疏水缔合型聚丙烯酰胺后水解工艺的正交试验研究
疏水基改性聚丙烯酰胺的研究_童身毅
疏水基改性聚丙烯酰胺的研究童身毅 金晓岚 程 琳(武汉化工学院化工系,武汉430073)摘 要 水解型聚丙烯酰胺(HPAM )通过化学接枝反应在其大分子亲水主链上引入少量的十六碳疏水基团的支链,得到一种疏水基改性的接枝共聚物)))水解型聚丙烯酰胺接枝十六醇(HPAM-g-HDO)。
流变性能测定表明,HPAM -g -HDO 的抗盐、抗剪切等性能较HPAM 有明显提高,是一种性能优异的驱油用增稠剂。
关键词 聚丙烯酰胺 增稠剂 驱油 疏水改性 接枝共聚收稿日期:2003-09-27。
作者简介:童身毅,教授,1966年毕业于北京化工大学,1981年获硕士学位,现从事精细化工产品开发与高分子材料的研究。
传统的聚合物驱油作业中,绝大多数使用聚丙烯酰胺,少数使用黄原胶,但石油工业界普遍认为,现有的聚丙烯酰胺在剪切稳定性和耐温、抗盐等方面的性能需要改进。
菲力浦石油公司研制了三类改性聚丙烯酰胺,通过共聚法引入疏水基112。
国内也有关于疏水基团改性聚丙烯酰胺研究的报道122,如用沉淀聚合法制备疏水缔合型聚合物丙烯酰胺/丙烯酸十四酯共聚物P(AM/TA),此聚合物在1.5%的NaCl 溶液中的粘度较聚丙烯酰胺高。
本研究通过接枝共聚法在聚丙烯酰胺的亲水主链上引入极少量侧基,制备了一类新型水溶性聚合物。
1 实验部分1.1 实验方法在带搅拌器、温度计和冷凝器的四口烧瓶中,加入水解型聚丙烯酰胺(HPAM )(相对分子质量8@106~10@106,工业级)和计量的二甲苯,加热回流脱水约1h 后加入定量的十六醇(化学纯),温度控制在115e 左右,再回流约1h,降温至70~80e ,加入一种含芳香环的偶联剂,保持温度在90~100e 反应3h 。
反应结束后,降温至40e 后出料,真空抽滤,干燥,得到疏水基改性聚丙烯酰胺产物)))水解型聚丙烯酰胺接枝十六醇(HPAM-g-HDO)。
将制得的产物HPAM-g-HDO 试样用热的二甲苯反复洗涤,真空抽滤,干燥,待测。
疏水缔合型聚丙烯酰胺驱油剂的合成与性能评价
６
７
Ａ２
Ａ３
Ｂ３
Ｂ１
Ｃｌ
Ｃ３
在三 次 采 油 中 ， 聚合 物 水 溶 液驱 油 的 主 要要 对 求是 聚 合物 耐温 、 盐 、 剪 切和粘 度 不降 低 。部分 抗 抗
水解 聚 丙 烯 酰胺 （ ＡＭ ） 然 水 溶性 好 、 一 定 粘 ＨＰ 虽 有 度 ， 由于 其 分 子 链 上 的 Ｃ 但 ＯＯ一对 盐 极 其 敏感 ， 在 盐 水 中粘度 急剧 下 降［ 。为此近 年 来 人们 研 究在亲 】 ］ 水 性 高分 子 中引 入疏 水 性 基 团 ， 用疏 水 基 之 间 的 利
量 比、 催化 剂用 量 、 阻聚剂 用 量和反 应 时 间定 为考 察 因素 。其余 条 件设 为 固定 值 ， 分别 为 ： 携水 剂用 量 为 酸 醇总 量的４ ， ０ 反应 温度 为８ ℃ 一９ ℃ 。 文 以合 ５ ０ 本 成 疏 水 单体 丙烯 酸 正 辛酯 （ ０ＡＢ 为 例 ， 说 明该 酯 ） 来 化 反应 最适宜 条 件的确 定 。采用 四 因素三 水 平 的正 交实 验方 案 ， 表 １ 见 。
４ ５
Ａｌ Ａｌ
Ａ２ Ａ２
Ｂ２ Ｂ３
Ｂ１ Ｂ２
Ｃ２ Ｃ３
Ｃ２ Ｃ３
Ｄ２ Ｄ３
Ｄ３ Ｄｌ
８ ３ ６． ９ ．８ ０
８９ ．５ ９ ２
三 颈 瓶 中加 入适 量 的正 辛醇 、 甲苯 磺酸 （ 对 催化 剂 ） 、 对 苯 二 酚 （ 聚剂 ） 阻 和环 己烷 （ 水剂 ） 在 搅 拌条 件 携 ， 下 水浴 加 热 到 ６ ℃使 其全 部 溶解 后 加 入 丙烯 酸 ， ０ 继 续升 温至 ８ —９ Ｃ ， ５ ０ 反应 若干 小 时 （ 时左 右 ） 反 ４小 。 应结 束后 ， 反应 混合 液倒 入蒸 馏 瓶 中 ， 将 常压 蒸馏 除 去大部 分 携水 剂环 己烷 。 馏完 毕后 ， 蒸馏 瓶 中的 蒸 将 粗 酯置 于 分液 漏 斗 中 ， ｗ（ ＯＨ） ５ 的溶 液洗 用 Ｎａ 为
疏水缔合聚丙烯酰胺
1.2水溶性疏水缔合聚丙烯酞胺的研究进展1.2.1水溶性疏水缔合聚合物的溶液性质[33-39]水溶性疏水缔合聚合物，也包括水溶性疏水改性聚合物，是指在聚合物的亲水性大分子链上含有少量疏水基团的水溶性聚合物，疏水基团的摩尔分数一般不超过2%。
与HPAM相比，这类聚合物的分子量不高，但其特有的两亲结构使其溶液特性与一般水溶性聚合物溶液有很大的区别。
在水溶液中，水溶性疏水缔合聚合物的疏水基团相互缔合，带电离子基团的静电排斥与吸引作用的相互竞争与协同，使聚合物的大分子链产生分子内或分子间的缔合作用。
因此疏水缔合聚合物在溶液中存在一个临界浓度，称为临界缔合浓度(CAC) o 当水溶性疏水聚合物的浓度小于CAC时，链段间的疏水作用主要发生在分子内，分子链发生卷曲，流体力学体积较低，体系的特性粘度较小;随聚合物浓度增大并高于CAC聚合物分子链间疏水作用主要以分子间为主，聚合物分子间由于疏水作用缔合形成大的空间网状结构，即“动态物理交联网络结构”，溶液f}k度显著增大。
当溶液中存在电解质时，由于溶液极性增大而使得疏水基团间的疏水缔合作用显著增强，聚合物表现出明显的抗盐性。
当对溶液进行高剪切作用时，聚合物的疏水基团缔合形成的“交联网络”结构被破坏，溶液勃度降低;剪切作用消除后，聚合物分子间“交联网络”结构重新形成，粘度重新恢复，与常规聚合物不可逆降解不同，聚合物分子表现出一定的抗剪切性。
此外，由于疏水缔合是熵驱动的吸热效应，其溶液具有一定的耐温增粘性。
与普通聚合物相比显著的耐温、抗盐性及抗剪切性使得水溶性疏水缔合聚合物在三次采油中能得到广泛的应用。
另外水溶性疏水缔合聚合物在涂料、药物缓释、污水处理以及纳米粒子、生物大分子的制备等方面也有很人的应用价值。
1.2.2水溶性疏水缔合聚合物单体的合成水溶性疏水缔合聚合物通常是由亲水单体和疏水单体共聚制得的。
常用的亲水单体是丙烯酞胺(AM)及其衍生物，这主要是由于与其他类型单体相比，丙烯酸胺及其衍生物非常适用于制备相对分子质量较高的水溶性聚合物，而且根据之前文献，在水溶液中制备浓度小于1}(摩尔比)的水溶性疏水缔合物时，丙烯酞胺是最成功的。
疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能
疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能郭睿;王映月;郭煜【摘要】以甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)为疏水单体、丙烯酰胺(AM)为主单体、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为阳离子单体,以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为复合引发剂,采用自由基胶束聚合法合成了共聚物P(AM-DMC-TFEMA).分别考察了反应温度、引发剂用量、单体总质量分数及反应时间对P(AM-DMC-TFEMA)的产率及阳离子度的影响.确定较佳工艺条件为:反应温度65℃,引发剂用量占单体总质量的2%,单体总质量分数26%,反应时间3h.采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)和环境扫描电镜(ESEM)对其结构进行了表征.同时考察了P(AM-DMC-TFEMA)对硅藻土悬浮液的絮凝效果,结果表明,其对硅藻土具有良好的絮凝效果,絮凝时间仅为20s,合成的共聚物上清液透过率为97.31%.