阳离子聚丙烯酰胺微球水溶液的剪切性及黏弹性能

发布时间：2021-06-08 11:15

　　为揭示阳离子单体和交联剂浓度对阳离子聚丙烯酰胺微球水溶液的剪切性及黏弹性的影响规律,以丙烯酰胺（AM）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）等为原料,通过反相乳液聚合法制备了阳离子度为2%数20%、交联度为0和阳离子度为10%、交联度为0.05%数0.2%的微球。采用高温高压流变仪研究了聚合物微球溶液的耐温耐剪切性、剪切恢复性以及黏弹性。结果表明,聚合物微球溶液的耐温耐剪切性优良,在80℃、170 s^-1的条件下剪切2 h的黏度仍能保持在150 mPa·s以上。增加阳离子度,微球溶液抗剪切性和剪切恢复性增强,黏度保留率从30.79%增至68.56%;加入交联剂,微球溶液的稳定性增强,黏度保留率高达85.38%,但微球溶液的整体黏度降低。在0.01数10 Hz频率扫描范围内,聚合物微球溶液的弹性模量始终大于黏性模量,具有良好的弹性;且随着阳离子度增加,微球溶液的黏弹性模量呈增大趋势;随着交联度增加,微球溶液的黏弹性模量先增大后减小。图8参13 

【文章来源】：油田化学. 2020,37(03)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

80℃下3种聚合物微球溶液的黏度随剪切时间的变化

不同阳离子度（不含MBA）聚合物微球溶液的弹性模量（储能模量）G"和黏性模量（耗能模量）G"随频率的变化见图3，不同交联度聚合物微球溶液的G"和G"随频率的变化见图4。由图3可见，随着频率升高，聚合物微球溶液G"变化较小，G""在低频率下减小，在高频率下增大，且此过程中G"始终高于G"，表明微球具有变形的特点。这使得聚合物微球在地下运移时，能通过受压而发生自身的弹性变形从孔喉中通过。随着阳离子度增加，聚合物微球内分子间的缠绕更紧密，G"和G"不同程度地增大，表明阳离子度的增加可以使聚合物微球的网络结构得到加强，具有较高的黏弹性[12]。由图4可见，随着交联度的增加，聚合物微球黏弹性模量先增大后减小，当交联度为0.1%时，黏弹性模量达到最大。这是由于交联剂的加入，使得聚合物大分子链结构转变成互穿网状结构，聚合物分子质量增大，微球溶液的G"和G"也相应增加[13]。但当交联剂浓度过大时，会导致聚合物微球内部网络结构交联点增多，形成的交联网状结构过于紧密，微球弹性变形能力变差，表现为G"降低。交联度为0.1%时聚合物微球的黏弹性最好。

由图4可见，随着交联度的增加，聚合物微球黏弹性模量先增大后减小，当交联度为0.1%时，黏弹性模量达到最大。这是由于交联剂的加入，使得聚合物大分子链结构转变成互穿网状结构，聚合物分子质量增大，微球溶液的G"和G"也相应增加[13]。但当交联剂浓度过大时，会导致聚合物微球内部网络结构交联点增多，形成的交联网状结构过于紧密，微球弹性变形能力变差，表现为G"降低。交联度为0.1%时聚合物微球的黏弹性最好。图4 不同交联度聚合物微球溶液的黏弹性模量随频率的变化

【参考文献】：
期刊论文
[1]阳离子羟丙基黄原胶的制备及性能评价[J]. 郑凯,史璐皎,曹辉.  油田化学. 2019(01)
[2]丙烯酰胺基交联聚合物微球的制备及其对钻井液性能的影响[J]. 吴鹏伟,杜文浩,邹琴,高俊,张熙.  油田化学. 2018(04)
[3]可回收聚合物压裂液体系及其性能研究[J]. 王所良,黄永章,樊庆缘.  油田化学. 2017(04)
[4]阳离子聚丙烯酰胺微球的黏度特征[J]. 李光辉,葛际江,张贵才,申金伟.  中国石油大学学报(自然科学版). 2015(01)
[5]离子型表面活性剂与疏水缔合聚丙烯酰胺的相互作用[J]. 王晨,李小瑞,沈一丁,李培枝,牛育华,米小慧.  功能材料. 2012(23)
[6]交联聚丙烯酰胺微球的形状与大小及封堵特性研究[J]. 林梅钦,董朝霞,彭勃,李明远,吴肇亮.  高分子学报. 2011(01)
[7]阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及其絮凝性能[J]. 卢红霞,刘福胜,于世涛,王志萍.  化工环保. 2007(04)
[8]聚合物溶液的粘弹性实验[J]. 夏惠芬,王德民,关庆杰,刘义坤.  大庆石油学院学报. 2002(02)
[9]耐温抗盐聚合物驱油剂的设计与合成[J]. 王中华,张辉,黄弘军.  钻采工艺. 1998(06)

硕士论文
[1]阳离子聚丙烯酰胺（PAM-DMC）的分散聚合及共聚物结构性能研究[D]. 王慧.陕西科技大学 2019



本文编号：3218330