陽離子聚丙烯酸酯頁巖抑制劑的合成及應用研究.pdf

1、本實驗的制備原理根據(jù)自由基聚合機理,以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸(AA)為主要原料,在過硫酸鉀(KPS)的引發(fā)下及少量乳液穩(wěn)定劑的作用下,通過無皂乳液聚合制備了一系列的P(AM/DMC/MMA/AA)乳液。結合P(AM/DMC/MMA/AA)乳液的外觀、粘度及穩(wěn)定性,并對其作為頁巖抑制劑時頁巖回收率及膨脹率進行測試,根據(jù)測試結果隨各單體用量的變化情況,確定較佳的合成工藝。利

2、用紅外光譜(IR)和核磁共振(NMR)對共聚物的結構進行了分析;通過動態(tài)激光粒徑(DLS)、流變儀、熱重分析(TG)及動態(tài)熱機械分析儀(DMA)等表征手段,對粒徑及其分布、動態(tài)流變行為和熱力學行為進行研究。最后對P(AM/DMC/MMA/AA)乳液在頁巖抑制方面進行了應用研究,得出主要研究結果如下:
　　 (1)較合理的制備條件:通過無皂乳液聚合的方法,各單體的用量為當AA用量在4%,DMC用量在10%,MMA用量為8%～9%時

3、較佳。在70℃下,加入一定量的去離子水、AM、AA、DMC、MMA,攪拌并使之溶解,加入引發(fā)劑及膠體穩(wěn)定劑,保溫3h反應,自然冷卻得固含量為15%的乳液。
　　 (2)經(jīng)紅外(FT-IR)譜圖與1HNMR分析,對所得產(chǎn)物的結構進行了表征,經(jīng)測試分析表明本實驗所合成的無規(guī)共聚物P(AM/DMC/MMA/AA)為預期的產(chǎn)物。
　　 (3)P(AM/DMC/MMA/AA)膠膜隨AA或MMA質(zhì)量百分數(shù)的增加分解溫度都略微降低。P

4、(AM/DMC/MMA/AA)乳液隨AA的增加乳液粒徑先增加后減小,Zeta電位呈降低趨勢;而隨DMC的用量的增加,乳液粒徑及Zeta電位的變化曲線與AA的呈相反趨勢。隨MMA的增加乳液粒徑先減小后增大,且隨著MMA含量的增加,聚合物乳液由牛頓流體變?yōu)榉桥ｎD流體且呈現(xiàn)一定的假塑性和觸變性,聚合物乳液的表觀粘度隨切變速率的增加呈現(xiàn)一定的切力變稀的特征。
　　 (4)P(AM/DMC/MMA/AA)乳液的頁巖回收率和膨脹率較佳測試結

5、果:當AA用量在4%,DMC用量在10%,MMA用量為8%～9%時較佳,頁巖回收率達25.4%,膨脹率達11.4%。從巖心浸泡實驗和絮凝實驗照片上看,本實驗所制備的P(AM/DMC/MMA/AA)頁巖抑制劑都具有良好抑制性能和絮凝能力。P(AM/DMC/MMA/AA)乳液樣品與不同類型、不同濃度的無機鹽均具有良好的配伍性。
　　 以上研究表明該合成的頁巖抑制劑為目標產(chǎn)物,且具有良好的頁巖抑制能力,能夠顯著抑制泥頁巖水化膨脹,與無