%With trifluoroethyl methacrylate (TFEMA)as the hydrophobicmonomer,acrylamide (AM)as mainmonomer,methacryloxyethyltrimethylammonium chloride (DMC)as cationic monomer,ammonium persulfate and sodium bisulfite as composite initiator,the product copolymer P(AM-DMC-TFEMA)was synthesized using free radical micellar copolymerization method.Effects of reaction temperature,initiator dosage,mass fraction of total monomers and reaction time on the yield and level of cationization of P(AM-DMC-TFEMA) were examined.Better process conditions are suggested asfollowing:reaction temperature,65 ℃;dosage of initiator,2% of total mass of the monomers;mass fraction of total monomers,26%;reactiontime,3h.The structure of the product was characterized by infraredspectroscopy (FT-IR),1 H nuclear magnetic resonance (1HNMR)and environmental scanning electron microscopy (ESEM).Meanwhile,the flocculation effect of the product P(AM-DMC-TFEMA)on diatomaceous earth suspension was also examined.Results show that P(AM-DMC-TFEMA)displays good flocculation effect on diatomaceous earth,the flocculation time is only 20 s,and the ratio of the clear copolymer product liquid achieves 97.31% .【期刊名称】《日用化学工业》【年(卷),期】2017(047)007【总页数】6页(P374-378,383)【关键词】阳离子聚丙烯酰胺;疏水改性;自由基胶束聚合;絮凝【作者】郭睿;王映月;郭煜【作者单位】陕西科技大学轻化工助剂化学与技术教育部重点实验室,陕西西安710021;陕西科技大学轻化工助剂化学与技术教育部重点实验室,陕西西安710021;陕西科技大学轻化工助剂化学与技术教育部重点实验室,陕西西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TQ314.253聚丙烯酰胺是一种用途比较广泛的功能高分子化合物，以其较好的增黏性能、较好的水溶性和较高的分子量在油田上得到了广泛的应用，是提高石油采收率的重要有机高分子化合物[1]。
后水解法制备丙烯酰胺聚合物
收稿日期：2022-10-20作者简介：张传银(1982-)，男，工程师，从事高分子合成工作，。
安徽化工ANHUI CHEMICAL INDUSTRYVol.49，No.4Aug.2023第49卷，第4期2023年8月后水解法制备丙烯酰胺聚合物张传银（安徽天润化学工业股份有限公司，安徽蚌埠233000）摘要：以丙烯酰胺（AM ）为主要原料，添加少量的丙烯酸（AA ）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS ），采用后水解工艺，制备了超高分子量的聚丙烯酰胺（PAM ）抗温抗盐产品。
实验考查了聚合浓度、pH 、水解条件、抗盐单体含量等的影响。
通过考查各种影响因素，确定了最佳的实验条件：聚合浓度为24%，AMPS ∶AM （质量比）为4∶100，pH 值为6.3，搅拌水解，水解剂采用NaOH 水溶液，水解温度为85℃，水解时间为90min 。
关键词：丙烯酰胺；后水解；聚合doi ：10.3969/j.issn.1008-553X.2023.04.026中图分类号：O633文献标识码：A文章编号：1008-553X （2023）04-0110-04聚丙烯酰胺（PAM ）具有良好的絮凝、增稠增强、保湿等性质，适用于水处理、油田、造纸等。
在油田上，PAM 的应用主要是阴离子型产品，以中等水解度的聚丙烯酰胺（HPAM ）为主。
HPAM 的驱油效果跟分子量相关，一般分子量越大驱油效果越好，油田中使用的HPAM 要有超高的分子量。
HPAM 生产工艺主要有共聚和均聚后水解，目前我国大多使用后水解法，通过后水解法可以得到超高分子量的产品[1]。
本文利用AMPS 、AA 与AM 的聚合后水解工艺，得到了耐温耐盐、高粘度的AM/AMPS/AA 共聚产品。
1实验部分1.1主要原料和仪器丙烯酰胺（AM ），工业级，安徽天润公司；丙烯酸（AA ），分析纯，江苏裕廊；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS ），分析纯，潍坊金石；甲酸钠；偶氮二异庚腈（ABVN ）；过硫酸铵；亚硫酸氢钠；氮气（≥99.99%）；氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钠、甲基橙、靛蓝二磺酸钠、氯化镁、氯化钙，均为分析纯。
疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联、性能和结构的研究的开题报告
疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联、性能和结构的研究的开
题报告
题目：疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联、性能和结构的研究
一、研究背景
随着现代科技和产业的迅猛发展，高分子聚合物在材料领域的应用日益广泛。
疏水缔合丙烯酰胺共聚物是近年来研究的热点之一，其具有可调控的水解性、优异的表
面活性、吸附性等特点，具有很大的潜在应用价值。
然而，疏水缔合丙烯酰胺共聚物
的应用受到其结构、性能等因素的严重限制。
为了解决这些问题，需要对疏水缔合丙烯酰胺共聚物进行微交联，以改善其结构、性能等方面的问题。
同时，研究疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联后的结构和性能，为
其应用提供理论和实验基础。
二、研究内容
本研究将以疏水缔合丙烯酰胺共聚物为材料，采用微交联技术进行改性，并对其性能和结构进行研究。
具体研究内容如下：
1. 制备疏水缔合丙烯酰胺共聚物及其微交联物
将丙烯酰胺、疏水性单体及交联剂等混合，采用自由基聚合方法进行反应，制备疏水缔合丙烯酰胺共聚物。
接着，采用微交联技术对其进行改性。
2. 研究疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联物的性能
对疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联物的溶解性、稳定性、吸附性等性能进行研究。
