚回收率高于90%;此时的最佳反应条件为:以乙醇和乙酸丁酯按体积比90∶10~100∶0组成的混合物作为溶剂,引发剂质量分数为0.1%,单体质量分数为3%,在80℃下反应7h。通过对比研究发现,当加量为1%时,BJX-1所对应的页岩岩屑120℃热滚回收率分别比常用小分子阳离子化合物JA-1和高分子量阳离子聚合物DY-1高27.85%和50.06%。BJX-1更能提高钻井液的综合流变性能,使钻井液流变性更加稳定,而且具有优良的高温高压降滤失性。     

阳离子聚丙烯酰胺的制备及其絮凝性能

研究了氧化还原引发剂质量分数、偶氮类引发剂质量分数、阳离子度等因素对所制备的阳离子聚丙烯酰胺特性粘数的影响,探讨了pH值、阳离子聚丙烯酰胺特性粘数、阳离子度、用量等因素对污泥絮凝性能的影响. 较佳的制备条件为:复合引发体系中(NH4 )2 S2 O8 和CH3 NaO3 S·2H2 O总质量分数为0.015 0%、偶氮类引发剂质量分数为0.012 5%、单体质量分数为40%、阳离子度为40%,产物特性粘数为13.1 dL/g. 在污泥pH=6.0、阳离子聚丙烯酰胺特性粘数为11.9 dL/g、阳离子度为40%、用量为0.027%的较佳絮凝条件下,污水的透光率达98.0%,絮凝率达66.0%,脱水率达70.0%.     

疏水改性聚丙烯酰胺的合成

表面活性大单体;疏水改性聚丙烯酰胺的合成     

改性聚丙烯酰胺水溶液的疏水缔合性质

合成了一种疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺共聚物,使用荧光光谱法并结合紫外及流变性实验,对制备的疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺共聚物在水溶液中形成疏水微区、超分子聚集体及空间网络结构进行了研究,并用扫描电子显微镜证实了溶液中网络结构的存在.     

阴离子疏水单体改性的P(AM-co-DMC)的合成及絮凝性能

在少量阴离子疏水单体4-(ω-丙烯酰氧乙氧基)苯甲酸(PEBA)的参与下,合成了丙烯酰胺(AM)-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)共聚物。通过表观黏度及芘探针发射谱测定了疏水改性P(AM-co-DMC)溶液的临界缔合浓度(CAC)。透射电镜观察表明:在水溶液中,当疏水改性P(AM-co-DMC)浓度高于CAC时,因静电及疏水作用可形成微球状缔合体。对高岭土悬浮液的絮凝表明,与普通P(AM-co-DMC)共聚物相比,疏水改性P(AM-co-DMC)具有较好的絮凝能力及较宽的窗体用量。pH对絮凝效果的影响表明,除疏水作用外,高分子链间的静电作用是提高絮凝效果的另一原因。     

疏水改性聚丙烯酰胺溶液的分子模拟

设计了几种不同的非离子型改性聚丙烯酰胺(HM-PAM)和阴离子型改性聚丙烯酰胺(HM-HPAM). 通过分子动力学模拟(MD)方法研究了在聚合物链上加入不同疏水改性单体对提高聚丙烯酰胺耐盐性的影响, 考察了盐浓度对疏水改性聚丙烯酰胺的回旋半径(R_g)、 特性黏数([η])、 径向分布函数(RDF)和均方位移(MSD)的影响以及聚合物的微观结构与特性黏数之间的关系. 研究结果表明, 引入疏水改性单体后, 改性聚丙烯酰胺具有较好的耐盐性. 通过研究非键作用与氢键相互作用可知, 体系中溶质和溶剂间的相互作用及氢键作用越弱, 溶液的特性黏数越大. O-H原子对的RDF结果表明, 聚合物链的伸展与聚合物链及官能团间的相互作用有关. 当RDF峰较弱时, 聚合物链与水的作用越弱, 越有利于聚合物链保持舒展状态, 溶液的特性黏数也就越大. 另外, 从聚合物链的MSD曲线发现, 聚合链的移动性与特性黏数呈负相关.     

胺甲基化聚丙烯酰胺稀溶液行为的研究——pH值对粘性行为及其絮凝作用的影响

pH值对胺甲基化聚丙烯酰胺(CPAM)稀溶液粘性行为的研究表明:不同的CPAM-H_2O溶液体系(胺化度28.8～38mol％,外加盐浓度0～0.2M)的粘性行为,特性粘数[η]和Huggins常数k′随溶液pH值变化分别是现极大值和极小值;CPAM对有机污泥脱水絮凝作用随溶液pH值变化存在极大值。本文从CPAM电荷的形成、电荷密度的增加以及屏蔽出发讨论了上述两种极限现象。     

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.     

