羧甲基胍膠流變性研究及釕摻雜PVP微圖形制備.pdf

1、胍膠(Guargum)是一種天然半乳甘露聚糖，由于溶解在水中后具有相當(dāng)高的粘度而在工業(yè)上有著極其廣泛的應(yīng)用。胍膠水溶液為假塑性流體，大分子在自然狀態(tài)下呈纏繞的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在許多工業(yè)中用作增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑、粘結(jié)劑和調(diào)理劑等。壓裂液采油和油氣井鉆井是胍膠及其衍生物用量最大的行業(yè)之一。 長(zhǎng)期的壓裂作業(yè)已經(jīng)證明，胍膠是一種既廉價(jià)又有效的稠化劑，然而胍膠并非是完美的產(chǎn)品，它自身也存在一些缺點(diǎn)，如水不溶物含量太高，耐剪切性能不好，破膠殘

2、余物較多，對(duì)地層傷害大等等。隨著油井逐漸的枯竭以及開(kāi)采難度的增加，人們?cè)絹?lái)越注意到對(duì)油井的保護(hù)以保證可持續(xù)發(fā)展。因此我們需要對(duì)胍膠進(jìn)行改性來(lái)彌補(bǔ)胍膠自身的不足。 目前國(guó)內(nèi)對(duì)胍膠及其衍生物的研究起步較晚，大部分都只局限于實(shí)際應(yīng)用的一些經(jīng)驗(yàn)，很少涉及對(duì)分子結(jié)構(gòu)及其理論的研究，而這又是開(kāi)發(fā)新型產(chǎn)品所應(yīng)該了解的。胍膠分子是較為柔性的中性高分子，分子內(nèi)的纏結(jié)及締合作用較為強(qiáng)烈，因而整個(gè)溶液中分子鏈的密度及形成的網(wǎng)格的強(qiáng)度不太均一，本論文在

3、前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從根本上提出了胍膠壓裂液懸砂的機(jī)理，并通過(guò)化學(xué)可控的方法引入離子基團(tuán)來(lái)改變?nèi)芤褐懈叻肿渔湹男螒B(tài)，從而影響亞濃溶液中高分子鏈的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)(網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu))，最終改善胍膠高分子壓裂液的性能。 軟刻蝕技術(shù)(SoftLithography)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型微制造技術(shù).它由最初的硬質(zhì)模板，通過(guò)中介圖形轉(zhuǎn)移元件—彈性印章—把微米、亞微米甚至是納米級(jí)的微圖形復(fù)制到目標(biāo)物質(zhì)上去.與傳統(tǒng)的光刻技術(shù)相比，軟刻

4、蝕具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)便，成本低廉，不需要復(fù)雜昂貴的大型光刻設(shè)備，尤其適于在普通實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展；彈性印章一次模塑成形，可多次重復(fù)使用，可大面積、成批量制作微圖形；可以在復(fù)雜的表面上制作微圖形；不受光波長(zhǎng)的約束，可以突破光刻中由于光衍射造成的加工尺度極限；適用材料范圍廣，金屬、玻璃、有機(jī)聚合物、陶瓷等都可以很方便地通過(guò)軟刻蝕的方法制備成微圖形.此外，軟刻蝕方法還對(duì)化學(xué)及生物研究有很好的兼容性.軟刻蝕研究具有良好的理論價(jià)值和應(yīng)用前景.在該

5、論文中，我們把軟刻蝕方法應(yīng)用到聚合物中.通過(guò)毛細(xì)微模塑和轉(zhuǎn)移微模塑方法制備了聚合物的微結(jié)構(gòu)，并通過(guò)聚合物的軟刻蝕方法制備了釕螯合物功能材料的微結(jié)構(gòu)。 本論文主要包括以上兩方面的工作，研究?jī)?nèi)容如下：1)利用稀溶液粘度測(cè)定的實(shí)驗(yàn)手段表征稀溶液中胍膠高分子鏈的流體力學(xué)體積(hydrodynamicvolume)，確定胍膠分子“整體網(wǎng)絡(luò)”形成所對(duì)應(yīng)的臨界接觸濃度C*，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出在我們所研究的取代范圍內(nèi)C*隨著羧甲基取代度的升高而降低

6、。 2)通過(guò)Viscoelasticsurfactant與胍膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的比較提出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)懸砂理論，從而得到啟發(fā)合成出羧甲基化胍膠，利用PVS流變儀分析了羧甲基胍膠交聯(lián)體系的溫粘性以及耐剪切等主要性能，討論“整體網(wǎng)絡(luò)”和“局部網(wǎng)絡(luò)”對(duì)改性胍膠高分子溶液粘彈性的影響。 3)用毛細(xì)微模塑法和轉(zhuǎn)移微模塑法分別制備了釕有機(jī)螯合物攙雜的PVP微條紋和點(diǎn)陣微圖形。電鏡照片顯示所形成的微圖形很好地再現(xiàn)了模板的原貌，而熒光顯微鏡照片表明釕