3. 研究疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联物的结构
采用透射电镜、扫描电镜、红外光谱等手段对疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联物的结构进行表征。
三、研究意义
本研究将探究疏水缔合丙烯酰胺共聚物的微交联技术及其结构、性能等相关问题，为疏水缔合丙烯酰胺共聚物的应用提供基础和理论支持。
同时，该研究对于提高疏水
缔合丙烯酰胺共聚物的应用价值，以及推动材料科学领域的发展具有重要意义。
疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成与性能及其与离子型表面活性剂的相互作用
参考内容二
疏水缔合丙烯酰胺共聚物是一种具有特殊物理化学性质的高分子材料，其在 溶液中的结构形态研究对于理解其性能和潜在应用具有重要意义。本次演示将详 细介绍疏水缔合丙烯酰胺共聚物的合成方法，性能表征，以及在溶液中的结构形 态。
一、疏水缔合丙烯酰胺共聚物的 合成
疏水缔合丙烯酰胺共聚物的合成主要通过自由基聚合来实现。将丙烯酰胺 （AM）单体与疏水单体（如苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯等）混合，使用氧化剂（如 过硫酸钠）引发聚合反应。在聚合过程中，可以通过调节反应温度、pH值、单体 浓度等参数，控制聚合反应的速度和产物的分子量。
对于三元共聚阳离子聚丙烯酰胺，最佳合成条件为：反应温度80℃，反应时 间3小时，原料配比n(AM)/n(St)/n(DVB)=1/1/0.25。合成的三元共聚阳离子聚 丙烯酰胺具有良好的水溶性，适用于各种水溶性环境。然而，其热稳定性和耐水 解性能略逊于疏水缔合聚丙烯酰胺。
结论：
本次演示对疏水缔合聚丙烯酰胺和三元共聚阳离子聚丙烯酰胺的合成及性能 评价进行了详细的研究。通过优化合成条件，发现最佳的合成工艺参数，并对其 性能进行了评价。结果表明，优化后的合成工艺能显著提高产物的性能表现。
材料和方法：
本实验采用了不同的合成方法来制备疏水缔合聚丙烯酰胺和三元共聚阳离子 聚丙烯酰胺。首先，通过控制不同的反应温度、反应时间和原料配比，合成了一 系列疏水缔合聚丙烯酰胺样品。接着，采用类似的方法合成三元共聚阳离子聚丙 烯酰胺样品。
在合成过程中，通过红外光谱、核磁共振等手段对产物进行了表征，以确定 其化学结构。同时，采用粘度计、扫描电子显微镜等仪器对产物的性能进行了评 价。
四、结论
总的来说，疏水缔合丙烯酰胺共聚物是一种具有优异性能的高分子材料，其 合成方法简单，性能可调，且在溶液中形成独特的结构形态。这种特性使它在众 多领域具有广泛的应用前景，如水处理、石油化工、生物医学等。深入理解和研 究疏水缔合丙烯酰胺共聚物在溶液中的结构形态，有助于我们更好地了解其性能 和应用，为设计和开发新的高分子材料提供理论指导。
四种丙烯酰胺疏水缔合共聚物合成及性能研究
四种丙烯酰胺疏水缔合共聚物合成及性能研究封明明;李世伟;苟绍华;赵磊;费玉梅【摘要】以烯丙基癸酰胺(NC10)和烯丙基十四碳酰胺(NC14)有机功能单体,分别与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚制备了四种三元疏水缔合聚合物.通过红外光谱和核磁共振氢谱对聚合物进行了表征.考察了不同碳链长短及官能团结构对目标聚合物流变性能的影响,结果表明:含磺酸基团的聚合物比羧酸基团的聚合物有更紧密的空间网络结构,表现出更优的增黏性能;含烯丙基十四碳酰胺和AMPS结构单元聚合物的黏弹性、耐温性和抗剪切性要明显优于含烯丙基癸酰胺和AA结构单元的聚合物.【期刊名称】《精细石油化工》【年(卷),期】2016(033)005【总页数】7页(P9-15)【关键词】丙烯酰胺;共聚物;疏水缔合;自由基聚合;流变性能【作者】封明明;李世伟;苟绍华;赵磊;费玉梅【作者单位】西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西安公路研究院,陕西西安710065;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE39在油气田开发中，丙烯酰胺类聚合物(HPAM)在高温、高矿化度、酸性或者碱性等恶劣条件下，极易被水解而使其耐温、抗盐、抗剪切性差,从而达不到实际使用要求[1-3]。
一直以来，大量研究工作通过聚合物改性、有机功能单体共聚等来改善聚合物性能，其中疏水缔合聚合物(HAWP)是近年来发展起来的一类十分重要的化学助剂，对其结构与其流变性能关系的研究可以有助于开阔其应用前景。
Yamamoto等[4]研究了2-丙烯酞氨基-2-甲基丙磺酸钠/甲基丙烯酞胺烷基取代无规共聚物，发现聚合物缔合能力随着疏水长链中碳数的增加而增强。
McCormick等[5]发现，N-烷基丙烯酞胺/丙烯酞胺共聚物中随着疏水基团含量的增加，具有相同种类和大小疏水基团的共聚物的黏度随浓度的变化显著。
新型疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成及其应用可行性研究报告
新型疏水缔合型聚丙烯酰胺合成及其应用的可行性报告一、选题必要性疏水缔合型水溶性聚合物是指聚合物亲水性大分子链上引入少量疏水基团的水溶性聚合物。
在聚合物溶液中，疏水基团由于憎水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。
这种疏水结构的形成，使聚合物溶液表现出独特的溶液性能，如高的增粘能力及对剪切作用的特殊响应，可调节流体粘度、流变性能等。
在油田三次采油、涂料油漆、造纸、水处理、医药等行业有广泛的优异的应用前景，因而得到了各国科研人员的广泛关注。
（一）、项目所处技术生政策本项目研究所处技术领域为精细化工，省重点攻关项目指南中“聚丙烯酰胺聚合新工艺及其下游产品开发。
主要内容是探索合成新型结构的有机化合物，要求具有疏水性，同时还具有聚合反应性，目的是制备改性的聚丙烯酰胺，并广泛应用于传统聚丙烯酰胺但性能欠佳的领域，特别是近年来高技术发展要求特殊性能材料的领域。
本课题研究的目标产物可以以无机导电粉ATO与有机高分子复合包装材料的界面剂为目标开发其用途，也可以做油墨涂料的增稠流平剂，造纸、选矿、水处理，纺织印染等领域的功能助剂开发其用途。
我省是一个资源性大省，有丰富的矿产资源，造纸也是我省的重要产业之一，开发高性能的选矿、造纸、水处理等方面用途的聚丙烯酰胺产品，提高效率、节省资源，减少污染，同时进一步带动开发农大化工的丙烯酰胺单体应用具有积极的社会和经济意义。
（二）、相关技术领域国内外发展现状和趋势聚丙烯酰胺由于它在石油开采、水处理、造纸、医药、纺织、印染、选矿等国民经济领域具有广泛的用途，有“百业助剂”之称。
但是目前在应用的大量聚丙烯酰胺中，因聚丙烯酰胺及其衍生物中大量侧基酰胺基团具有亲水性，在一定条件下易被水解成羧酸基团，使用过程存在着明显的不足之处。
主要表现在耐盐性、耐温性差，受剪切作用或化学反应作用时易降解、沉淀，随时间和温度变化易水解或去水化作用、粘度越来越小，降低使用效能。
为了克服上述缺点，近年来各国科学家正在致力于研究各种方法和途径，对聚丙烯酰胺改性，以满足应用领域的高性能要求，此外，各种应用场合对聚丙烯酰胺的分子量也提出了越来越高的要求，由通常的几百万增加到了几千万。
疏水缔合聚合物P(AMPTDABAMPSNaAA)的制备及性能评价
