含氟疏水締合聚丙烯酰胺的制備及溶液性質研究.pdf

1、疏水締合聚丙烯酰胺(HAPAM)是指聚丙烯酰胺親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團的水溶性高分子聚合物，因其克服了普通聚丙烯酰胺在耐溫、耐鹽及抗剪切性能上的不足而作為新一代水溶性聚合物材料廣泛應用于石油工業(yè)，特別是三次采油領域中。
　　本文以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、十二氟庚醇(FOH)和烯丙基聚乙二醇(APEG)為原料合成了含氟表面活性單體(FSM)，并確定了其最佳反應條件，利用紅外光譜(FT-IR)和核磁共振氫譜(1H-NM

2、R)對FSM進行了結構表征，并測定了FSM的表面張力。然后以FSM為疏水單體，使其與丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)進行水溶液共聚合，制備出含氟疏水締合聚丙烯酰胺(FAPAM)。采用紅外光譜對共聚物結構進行表征;利用流變儀、熒光光譜、動態(tài)激光光散射技術(DLS)和原子力顯微鏡(AFM)研究了FAPAM溶液疏水締合性能，同時考察了剪切速率、溫度、鹽和表面活性劑對FAPAM溶液性能的影響。
　　研究結果表明

3、，25℃下，F(xiàn)SM的臨界膠束濃度(CMC)值僅為1.07g·L-1，γCMC為26.40mN·m-1，表現(xiàn)出良好的表面活性。當共聚物濃度大于臨界締合濃度(CAC)后，F(xiàn)APAM溶液的表觀粘度隨共聚物濃度增大急劇上升。疏水單體FSM和離子性單體AMPS用量對FAPAM疏水締合性的影響存在一個最佳值，過高的FSM及AMPS含量不利于共聚物的分子間締合作用。收斂流動中FAPAM有別于PAM的拉伸特性表明疏水締合作用是一種近程相互作用。DLS及

4、AFM的研究結果顯示，F(xiàn)APAM水溶液在濃度低于臨界締合濃度時依然可以產生大量締合結構，表明FAPAM具有很強的疏水締合性。
　　FAPAM屬于假塑性流體，隨著剪切速率增大，溶液表觀粘度先是急劇降低，隨后變得平緩，并且濃度越大，假塑性行為越明顯，而且這種切力變稀的行為具有明顯的可逆性。FAPAM還具有較強的耐溫和耐鹽性。其水溶液在一定溫度范圍內表現(xiàn)出升溫增稠的現(xiàn)象，表明在一定程度上升高溫度有利于FAPAM的分子間締合。不同溫度下的

5、粘彈性實驗結果也表明，F(xiàn)APAM水溶液在一定頻率后表現(xiàn)為以彈性行為為主的流體，并且一定范圍內溫度越高，彈性特征越顯著。隨著無機鹽的加入，F(xiàn)APAM溶液的表觀粘度先增大然后減小，出現(xiàn)一個最大值。
　　表面活性劑對FAPAM溶液締合性能的影響與共聚物及表面活性劑的濃度有關。當陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的濃度小于其CMC且共聚物濃度小于CAC時，SDBS的加入有助于形成分子間締合從而使溶液粘度升高，而當聚合物濃度大于C