压裂液毕业论文

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反应方面,也出现了一些新的特点。

1.5 PAM的应用

1.5.1油田开采

三次采油用水溶性聚合物己成功大量应用,尤其用于中国的油田。疏水缔合聚合物上的亲水部分可以使聚合物溶于水相体系,疏水部分可使其发生聚集,从而在溶液中形成可逆的缔合结构,与常规聚合物溶液相比,具有增粘、抗温、耐盐和抗剪切的能力[14]。

钟传蓉等人[15]合成了一种新型梳状缔合共聚物PVEA,这种聚合物由AM、NaAMPS和一种含有18碳PEO侧链的新型大分子单体VBPEO共聚而成,这种聚合物由于具有较低的特性粘度可应用于多渗透性油藏中。大分子单体BVPEO表现出了多种效应。辛基苯氧基基团之间的憎水相互作用可形成强分子间疏水缔合;苯基包覆的PEG侧链不仅可增强主链刚性,还充当抗盐和抗温基团;PEO支链上的C-O键可以和一价、二价金属阳离子络合。因化PVEA在水溶液和盐水溶液中表现出自组装行为和双重盐温増稠行为。

1.5.2污水污泥处理

由于聚合物分子链上同时连接有不同疏水基团、极性酰胺基及离子基团,通过它们的协同作用,可以提高聚合物的吸附能力,絮凝能力和脱色效率。可以使含油污水易于破乳除油,悬浮物及污泥易于絮凝、沉降脱水[16]。

钟连阳等人[73]使用丙烯酰胺(AM),二甲基二烯丙基氯化较(DMDAAC)和丙酸丁酯(BA)三种单体通过乳液自由基共聚技术合成了水溶性疏水缔合阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DMDAAC-BA),研究了絮凝剂用量和它与可溶性淀粉以及Al2(SO4)3的协同效应对含油污水处理的影响。实验结果表明:当其用量为50mg/L时,除油效率达到最大值93.3%。这可能是因为P(AM-DMDAAC-BA)作为有机阳离子聚合物本身含有高密度正电荷,因此在含油污水的絮凝处理过程中,能更有效地中和悬浮胶质粒子和天然有机物上的阴离子。另外,絮体中有机大分子的长分子链和疏水基团能增强吸附架桥作用。凝聚形起来的小絮体与共聚物作用能絮凝成更大的聚集体,这种方式形成的大粒子能产生更快的沉降速率。因为这些特性,在废水处理中认为P(AM-DMDAAC)能有效除油。当絮凝剂用量太多时,除油效率降低,稳定性降低。因为阳离子集团的数目明显增加,胶质粒子表面带有正电荷,导致多余的聚合物分子和吸附在胶质粒子表面的高分链相互排斥。

1.5.3涂料工业

疏水缔合型水溶性聚合物在水溶液中,疏水基团之间由于憎水作用而发生聚集,产生分子内和分子间缔合。通常来讲,在水溶性聚合物分子中引入少量疏水基团就能对聚合物水溶液的流变性带来极大影响,如增稠效应、触变指数、粘度及稳定性等[17]。这种独特的流变性能在水基涂料中有着极其重要的意义。在水基涂料中加入这种疏水改性聚合物可通过调整剪切速率来改变涂料的粘度,克服了胶态分散体在剪切速率较低时粘度往往偏高,而使涂料的流动性和流平性劣化,剪切速度较高时粘度又往往偏低,致使涂料不能顺利地从棍涂机转移到被涂物上的缺点[18]。

1.5.4 生物医药材料

一些含功能性官能团的疏水缔合聚合物形成的水凝胶具有温敏性、pH反应性等环境响应性[19],可以做成智能性凝胶,可用于药物的控制释放和酶的包埋、蛋白质电泳、人工器官材料、接触眼镜片等。其中温敏性聚合物是具有前途生物医学应用材料,其包含増溶的小的疏水性药物,控制释放,递送不稳定生物药剂,如蛋白质和基因,细胞封装和组织再生。此外,温敏凝胶以及各种纳米载体的组合前途无量。