第38卷第1期2021年3月25日油田化学Oilfield ChemistryVol.38No.125Mar，2021文章编号：1000-4092（2021）01-119-06疏水缔合聚合物P （AM/PTDAB/AMPS/NaAA ）的制备及性能评价*窦立霞，祝仰文，季岩峰（胜利油田勘探开发研究院，山东东营257015）摘要：采用水溶液聚合后水解法，以丙烯酰胺（AM ）、（4-丙烯酰胺基）苯基十四烷基二甲基溴化铵（PTDAB ）、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸（AMPS ）为原料合成了疏水缔合聚合物P （AM/PTDAB/AMPS/NaAA ），通过考察反应条件对合成聚合物的特性黏数、溶解性以及增黏性的影响规律确定了最佳合成条件，研究了最佳合成条件下所合成聚合物的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性。
聚合物的最佳合成条件为：PTDAB 加量为总单体质量的0.5%～0.8%，AMPS 加量为总单体质量的15%，总单体质量分数为25%，复合引发剂加量为总单体质量的0.1%，pH 值为8，引发温度30℃。
采用矿化度100g/L 的盐水配制的质量浓度2000mg/L 的合成聚合物溶液的黏度仍大于30mPa ·s ；采用矿化度20g/L 的盐水配制质量浓度2000mg/L 的合成聚合物溶液在转速5000r/min 下剪切3min 再静置4h 后的黏度保留率可达80%以上；聚合物溶液在85℃高温老化150d 后的黏度大于20mPa ·s 。
所合成四元共聚物表现出优异的耐温抗盐性、剪切稳定性以及热稳定性，性能优于高相对分子质量抗盐聚丙烯酰胺P （AM-AMPS-NaAA ）。
图10表3参14关键词：水溶液聚合法：耐温抗盐聚合物；疏水缔合聚合物；溶液性能中图分类号：TE357.46文献标识码：ADOI：10.19346/ki.1000-4092.2021.01.022*收稿日期：2019-12-31；修回日期：2020-09-15。
疏水缔合聚丙烯酰胺聚合物驱油剂的制备及应用研究毕业论文
疏水缔合聚丙烯酰胺聚合物驱油剂的制备及应用研究摘要随着当今科技的迅猛发展，水溶性高分子材料己经从最初的几个系列产品，发展成为完整的水溶性高分子工业，并以其难以替代的卓越性能，在国民经济和日常生活的各个方面得到广泛应用。
特别是在石油工业方面，在油气开采的各个坏节都可以见到水溶性高分子材料的踪影，特别是我国，由于三次采油的需要，大量使用了水溶性高分子材料。
其中最为热门的要数疏水缔合水溶性聚合物，事实上这也是当今国际上的水溶性高分子研究的热点。
本文着重研究疏水缔合水溶性高分子的合成和应用。
本文以长脂肪链疏水单体丙烯酸十八酯(ODA),与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)通过自由基共聚法制得一种新型疏水缔合聚丙烯酰胺水溶性聚合物。
确定了最适宜的合成条件，研究了聚合物的耐剪切，耐盐，耐温的溶液性质。
结果表明,临界缔合浓度为0.27wt%,疏水缔合能力在临街浓度后迅速增强。
聚合物溶液属于假塑性流体。
在矿化度为1-4万时,U-OPAM盐溶液黏度要高于纯水溶液，有一定耐盐性;80℃粘度保持率达到60.99%。
引入疏水单体ODA,赋予聚合物良好的溶液性能。
驱油应用试验表明疏水缔合型聚丙烯酰胺比常规聚丙烯酰胺驱油效果更好，驱油率比普通聚丙烯酰胺提高10%左右总而言之，本文通过自由基聚合的方法合成聚丙烯酰胺聚合物，结合文献，研究疏水缔合聚丙烯酰胺水溶性聚合物溶液的特性与驱油的应用研究。
关键词：疏水缔合，水溶性聚合物，聚丙烯酰胺，驱油剂The Preparation of Hydrophobically Associating Polyacrylamide Flooding Oil Polymer and Application of ResearchABSTRACTWith the rapid development of science and technology, water-soluble polymer materials have been several series of products from the initial development of a complete water-soluble polymer industry and it’s hard to replace the excellent performance in the national economy and daily life in all has been widely used. Especially in the oil industry, the trace of the bad section of the oil and gas exploration can all see the water-soluble polymer material, especially in China, due to the needs of tertiary oil recovery, extensive use of water-soluble polymer material. One of the most popular to the number of hydrophobically associating water-soluble polymer, in fact, that today's international research focus of water-soluble polymer.This paper focuses on the synthesis and applications of hydrophobically associating water-soluble polymer. Long aliphatic chain hydrophobic monomer octadecyl acrylate (ODA) - methyl propane sulfonic acid (AMPS) and acrylamide (AM), 2 - acrylamide-2-yl radical copolymerization prepared by a novel hydrophobic The association of polyacrylamide water-soluble polymer. Determine the most appropriate synthesis conditions, the resistance to shear, salinity and temperature of solution properties of the polymer. The results show that the critical association concentration of 0.27wt%, the hydrophobic association ability street concentration is rapidly increasing. The polymer solution is pseudoplastic fluid. Salinity 1-4 million U-OPAM salt solution viscosity is higher than pure water, some salt tolerance; 80 ℃viscosity retention rate of 60.99%. The introduction of hydrophobic monomers of ODA, giving the polymer solution properties. Flooding application tests show that the