丙烯酰胺类聚合物合成及性能研究

2016-12-22张瀚文中国石油大庆炼化聚合物一厂丙烯酰胺二车间黑龙江大庆163000

化工管理 2016年33期

张瀚文(中国石油大庆炼化聚合物一厂丙烯酰胺二车间,黑龙江大庆 163000)

丙烯酰胺类聚合物合成及性能研究

张瀚文(中国石油大庆炼化聚合物一厂丙烯酰胺二车间,黑龙江大庆 163000)

丙烯酰胺类聚合物被称为“百业助剂”，作为一种重要的水溶性聚合物，丙烯酰胺类聚合物的应用领域涉及我国各行各业的方方面面，例如，其在采油、矿冶、食品、农业、医学、造纸、纺织、建材以及水处理等领域中均得到了十分广泛的应用，基于这样的原因，丙烯酰胺类聚合物得到了越来越广泛的关注与重视。本篇论文中，笔者以丙烯酰胺类聚合物的合成及性能为论题，进行了分析与探讨，以供参考。

丙烯酰胺类聚合物；合成；性能

丙烯酰胺类聚合物有着非常多的用处，其最主要的作用便是用于增加水溶液的粘度，其被当作增稠剂、增粘剂在油田采油及钻井作业之中得到了广泛的应用[1]。现阶段，我国大部分油田逐渐走向了水驱中后期，但因为石油储层均有一定的非均质性，因此经过水驱之后的储层之中仍存有大量剩余油。三次采油普遍采用聚合物驱油方式，且其具有成本较低、采油率高、技术简单的显著优势，已经成为提高油田采收率的一种关键技术。在我国，部分油藏温度较高，甚至有的偏离酸性，导致高温、高盐条件下，部分梳型抗盐聚合物、水解聚丙烯酰胺容易出现分子链降解现象，其稳定性普遍较差。面对这样的问题，蒲万芬等人以丙烯酰胺、丙烯酸及双尾型疏水单体N-苯乙基-N十二烷基甲基丙烯酰胺为主要原料，合成了一种新型疏水缔合聚合物。本文以该双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物为例，对丙烯酰胺类聚合物的合成及性能进行了研究。

1 双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物的合成

采用水溶液胶束聚合法进行合成，具体操作步骤如下：取一定量的丙烯酰胺、丙烯酸，将其溶解于蒸馏水中，之后加入氢氧化钠水溶液，进行pH值调节，当溶液的pH值为6～8的时候，再在其中加入适量的双尾型疏水单体N-苯乙基-N十二烷基甲基丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠，需要注意的是必须对总单体质量分数进行控制（约为25%），使用磁力搅拌器对溶液进行均匀搅拌，之后对溶液进行通氮、除氧30分钟后，再在其中加入适量的2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-D甲基苯丙酮。之后将其放到光引发装置之下静置反应3个小时之后，就可以得到双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物，该聚合物的结构如图1所示。最后，将其剪碎之后置于60摄氏度的真空烘箱内进行24个小时的干燥、粉碎之后，即可得到白色粉末状的双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物。

图1 双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物的结构式

2 双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物的性能

2.1 增黏性能

室温条件下，使用BROOKFIELD流变仪对质量浓度不同的双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物（1）、梳型抗盐聚合物（2）的表观黏度进行测试，剪切速率为每秒7.34。

通过实验可以得出结论，双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物的临界绨合质量浓度在2400毫克每升左右。在质量浓度低于2400毫克每升的时候，其主要是分子内绨合，黏度增长较为缓慢；在质量浓度超过2400毫克每升的时候，其主要是分子间绨合，黏度增长速度明显提高。且双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物的增黏性能明显优于梳型抗盐聚合物。

2.2 耐温性能

使用MCR-302高温高压流变仪，对质量浓度相同（2000毫克每升）的双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物（1）、梳型抗盐聚合物（2）在不同温度下的黏度进行测试，剪切速率为每秒7.34。

通过实验可以得出结论，随着温度的逐渐提高，聚合物的黏度稍微升高之后逐渐降低，在95摄氏度的时候，2种聚合物的黏度分别为72%、61%。输水绨合熵驱动过程中所产生的是吸热作用，基于这样的原因，一定范围内的温度升高，能够使绨合作用得到增强，从而导致聚合物的黏度上升，然而，当温度超出限定值之后，水分子、疏水单元之间的运动也逐渐加剧，从而导致疏水作用逐渐降低，聚合物的黏度下降。

2.3 剪切稀释性

室温条件下，使用MCR-302高温高压流变仪，对质量浓度相同（2000毫克每升）的双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物、梳型抗盐聚合物在不同剪切速率下的黏度进行测试。

通过实验可以得出结论，随着剪切速率的逐渐增大，聚合物的黏度下降，当下降到一定值后又趋于平缓。其原因在于，剪切速率逐渐变大的过程中，分子间的缠绕、缔合出现解构，导致物理交联网络逐渐拆散，聚合物的黏度逐渐降低，最后变化趋于平缓。双尾型丙烯酰胺类疏水缔合聚合物的增黏性能优于梳型抗盐聚合物。