水溶性超支化聚丙烯酰胺的合成及性能研究.pdf

1、近年來(lái)，水溶性聚丙烯酰胺類聚合物作為聚合物驅(qū)已經(jīng)在三次采油驅(qū)油技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。然而在驅(qū)油的實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的部分水解聚丙烯酰胺溶液，其粘度會(huì)因環(huán)境的礦化度（鹽度）增加而急劇下降；另外，聚合物溶液在溶解、輸送及灌入地層內(nèi)部、流經(jīng)孔隙構(gòu)造時(shí)會(huì)經(jīng)受高強(qiáng)度的外力剪切，從而誘導(dǎo)分子降解，使溶液粘度大幅度減小，極大降低了實(shí)際應(yīng)用時(shí)的驅(qū)替效率。如何提高聚丙烯酰胺溶液的耐鹽性和抗剪切性能已經(jīng)成為聚合物驅(qū)油領(lǐng)域中急待解決的重要科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題。研究

2、發(fā)現(xiàn)，帶有支化結(jié)構(gòu)的丙烯酰胺類聚合物，不論是其在水中的溶解性和溶解速率，還是其抗剪切性能均優(yōu)于線性聚丙烯酰胺。在此基礎(chǔ)上，本論文擬將超支化結(jié)構(gòu)引入聚丙烯酰胺中，合成超支化丙烯酰胺多臂共聚物。此類聚合物的分子鏈在結(jié)構(gòu)上具有高度支化（highly-branched）和星狀（star-like）的特點(diǎn)，在剪切過(guò)程中即使降解，也只會(huì)導(dǎo)致部分支鏈的斷裂，不會(huì)對(duì)聚合物整體分子的結(jié)構(gòu)造成巨大影響，從而提高了其在強(qiáng)剪切氛圍下的粘度保持率，獲得優(yōu)越的抗剪

3、切性能。
　　為此，本論文以鈰鹽-羥基作為氧化還原引發(fā)體系，成功地通過(guò)自由基聚合，將丙烯酰胺單體接枝到超支化聚縮水甘油醚（HPG）末端，得到超支化丙烯酰胺星形多臂共聚物。通過(guò)IR、NMR和TGA等分析手段定性研究共聚物的分子構(gòu)成，證明合成的目標(biāo)產(chǎn)物HPG-star-PAM為超支化多臂共聚物。又對(duì)聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)了引發(fā)劑用量、反應(yīng)時(shí)間與丙烯酰胺接枝率、臂長(zhǎng)等參數(shù)的定性關(guān)系。另一方面，通過(guò)使用渦輪粘度儀和旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)所得

4、產(chǎn)物的鹽溶液進(jìn)行了流變測(cè)試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)HPG-star-PAM的濃度為2500 mg/L時(shí)，其在純水中的粘度達(dá)到260 mPa.s；在鹽水（[Ca2+]=[Mg2+]=200mg/L）中的粘度>20 mPa.s。樣品具有優(yōu)秀的抗剪切能力，在有鹽和無(wú)鹽的情況下，樣品的粘度經(jīng)Waring攪拌器1~4檔剪切20s后，粘度沒有變化，甚至略微增大；同時(shí)樣品在旋轉(zhuǎn)流變儀上經(jīng)過(guò)一個(gè)剪切速率上升-下降循環(huán)后的零切粘度基本保持不變，超過(guò)了商業(yè)化線性聚丙烯酰胺