hydrophobically associating polyacrylamide flooding better than the conventional polyacrylamide flooding rate was 10% higher than the ordinary polyacrylamide All in all, by free radical polymerization method of synthesis of polyacrylamide polymers, combined with literature, applied research to study the characteristics of hydrophobically associating water-soluble polymer solution of polyacrylamide flooding.KEY WORDS:hydrophobically associating，water-soluble polymer，Polyacrylamide Displacing agent目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 水溶性高分子概述 (1)1.2 水溶性高分子的分类和应用 (1)1.2.1 水溶性高分子的分类 (1)1.2.2 水溶性高分子的应用 (2)1.3 疏水缔合聚丙烯酰胺 (2)1.4 聚丙烯酰胺聚合物的合成方法 (3)1.5 国内外发展状况 (6)1.5.1 国内发展情况 (6)1.5.2 国外发展情况 (7)1.6 疏水缔合聚丙烯酰胺的驱油机理 (7)1.7 本文的研究目内容和目的 (7)1.8 论文的创新点 (8)2 疏水缔合聚丙烯酰胺聚合物的合成制备 (9)2.1 疏水缔合性概述 (9)2.2 疏水缔合聚丙烯酰胺的合成 (9)2.2.1 自由基反应机理 (9)2.2.2 试剂与仪器 (11)2.2.3 聚丙烯酰胺的合成步骤 (11)2.2.4 反应原理 (12)2.3 疏水缔合聚丙烯酰胺的聚合物表征方法 (12)2.3.1 红外光谱分析 (12)2.3.2 热重分析法 (12)2.3.3 溶液性能流变分析法 (13)2.4 结果与讨论 (14)2.4.1 红外光谱测定 (14)2.4.2 热重分析 (15)2.4.3 OPAM的溶液流变性能 (16)2.4.4 耐盐性 (17)2.4.5 耐温性 (18)IV3 疏水缔合聚丙烯酰聚合物的驱油应用 (19)3.1 聚丙烯酰胺的驱油机理 (19)3.2 影响聚丙烯酰胺的驱油效率的因素 (19)3.3 聚丙烯酰胺驱油实验 (20)3.4 结论分析 (21)4 结论与总结 (23)4.1 小结 (23)4.2 进一步工作 (23)致谢 (25)参考文献 (26)疏水缔合聚丙烯酰胺聚合物驱油剂的制备及应用研究 11 绪论1.1 水溶性高分子概述水溶性高分子化合物是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液，有时又称为水溶性聚合物或水溶性树脂[1]。
疏水缔合聚丙烯酰胺的反相乳液聚合及其性能研究
疏水缔合聚丙烯酰胺的反相乳液聚合及其性能研究疏水缔合聚丙烯酰胺的反相乳液聚合及其性能研究摘要：疏水缔合聚丙烯酰胺（HCPAM）作为一种新型的聚合物，具有良好的吸水性能和高分子量的特点，因此在水处理、土壤固化等领域具有广泛的应用前景。
本研究通过反相乳液聚合方法制备了疏水缔合聚丙烯酰胺，并对其性能进行了详细研究。
结果表明，疏水缔合聚丙烯酰胺的合成工艺优化，得到了高分子量和窄分子量分布的聚合物，吸水率和保水率分别为415 g/g和93.5%。
此外，研究还发现，疏水缔合聚丙烯酰胺具有较好的溶解性和高度稳定的乳液形态，能够在较宽的pH范围内保持稳定性。
最后，通过模拟实验发现，疏水缔合聚丙烯酰胺可以有效地吸附重金属离子，并具有良好的脱水性能。
因此，疏水缔合聚丙烯酰胺具有广阔的应用前景，可以用于水处理、土壤固化等领域。
关键词：疏水缔合聚丙烯酰胺；反相乳液聚合；性能研究；吸水性能；溶解性；重金属吸附1. 引言疏水缔合聚丙烯酰胺（HCPAM）是一种通过疏水效应控制链转移的聚合物，具有高分子量、高吸水性能和较窄的分子量分布特点。
随着环境污染问题的日益严重，HCPAM作为一种新型的水处理材料逐渐受到关注。
然而，目前对于HCPAM的研究还比较有限，尤其是在反相乳液聚合过程中的性能控制方面仍需深入研究。
2. 实验方法本研究采用反相乳液聚合方法制备了HCPAM。
首先，将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶解在纯水中，并添加表面改性剂十二烷基苏丙酸钠（SDBS）。
然后，在乳化剂的作用下将单体丙烯酰胺（AM）逐渐加入，同时在溶液中加入疏水剂碘代石蜡（DIP）进行疏水缔合。
最后，加入引发剂二硫化碳（CS2）进行引发反应，得到粒径在100-500 nm的HCPAM乳液。
3. 结果与讨论优化反相乳液聚合的工艺条件后，成功合成了HCPAM。
通过凝胶渗透色谱（GPC）分析得到高分子量的聚合物，分子量为1.2×10^6。
疏水缔合聚丙烯酰胺的合成和表征的研究进展
疏水缔合聚丙烯酰胺的合成和表征的研究进展文章编号:1004-1656(2014)05-0608-07疏水缔合聚丙烯酰胺的合成和表征的研究进展戴一力1,郑怀礼*,廖一熠1,杨一蕾2,李培文3,廖一勇1,薛文文1,尹一航4 (1．重庆大学教育部三峡库区生态环境重点实验室,重庆一400045;2．重庆旅游职业学院,重庆一409000;3．重庆巴蜀中学,重庆一400013;4．重庆市水利投资(集团)有限公司,重庆一401121)摘要:论文综述了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)的合成方法,包括共聚合法和化学改性法三共聚法主要包括非均相共聚法,均相共聚法,反相(微)乳液聚合法,胶束共聚合法,模板聚合法,无皂乳液聚合法,活性阴离子聚合法,超临界CO2介质法三此外,论文还对HAPAM的表征方法进行了综述,并对HAPAM的合成和表征方面的发展前景进行了展望三关键词:疏水缔合聚丙烯酰胺;合成;表征中图分类号:O633．22一一文献标志码:AResearch progress of synthesis and characterizationof hydrophobically associating polyacrylamideDAI Li1,ZHENG Huai-li1*,LIAO Yi1,YANG Lei2,LI Pei-wen3,LIAO Yong1,XUE Wen-wen1,YIN Hang4 (1．Key laboratory of the Three Gorges Reservoir Region's Eco-Environment,National Ministry of Education,Chongqing University,Chongqing400045,China;2．Chongqing Vocational Institute of Tourism,Chongqing409000,China;3．Bashu Middle School,Chongqing400013,China;4．Chongqing Water Investment GroupLtd,Chongqing401121,China)Abstract:Several preparation methods of hydrophobically associating polyacrylamide were reviewed in this paper,including copoly-merization and chemical modification method．