环糊精功能化疏水缔合丙烯酰胺聚合物的制备与性能评价

以十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C₁₆DMAAC)为疏水单体、烯丙基环糊精(A-CD)为环糊精功能化单体,与丙烯酰胺(AM)通过自由基共聚作用制备了环糊精功能化疏水缔合丙烯酰胺聚合物P(AM/A-CD/C₁₆DMAAC)。采用红外光谱和电子扫描电镜对P(AM/A-CD/C₁₆DMAAC)的结构进行表征。并考察了聚合物的水溶性、粘浓性质、特性粘数和粘均分子量。发现聚合物具有良好的空间结构和溶解特性,临界缔合浓度为1600mg/L,粘均分子量达5.5×10⁶g/mol,聚合物具备作为三次采油的应用潜能。     

疏水缔合聚丙烯酰胺与阳离子双子表面活性剂的相互作用

通过表面张力法和电导率法分别考察了阳离子双子表面活性剂(12-2-12)与非离子疏水缔合聚丙烯酰胺(HMPAM)和普通聚丙烯酰胺(PAM),传统表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)与HMPAM和PAM之间的相互作用。结果表明,12-2-12 HMPAM复合体系与12-2-12水溶液体系相比,在w(聚合物含量)CMC时,复合体系的电导率(κ)具有下降的趋势,且κ随着w的增大下降的趋势越明显,说明12-2-12与HMPAM之间存在相互作用。     

阳离子聚丙烯酰胺的重要研究技术进展

聚丙烯酰胺(PAM)在许多领域均得到了广泛的应用,而其中很重要的一部分——阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)在日常生活和工业生产中,特别是在污水处理中所发挥的作用则尤为显著。本文综合论述了阳离子聚丙烯酰胺的主要用途和作用机理,重点列举了几种较为热门的阳离子聚丙烯酰胺合成技术的特点和研究进展,展示了阳离子聚丙烯酰胺的国内外研究进展,并对国内阳离子聚丙烯酰胺的今后发展进行了展望,为日后对阳离子聚丙烯酰胺的进一步开发研究提供重要参考和依据。     

聚丙烯酰胺的改性和表征

用甲醛(F)和二氰二胺(D)改性聚丙烯酸胺(PAm),制得新型阳离子聚电解质PAm·MG,对PAm·MG的合成和表征进行了研究。合成反应通过两步进行,先使PAm与F反应,生成羟甲基化产物PAm·M,然后在酸性条件下使PAm·M与D反应,制得PAm·MG.控制F用量,得到不同取代度的PAm·M.和PAm·MG。PAm·MG在水溶液中能与阴离子聚电解质形成复合物沉淀证明PAm·MG带有阳离子基团。元素分析及电位、浊度滴定结果表明PAm·M中的羟基完全与D发生了反应。SALLS测得的M_w证实了PAm在改性过程中分子链未发生降解。     

水溶性β-环糊精聚合物和疏水改性聚丙烯酰胺的主客体相互作用

主体环糊精聚合物(β-CDE)与客体疏水改性丙烯酰胺共聚物P(AM/POEA)构成超分子结构的高分子识别体系. 这种客体聚合物是含有少量疏水体(x_POEA＜0.01)的水溶性聚合物, NMR测定结果表明β-CDE和P(AM/POEA)的主客体相互作用是通过环糊精空腔和疏水体POEA形成包结络合物进行的. 在P(AM/POEA)聚合物水溶液中加入β-CDE, 由于主客体聚合物相互作用出现粘度的大幅上升, 增粘的幅度可通过改变聚合物浓度和疏水体含量来调节, 同时对盐浓度和温度的影响也进行了研究. 通过透射电镜直观观察的结果表明, 此类缔合聚合物体系的主客体相互作用生成实心球状多分子聚集体.     

电荷密度和疏水性对疏水改性聚丙烯酰胺与牛血清蛋白相互作用的影响

对比研究了牛血清蛋白(BSA)与部分水解的未改性聚丙烯酰胺(PAM-AA)、疏水改性聚丙烯酰胺(PAM-C12)和含有丙烯酸基团的疏水改性聚丙烯酰胺(PAM-C12-AA)之间的相互作用.等温滴定量热实验结果表明,除PAM-C12外,其他聚合物与BSA的结合焓均为放热,随AA含量的增加,放热焓值增大.与PAM和PAM-C12相比,PAM-C12-AA能够诱导BSA二级结构和微环境的明显变化,表明疏水性和电荷密度均对聚合物与BSA相互作用有重要影响.另外,不同浓度的PAM-C12-AA与BSA的作用方式不同,当聚合物的浓度略高于临界胶束浓度(CMC)时,由于聚合物的量较少,BSA分子改变其构型从而最大程度地与聚合物结合;当聚合物的浓度远高于CMC时,更多的聚合物链结合到BSA分子的正电荷"patch"上,PAM-C12-AA与BSA的紧密聚集体利于BSA二级结构的稳定.     

