四元梳型聚丙烯酰胺的合成及其性能研究

发布时间：2020-03-28 23:53

【摘要】：针对苛刻油藏条件下三次采油中聚合物驱油剂耐温、耐盐性能差的问题,本文设计、合成了耐温、抗盐、抗老化特性优良的梳型结构的四元聚丙烯酰胺。首先采用威廉姆逊(Williamson)醚合成法,以烷基酚聚氧乙烯醚、对氯甲基苯乙烯主要原料,经过两步反应合成了功能单体VO1,并通过柱色谱进行分离纯化,计算产率为58%。经红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1H-NMR)分析证实,反应产物即目标功能单体VO1。筛选了适宜的乳液体系,以制备性能优良的四元聚丙烯酰胺。研究了油相的种类、乳化剂的类型、复配比及用量、油水质量比等对乳液稳定性和聚丙烯酰胺产物性状的影响。最终确定了以液体石蜡为油相、Span80和Op-10为复配乳化剂、m(Span80):m(Op-10)为9:1、乳化剂用量为8%、油水质量比为1:1的乳液体系,在此条件下乳液体系最稳定,通过聚合反应能够得到粉末状的固体产物。以丙烯酰胺(AM)为主要原料,引入功能单体VO1、阴离子单体丙烯酸(AA)、耐温抗盐单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS),采用过硫酸钾(K_2SO_8)/亚硫酸氢钠(NaHSO_3)氧化还原引发体系,通过反相乳液聚合法合成具有梳型结构的四元聚丙烯酰胺。考查了总单体浓度、功能单体VO1用量、AMPS用量、引发剂浓度、水相pH、反应温度、反应时间等条件对聚合物溶液粘度的影响。结果表明,反相乳液合成的最佳工艺条件为:总单体浓度为30%、AMPS用量为10%、VO1用量为3%、引发剂用量为0.4%、溶液pH值为8、反应温度为35℃、反应时间为4 h。此时聚合反应的产率为86%,产物相对分子质量为9.6×10~6。通过FT-IR验证四元梳型聚合物的分子结构,证实合成的聚合物是目标产物。另外,考察了四元梳型聚合物的溶解性、耐温、抗盐、抗老化性能。研究表明,四元梳型聚丙酰胺溶解性良好,溶解时间小于3 h;与普通部分水解聚丙烯酰胺HPAM(分子量为1.8×10~7)相比,四元梳型聚合物的耐温、抗盐、抗老化性能优良。80℃下,浓度为800 mg/L的梳型聚合物溶液,粘度保持率为75%;当NaCl浓度为3500 mg/L时,聚合物溶液的粘度保持率达到70%;在45℃下将聚合物溶液放置15d后,其粘度保持率依然能够达到58%。因此,四元梳型聚合物的耐温、抗盐、抗老化性能要明显强于普通均聚的HPAM。
【图文】：

过程图,碱性水解,过程

HPAM碱性水解过程

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图 1-3 反相乳液聚合机理示意图Figure 1-3 Schematic diagram of the mechanism of Inverse Emulsion Polymerization（1）分散阶段：微量单体和乳化剂以分子分散状态溶解水中，形成水溶液连续相即真溶液。当乳化剂浓度达到临界胶束浓度（CMC）时，，乳化剂分子就
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.46

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