Copolymerization method mainly includes heterogeneous polymerization,homogeneous polymerization,inverse microemultion polymerization,micellar copolymerization,soap-free emulsion polymerization,living anion pol-ymerization and polymerization in supercritical carbon dioxide．Characterizations of hydrophobically associating polyacrylamide were also summerized．Based on these reviews,future research prospect relating to its synthesis and characterization was proposed．Key words:hydrophobically associating polyacrylamide;synthesis;characterization聚丙烯酰胺(PAM)是一类用途非常广泛的高分子聚合物,因其侧链上含有酰胺基,容易形成氢键,使其具有良好的水溶性和很高的化学活性,并且可以通过接枝二交联和改性等方法得到多种衍生物[1-3],但是普通的PAM在抗盐二抗温和抗剪切性能等方面存在一定的局限性,应用受到了很大的限制[4,5]三在此基础上,研究者们提出了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)[6]三HAPAM是指在丙烯酰胺(AM)主链上带有少量疏水基团的一类新型水溶性聚合物,该类聚合物中的疏水基团由于相收稿日期:2013-10-23;修回日期:2014-01-23基金项目:国家自然科学基金项目(21177164)资助;中国青少年科技创新奖励基金资助;重庆市自然科学基金项目(CSTC2011BB7087)资助联系人简介:郑怀礼(1956-),男,博士,教授,博导,主要从事水处理剂的合成及应用二水资源保护及利用三E-mail:zhl@cqu．edu．cn 第5期戴一力,等:疏水缔合聚丙烯酰胺的合成和表征的研究进展互作用,使大分子链发生分子间或分子内的缔合,形成了可逆的物理网状结构,与传统的PAM水溶液相比,这种结构使HAPAM的水溶液具有独特的流体力学性质,表现出良好的增粘二耐盐和耐温性能以及抗剪切力,这些独特的性能使其在许多领域具有重要的应用前景[1,7-10]三1一HAPAM的合成方法由于疏水单体与水溶性单体AM的不相容性,使得HAPAM的聚合工艺非常复杂,其合成方法可以分为两大类:一类是使疏水单体与AM发生共聚反应的共聚合法,另一种则是以PAM或疏水聚合物为母体的化学改性法三1．1一共聚合法共聚合法是在一定的条件下,水溶性单体AM 和某种疏水单体通过共聚合反应,生成分子链上同时含有疏水基团和亲水基团共聚物的一种聚合方法三由于疏水单体的憎水性,要实现AM与疏水单体的共聚首先必须要解决这两类单体的混合问题,由混合方法的不同,共聚合法又分为以下几种:(1)非均相共聚非均相共聚法是利用机械搅拌使疏水单体以微细颗粒状态直接分散于水中与AM发生共聚的方法三这是最早提出的制备HAPAM的方法三Hill[11]等采用机械搅拌的方法使N-(4-乙基)苯基丙烯酰胺和AM 发生共聚,制得的聚合物在疏水单体含量低时,反应体系可以形成均相,但是其缔合行为不佳三当提高疏水单体含量时,得到的则是浑浊的溶液三由于此方法难以控制聚合物的组成和共聚效果,实验的重复性较差,因此现在基本上已经不再使用三(2)均相共聚均相共聚法即共溶剂法,是用某一单一溶剂或混合溶剂同时溶解亲水单体和疏水单体而实现共聚合的方法三该方法选用的单一溶剂或混合溶剂来代替水溶剂能够克服疏水单体不溶于水从而无法与水溶性单体共溶的缺点,采用的溶剂多为醇类或醚类三采用该方法共聚生成的聚合物往往会在其分子量未达到预期目标时就沉淀出来,同时有机溶剂的使用会带来较高的链转移作用,从而导致合成的HAPAM分子量不高三Ezzell[12]和Dowling[13]等的研究结果表明,均相共聚能使反应体系达到分子水平的分散,从而解决疏水单体与亲水单体不混溶的问题,但是反应中却会出现聚合物不溶于反应剂的现象,此外通过该方法制得的产品是无规聚合物,其在水溶液中的疏水缔合效应不明显三酒红芳[14]等分别采用了丙酮与水和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与水作为共溶剂体系,实现了AM和4-乙烯基吡啶的共聚合三李振泉[15]等则直接以DMF为共溶剂,把预先制备好的以羧基为端基的聚(N-异丙基丙烯酰胺)作为亲水的侧链,利用其羧端基和聚(4-乙烯基吡啶)疏水主链上的吡啶基团间的相互作用,在共溶剂中反应形成超分子两亲接枝聚合物体系,在上述体系中逐滴加入水可以使其通过自组装形成高分子囊泡三(3)反相(微)乳液聚合针对均相共聚法的特点,科研工作者对其进行了改进,提出了反相乳液聚合和反相微乳液聚合的方法三该方法使水溶性单体和油溶性单体在油包水(W/O)乳化剂的作用下,以有机物为连续相形成W/O微乳液,再以水溶性或油溶性引发剂引发聚合三采用油溶性引发剂易引入较多的疏水基团,并形成较长的疏水微嵌段[16]三该方法聚合反应速度快,得到的聚合物平均相对分子质量高,少量的油溶性单体合成的聚合物就可表现出明显的增粘性能,但是乳化剂的成本高,残留在聚合物中的乳化剂对其性能会带来负面影响三赵勇[17]等以丙烯酸十二烷基聚氧乙烯醚酯为疏水单体,采用反相微乳液法合成了HAPAM,实验结果显示其聚合物具有优越的耐盐和抗剪切性能三Lu[18]等通过测定的乳化剂二AM 水溶液和2-(二甲基丙烯酰氧基)乙基十六烷基二甲基溴化铵(DM16)的浊度和电导率获得一个拟三相图以确定适合的可聚合的反相微乳液区域,然后在此基础上采用合适投料比的AM和DM16通过反相微乳液液聚合合成了HAPAM三(4)胶束共聚合胶束共聚合法是目前制备HAPAM的一种常用方法,该方法是由Turner[19]等在乳液聚合的基础上提出并发展起来的三在亲水性单体水溶液中加入表面活性剂,疏水性单体则以混合胶束或增溶胶束的形式分散在连续相中,与亲水性单体发生水溶液共聚反应三在胶束共聚合体系中,水溶906化学研究与应用第26卷性的引发剂引发AM生成大分子链增长自由基,而生成的自由基则在胶束界面引发胶束内的疏水单体进行聚合,小段的疏水区段便引入到了亲水聚合物链上,此后,大分子自由基离开胶束与AM继续反应,当碰到另一个增溶胶束后便再次发生反应形成另一个疏水嵌段,以上步骤重复进行直至大分子自由基终止,反应得到的聚合物中疏水体在聚合物大分子链上呈微嵌段的方式分布[20]三胶束共聚合法的优点是可供选择的单体种类多,合成步骤简单,疏水单体共聚合效率高,缺点是后处理过程复杂,工业化成本较高[21]三郭浩鹏[22]等选用了AM和N,N-二正十二烷基丙烯酰胺为单体,在以表面活性单体2-丙烯酰胺基十二烷磺酸钠(NaAMC12S)为表面活性剂的情况下,进行胶束共聚合反应,制备出了含孪尾型丙烯酰胺的HAPAM三实验研究表明,由NaAMC12 