新型阳离子聚丙烯酰胺离解行为的研究

前文曾报导,以聚丙烯酰胺为母体,通过甲醛为桥梁引入二氰二胺可合成一种新型阳离子聚电解质,简称PAm·MG,它是一种弱聚碱的盐酸盐,结构式如下(S 为取代度):PAm·MG 对含活性艳红染料的废水有明显的絮凝脱色作用,其絮凝效果受聚合物的取代度、介质的pH 以及外加盐浓度的影响,而这些影响因素又直接与聚碱的离解行为或胺基离子化度(指已离子化的胺基占全部胺基的分数)密切相关.为此,本文对影响PAm·MG 离解行为和离子化度的一些因素作进一步探讨,并通过粘度测定考察离解行为对聚合物在水中形态的影响,为PAm·MG 的实际应用提供理论根据.     

疏水缔合聚丙烯酰胺的合成及溶液性能研究

水溶性疏水缔合聚合物是在聚合物亲水主链上引入极少量疏水基团(一般小于2ｍｏｌ%)而形成的一种新型水溶性聚合物[1]。由于这类聚合物具有独特的流变性能,因而备受学术界和工业界关注。目前已作为涂料增稠剂[2]和流变改性剂[3]得到了应用,而通过在部分水解聚丙烯酰胺(ＨＰＡＭ)的亲水主链上引入少量疏水单体而形成的疏水缔合聚丙烯酰胺(ＨＡＰＡＭ)则可望克服ＨＰＡＭ耐温、耐盐性差的缺陷[4]而作为新一代水溶性聚合物材料用于油气开采作业[5,6]。由于亲水单体和疏水单体的不相容性,通常通过在反应溶液中加入表面活性剂使亲水单体和疏水单体…     

水溶液中香料分子与β-环糊精包结反应的光谱研究

本文用圆二色谱、紫外吸收、荧光光谱对水溶液中β-环糊精包结香料的光谱行为进行了研究。获得了β-环糊精与苯甲醛、茴香醛、香兰素3种香料的包结比均为1：1；包结稳定常数分别为77、116、1287（L／mol）。对3种包结物的抗氧化能力进行了测试，并对影响包结物的稳定因素进行了初步探讨。     

温度敏感型阳离子聚丙烯酰胺微球的制备及表征

以丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为单体,偶氮二异丁基脒二盐酸盐为引发剂,聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为稳定剂,在乙醇和水的混合介质中采用分散聚合的方法制备具有温度敏感性的阳离子型聚丙烯酰胺水分散微球。利用1HNMR和FTIR对共聚物的结构进行了表征,与此同时采用光学显微镜、TEM、激光粒度仪对聚合物微球的形貌、粒径等进行了系统研究。结果表明,随着醇水比的降低,微球的粒径逐渐减小,特性粘数逐渐增加;随着稳定剂浓度的增加,微球粒径逐渐减小。对阳离子型聚丙烯酰胺水分散微球的变温紫外研究结果表明,分散液具有明显的温敏性。随着温度在5～50℃范围内变化,分散液呈现从乳白色到透明状态的可逆变化。这是由于分散液微球的粒径随温度变化而发生可逆变化的结果。     

双水相聚合法合成阳离子聚丙烯酰胺及其絮凝性能

以聚乙二醇（PEG）水溶液为分散剂,过硫酸铵（KPS）为引发剂,采用双水相聚合法,用新型阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）与丙烯酰胺（AM）共聚,制备了一系列新型阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)类絮凝剂,讨论了单体含量对聚合物相对分子质量、转化率和阳离子度的影响。 并对黄河水做了絮凝实验,讨论了CPAM投加量、pH值、搅拌速率、搅拌时间及静置时间对絮凝效果的影响。 所得CPAM的阳离子度随DAC含量增加而增大,CPAM的平均相对分子质量和转化率随DAC含量增加略有下降。 当CPAM投加量为0.3 mg/L,pH=6,以100 r/min搅拌15 min后,再静置10 min,絮凝效果最好,去除率达到92%。     

含氟疏水缔合聚丙烯酰胺的制备及溶液性质研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、四氟丙醇(FOH)和烯丙基聚乙二醇(APEG1200)为原料合成了含氟表面活性单体(FSM),并以FSM为疏水单体,在它的胶束溶液中实现了其与丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)的水溶液共聚合,制备出含氟疏水缔合聚丙烯酰胺(FAPAM)。采用流变仪研究了FAPAM水溶液的疏水缔合性能,并考察了盐、剪切率和温度对FAPAM缔合性能的影响。结果表明,FAPAM水溶液的疏水缔合性能受FSM含量的影响,具有一定的耐盐性。FAPAM属于假塑性体系,表现出较强的抗剪切性能。适当升高温度对FAPAM水溶液的疏水缔合有一定的促进作用。