杨蒙等人[19]制备了一种具有高机械强度及温度响应型特性的疏水凝胶。这种溶胶要通过丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)作为基本单体和少量具有七个过氧基单元(OP7-AC)的辛基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯作为疏水缔合单体共聚反应得到,溶胶展现出卓越的力学性能和稳定的可逆相变行为。疏水基团OP7-AC的引入对转变温度产生搂杂和交联的效果,前者使转变温急剧下降而后者使之升高。通过改变AA与AM的比例、浓度、OP7-AC或者SDS的用量可微调相转变温度。送种可逆性和独特的机械强度使得P(AA-AMHA)溶胶成为一种有用的功能材料。

1.5.5 纺织工业的应用

共聚物代替淀粉和明胶用做纤维的浆料,可使纤维有极好的梳棉性,并明显地降低浆料的消耗量。

共聚物含一定量醋酸乙烯基团,可作纤维精整剂,允许用低质量AM及低分子量均聚物作为纤维精整剂,使纤维表面很快形成吸水薄层。共聚物所含的羟甲基基团可与纤维素中羧基基团形成交联的高分子网络结构,从而提高纤维的弹性及

抗断裂性。乙烯磺酸化的均聚物和AM/乙烯磺酸、AM/苯乙烯磺酸共聚物己经成功的用作添加剂,用于制造抗静电纤维、阻燃纤维和耐尘埃污染纤维。

2 聚丙烯酰胺的制备

2.1聚丙烯酰胺的制备方法

随着当今科技的迅猛发展,世界上已研究出多种聚丙烯酰胺的合成方法。这里介绍比较常见的几种方法。 (1)非均相共溶剂法

非均相共溶剂法[4]是将油溶性单体和水溶性单体加入到水中,利用机械搅拌使油溶性单体呈微细分散状态而实现聚合的方法。Hill等用非均相共溶剂法使油溶性单体苯基丙烯酰胺与水溶性单体丙烯酰胺在水中聚合,在聚合过程中通过机械搅拌使苯基丙烯酰胺以微细的粉末分散在丙烯酰胺水溶液中。Hill等认为聚合完全在水相中进行,而不会出现在固态颗粒中,这是由于疏水单体在水相中轻微溶解,用紫外光谱测得25℃时苯基丙烯酰胺在水相中的溶解度为0.36 g/L,虽然疏水单体的溶解度很低,但由于加量少,有相当大一部分溶于水中。最终研究结果表明,非均相共溶剂聚合得到的低疏水单元含量的无规共聚物缔合行为不佳,要制备具有有效缔合行为的共聚物需要提高疏水单体的投料量,但可能得到难溶甚至不溶的共聚物。因此,非均相共聚合法不是制备疏水缔合共聚物的最好方法。

(2)均相共溶剂法

均相共溶剂法是将油溶性单体和水溶性单体溶于共同的单一溶剂或混合溶剂中现共聚的方法。该方法是克服油溶性单体和水溶性单体不互溶的最简便方法。黄雪红[20]等以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,探讨了AM与丙烯酸十四酯(TA)的自由基共聚合,研究了链结构中引入不同疏水基团含量的共聚物的溶液性质。结果表明,w/(Nacl)1.5%的溶液中较之水溶液中有较大提高,表现出良好的抗盐性质,而临界缔合质量分数和特性粘数均出现下降趋势,所制备的聚合物是一种性能优异的疏水缔合型增稠剂。此外还合成了AM与丙烯酸十六酣 (HT),丙烯酸十八酯 (ODA)的共聚物,所制备的产物均具有疏水缔合增稠效果。酒红芳等以N,N-甲基甲酰胺和水为共溶剂,以过硫酸钾为引发剂,实现了AM与4-乙烯基吡啶(4-VP)的共聚合,经研究确定N,N-二甲基甲酰胺和水等体积混合溶剂是最适宜的共溶剂体系,得到了最佳的工艺条件,并且求得AM单体的竞聚率。Ezzell和DoMing等人对共溶剂法的研究结果表明,此方法可使反应体系达到分子水平的分散,但却出现生成的聚合物不溶于反应溶剂的现象,不能制备出高分子量的聚合物。通过均相共聚合法得到的是无规聚合物,该聚合物在水溶液中疏水缔合效应不明显。 (3)胶束共聚合法

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