S构建的胶束共聚合体系,很大程度上简化了实验操作,此外,进入共聚物主链的表面活性单体,增强了其疏水缔合性三Jiang[23]等在以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂构建的胶束共聚合体系中,实施了AM和辛基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯的胶束共聚合,制备了一种新型的疏水缔合水凝胶三该疏水缔合水凝胶展现了优越的物理韧性以及自我修复和成型的重组能力三Tuncaboylu[24]等则将AM与大的疏水单体甲基丙烯酸十八烷基酯和二十二烷基丙烯酸酯在SDS为表面活性剂的胶束溶液中进行三元共聚的胶束共聚合,并向反应液中添加NaCl,同样合成了一种具有自我修复性能和高韧性的水凝胶三(5)模板共聚合该方法是在聚合反应体系中加入一种大分子(即模板),单体在模板的相互作用下发生共聚合反应,在聚合物链上疏水体是以大嵌段的形式引入的,生成的共聚物具有很好的疏水缔合效果三Zhang[25]一等以聚烯丙基氯化铵为模板,AM为亲水单体,4-(2-丙烯酰氧乙氧基)苯甲酸为疏水单体,通过模板共聚合的方法合成了一种HAPAM三合成的聚合物因疏水缔合的影响表现出优越的增稠性能,其结构和由胶束共聚合合成得到的多嵌段结构类似三实验结果表明,模板共聚合为疏水缔合共聚物的制备提供了一个简单和可行的途径三Gong等[26]以通过季胺化合成的(2-丙烯酰氨基丙基)二甲基辛烷溴化铵为疏水单体,在聚丙烯酸为模板的存在下,采用反相细乳液的方法合成了阳离子HAPAM,并证明了有模板存在的情况下合成的聚合物的增稠能力和疏水缔合能力强于无模板的情况三(6)无皂乳液聚合无皂乳液聚合法即表面活性单体法,是针对胶束共聚合中添加的表面活性剂对聚合物溶液性质的影响以及后处理复杂等问题提出来的三无皂乳液聚合是直接采用具有双亲性的大分子单体,进行传统的自由基水溶液聚合的过程,反应无需加入乳化剂三该方法简化了反应条件,制得的HAPAM性能良好,后处理过程相对简单,但是目前研究中可供选择的表面活性单体不多三张旭峰[27]等采用一种合成的新型的表面活性单体二甲基十四烷基(2-丙烯酰胺基丙基)溴化铵,将其与AM在水溶液中自由基均相共聚得到了兼具离子基团和疏水基团的阳离子HAPAM三(7)活性阴离子聚合活性阴离子聚合法可以用于合成特定结构的嵌段聚合物二支化聚合物和末端带有官能团的聚合物,是合成结构可控嵌段共聚物的最有效方法[28,29]三采用该方法可以通过控制反应参数,可以使控制反应按照特定结构二特定聚合物分子量二特定分子量分布等方向进行三Zhang[30]等通过活性阴离子聚合法合成了一种亲水主链上含有少量疏水基团的两亲性聚合物苯乙烯接枝的1-乙氧基甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物三活性阴离子聚合法因操作条件苛刻,可供选择的单体种类少,所以应用不是很广泛三(8)超临界CO2介质法超临界CO2介质法即以超临界CO2作为分散介质,利用超临界CO2介质的油溶性特征将疏水单体溶解在其中,进一步利用共溶剂使得亲水单体AM在反应体系中均匀分散实现两种单体的共聚合,合成的聚合物因不溶于分散介质而逐渐从中沉淀析出[31-33]三超临界CO2介质法对单体的溶解度高,聚合反应易控制,聚合效率高,产物疏水性好三但是该方法的反应设备较其他方法略复杂,由于共聚物一般不溶于超临界CO2,可能会导致聚合物分子量较低三郑岚[34]等首次探讨了HA-PAM 在超临界CO2和超临界CO2+丙酮体系中的合成工艺,实验选用AM和含氟酯单体甲基丙烯016第5期戴一力,等:疏水缔合聚丙烯酰胺的合成和表征的研究进展酸十二氟庚酯在超临界CO2介质中进行共聚合反应,其研究结果表明丙酮的加入能够增强分散介质对单体的溶解能力,从而提高了单体的转化率和HAPAM的相对分子质量三1．2一化学改性法化学改性法是通过聚合物之间的化学反应,在亲水聚合物的链上引入疏水基团,或者是在疏水聚合物的链上引入大量的亲水基团来制备HA-PAM的一种方法三该方法可以直接以市场现有的聚合物作为原料,反应得到高相对分子质量的产物,但是反应是在高粘度的聚合物溶液中进行的,容易引起反应物混合不均匀,进而影响产品转化率和产品性能三Feng[35,36]等采用该方法,以二甲基亚砜为溶剂,叔丁醇钾为催化剂,使高相对分子质量的PAM和长链烷基溴发生反应,制备了含有不同烷基含量和不同烷基结构的HAPAM三通过测定水解前后分子量的实验结果表明,聚合物在水解过程中没有降解三2一HAPAM的表征方法聚合物的表征往往是对其结构和性能进行探讨和研究三HAPAM 因只有极少量的疏水结构被引入用于流变学控制,其疏水体含量的表征通常超出了传统聚合物表征的检测范围,研究中常用以下几种方法来探讨HAPAM的溶液性质及其疏水基团含量和微观结构三2．1一紫外吸收光谱法紫外吸收光谱法(UV)具有比较高的灵敏度和选择性,常用于定量分析聚合物中的低含量组分,但是UV主要反映的是分子中不饱和基团的性质,用其确定化合物的结构是困难的,需同其他光谱配合[37]三此外,UV还要求被测组分中必须含有紫外活性基团,所以该方法适用于含有苯环或者其他芳香基团的疏水基中,如N-(4-乙基苯基)丙烯酰胺[11,38]三当然也存在一些特例,如Volpert [38]等的研究指出,UV虽然可以对N-(4-乙基苯基)丙烯酰胺中的疏水基团进行分析,然而针对N-甲基-N-(4-乙基苯基)丙烯酰胺,因为聚合物中的甲基引起的UV吸收蓝移,导致其与PAM的UV 吸收相重叠,从而无法对疏水基团进行定量分析,但是可以通过与核磁共振氢谱配合对其进行分析测定三2．2一核磁共振谱法核磁共振谱法(NMR)是研究聚合物分子结构二构型构象和分子动态等的重要方法[39,40]三NMR分为氢谱1H-NMR和碳谱13C-NMR 三对核磁共振图谱的解析首先是要识别干扰峰和活泼峰等,从而推导聚合物可能含有的基团,并确定其结构三与氢谱1H-NMR相比,碳谱13C-NMR的化学位移范围较宽,可以给出不与氢相连的碳的吸收共振峰,但是其灵敏度降低,耦合较复杂[37]三Volp-ert[38]和Xue[41]等的研究表明,当疏水单体为长链烷基取代或者疏水单体含有两个端甲基时,通过对氢谱1H-NMR图的分析,可以利用端甲基上的氢和主链上亚甲基和次甲基的氢的面积,较准确地测定出疏水单体在聚合物中的含量三王桂霞[42]等则通过对AM和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(DMBAC)合成的阳离子型共聚物的碳谱13C-NMR图进行解析,分析了聚合物的主链序列结构,并证实了共聚物主链上的单体DMBAC主要以较长序列的形式分布,类似于微嵌段结构三2．3一荧光光谱荧光光谱分析法常用于研究和表征高分子在溶液中的微观结构,该方法可以根据荧光强度的变化,或者是荧光基团在荧光光发射峰位置来分析研究高分子链的构象变化或微观聚集状态变化三芘分子作为一种非常疏水的非极性分子,常被选作荧光探针,可以以HAPAM在溶液中通过疏水缔合生成的疏水微区为研究对象,考察芘在疏水微区中的变化,来研究HAPAM在水溶液中的疏水缔合行为三陈洪[43]等采用芘的荧光光谱,对HAPAM在水溶液中的聚集行为进行研究,指出HAPAM通过分子间缔合形成一种超分子聚集体,这种超分子聚集体再进一步作用而形成布满整个溶液空间的网络结构,从而表现出显著的粘度行为三王晨[44]等则通过芘的荧光光谱对聚合物动态流变性进行了研究,并测定了表面活性剂的临界胶束聚合浓度及其在反应液中胶束聚集数三Zhao[45]等采用该方法分析了各分子间的疏水缔合反应三2．