磺酸鹽兩親無規(guī)聚合物的制備及其聚集行為研究.pdf

1、隨著石油資源的短缺和石油工業(yè)的發(fā)展，稠油已成為石油產(chǎn)品的重要分支，約占總石油儲量的30％。由于稠油粘度大（50mPa·s以上）、密度高(0.943g·cm-3以上)，造成稠油輸送效率低、成本高?，F(xiàn)有的稠油輸送降粘技術主要有物理法和化學法，在工程應用中均存在一些不足，根據(jù)國內外稠油降粘技術的報道，兩親無規(guī)聚合物具有特殊的結構，可以形成空間網(wǎng)狀的聚集形態(tài)，大幅度的降低稠油粘度。因此本文設計一種兩親無規(guī)聚合物的制備工藝，并對兩親聚合物在溶液中

2、的聚集行為進行分析，進而通過兩親聚合物對稠油的降粘作用，探討兩親聚合物與稠油的作用機理。
　　 本文采用發(fā)煙硫酸、丙烯腈、碳烯為原料，通過磺化作用制備了2-丙烯酰胺基-辛基磺酸(AMC8S)、2-丙烯酰胺基-十二烷基磺酸(AMC12S)、2-丙烯酰胺基-十六烷基磺酸(AMC16S)三種疏水碳鏈長度不同的磺酸鹽類兩親單體。進一步與親水單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)按不同摩爾比例進行水溶液無規(guī)共聚，制備了一系列新穎的

3、兩親無規(guī)聚合物。采用紅外光譜、核磁共振波譜、元素分析等測試手段對實驗所得產(chǎn)物的結構進行表征與分析，結果表明所制備的兩親單體結構為(1)所示，進一步反應制得的兩親無規(guī)聚合物的結構見(2)所示。
　　 采用穩(wěn)態(tài)熒光、動態(tài)光散射及透射電子顯微鏡等測試手段對聚合物在水溶液中的聚集行為進行研究。選取兩親基團為AMC12S，摩爾含量(x)分別為0.1、0.3、0.5的兩親聚合物，考察兩親基團含量對聚合物聚集行為的影響。結果表明，隨著AMC1

4、2S摩爾含量的增大，聚合物的臨界聚集濃度(cac)明顯減小，其聚集方式逐漸從分子間向分子內轉變。選取兩親基團分別為AMC8S、AMC12S、AMC16S，摩爾含量為0.1的兩親聚合物，研究兩親基團中疏水碳鏈長度對聚合物聚集行為的影響。結果表明，隨著兩親基團疏水碳鏈長度的增長，聚合物cac明顯減小，聚合物分子更傾向于以分子間的聚集方式聚集，形成多分子聚集體。
　　 以月桂醇為起始劑，堿催化下與環(huán)氧乙烷開環(huán)反應制備了三種親水基團長度

5、不同的非離子表面活性劑，采用核磁共振波譜及質譜儀對產(chǎn)物的結構進行分析，結果表明表面活性劑的結構分別為HO(CH2CH2O)10C12H25(C12E10)、HO(CH2CH2O)20C12H25(C12E20)和HO(CH2CH2O)40C12H25(C12E40)?？疾旆请x子表面活性劑對聚合物聚集行為的影響，結果表明，在混合溶液中非離子表面活性劑濃度達到臨界締合濃度(cmc)左右時聚合物聚集體開始解離；隨著親水基團長度的增長，表面活性

6、劑對聚合物聚集體的解離能力也隨之增強。
　　 以不同用量的AMC16S，制備出五種在水溶液中以分子間聚集為主導的兩親聚合物降粘劑(ICA)。采用烏氏粘度計及掃描電子顯微鏡考察ICA的分子量和微觀結構，結果表明，AMC16S含量的減少導致分子量變大、以及所形成網(wǎng)狀聚集形態(tài)的致密性增強。采用Brookfield粘度計考察ICA對勝利稠油的降粘效果，其中ICA-2同時具有優(yōu)良的降粘、耐鹽和耐溫性能。考察對比ICA-2與石油磺酸鹽小分子