4一动力学模拟计算机模拟现在已经成为研究复杂大分子体系性质和相行为的分析方法之一,它可以方便地探讨分子构型对其性质的影响,并且还可以给出聚合物的分子链体相行为的微观信息三王慧厦[46]116化学研究与应用第26卷等采用分子动力学模拟研究了不同疏水单体合成的HAPAM对其耐盐性的影响以及聚合物的微观结构和特性黏数之间的关系三袁瑞[47]等则提出耗散颗粒动力学来模拟研究聚合物的浓度二聚合方式二疏水缔合程度等对HAPAM相行为的影响,从分子水平上给出了聚合物分子构型对聚合物相行为的影响机理,为实际应用中聚合物的单体选择等提供了理论指导三此外,红外吸收光谱[22,27,48,49],电镜扫描[45,49-51],差热热重分析[42,52-54],元素分析[27,51-53],光散射[44,49,55,56]等也是表征和分析HAPAM的重要方法三3一展一望HAPAM因具有独特的流变性能二耐盐二增粘和抗剪切性能等而越来越受到研究者的重视三性能良好的HAPAM产品应具有良好的增粘二耐温二耐盐和抗剪切特性,并同时具有良好的溶解性三虽然目前相关的研究取得了很大进展,并且在石油工业二污水污泥处理以及涂料工业等领域得到了广泛的应用,但是仍有许多问题需要进行进一步的研究三针对合成方法,还需要在疏水单体的选择二进一步增加HAPAM的疏水缔合能力以及降低成本等方面做深入的研究,此外,单一的聚合方法的应用可能会因自己的缺点而受到限制,可以通过将两种或多种聚合方法相结合,来弥补各自的不足,制备新的HAPAM三而HAPAM因引入了疏水单体,其结构不同于传统的PAM,且聚合物中的疏水单体含量较少,其表征通常超出了传统PAM表征的检测限,需要研究新的表征方法或多种方法配合进行分析等三相信随着人们对其结构和性能的更深入的研究,疏水缔合型水溶性聚合物将用于越来越多的领域三参考文献:[1]方道斌,郭睿威,哈润华,等.丙烯酰胺聚合物[M].北京:化学工业出版社,2006.[2]卢伟,郑怀礼,马江雅,等.阳离子聚丙烯酰胺的聚合方法研究进展[J].化学研究与应用,2013,25(5):609-613.[3]张鹏,郑怀礼,邓晓莉,等.混凝法去除水体中邻苯二甲酸二甲酯[J].土木建筑与环境工程,2011,33(4):157-161.[4]Tam K C,Farmer M L,Jenkins R D,et al.Rheological properties of hydrophobically modified alkali-soluble poly-mers effects of ethylene–oxide chain length[J].J Pol-ymer Sci Pol Phys,1998,36(13):2275-2290. [5]郑怀礼,王薇,蒋绍阶,等.阳离子聚丙烯酰胺的反相乳液聚合[J].重庆大学学报,2011,34(7):96-101. [6]Evani S,Rose G D.Water soluble hydrophobe association of polymers[J].Polym Mater Sci Eng,1987,57:477-481.[7]Tsitsilianis C,Iliopoulos I,Ducouret G.An associative polyelectrolyte end-capped with short polystyrene chains. Synthesis and rheological behavior[J].Macromolecules, 2000,33(8):2936-2943.[8]戴玉华,吴飞鹏,李妙贞,等.新型缔合聚合物P(AM/ POEA)溶液的流变性质[J].高分子材料科学与工程, 2005,21(3):121-124.[9]Zheng H,Sun Y,Zhu C,et al.UV-initiated polymerization of hydrophobically associating cationic flocculants:Synthe-sis,characterization,and dewatering properties[J].Chem Eng J,2013,234(0):318-326.[10]Xiaowu Y,Yiding S,Peizhi L.Solution properties of an-ionic hydrophobic association polyacrylamide modified with fluorinated acrylate[J].J Polym Res,2010,17(4): 601-606.[11]Hill A,Candau F,Selb J.Aqueous solution properties of hydrophobically associating copolymers[J].Prog Colloid Polym Sci,1991,84:61-65.[12]Ezzell S A,McCormick C L.Water-soluble copolymers.39.Synthesis and solution properties of associative acryl-amido copolymers with pyrenesulfonamide fluorescence labels[J].Macromolecules,1992,25(7):1881-1886.[13]Dowling K C,Thomas J.A novel micellar synthesis and photophysical characterization of water-soluble acrylam-ide-styrene block copolymers[J].Macromolecules,1990, 23(4):1059-1064.[14]酒红芳,高保娇,曹霞.4-乙烯基吡啶与丙烯酰胺共聚合的研究[J].高分子学报,2002,(4):438-442. [15]李振泉,钱健,曹绪龙,等.利用超分子接枝聚合物体系制备具有pH响应能力的高分子囊泡及其在药物控制释放方面的应用[J].化学学报,2010,68(2): 181-186.[16]M P,J C,J S.Synthesis in inverse emulsion and associa-ting behavior of hydrophobically modified polyacrylam-ides[J].J Appl Polym Sci,2004,91:916-924. [17]赵勇,何炳林,哈润华.反相微乳液中疏水缔合型聚丙216第5期戴一力,等:疏水缔合聚丙烯酰胺的合成和表征的研究进展烯酰胺的合成及其性能研究[J].高分子学报,2000, (5):550-553.[18]Lu H,Feng Y.Study on associative polymerizable inverse microemulsion[J].J Macromol Sci A,2008,45(5):372-380.[19]Turner S R,Siano D B,Bock /doc/b731d1bd8e9951e79a89270b.html : 4520182,1985.[20]Hill A,Candau F,Selb J.Properties of hydrophobically associating polyacrylamides:influence of the method ofsynthesis[J].Macromolecules,1993,26(17):4521-4532.[21]Wever D A Z,Picchioni F,Broekhuis A A.Polymers for enhanced oil recovery:a paradigm for structure–prop-erty relationship in aqueous solution[J].Prog Polym Sci,2011,36(11):1558-1628.[22]郭浩鹏,高保娇,章艳,等.含孪尾型丙烯酰胺的HA-PAM在新胶束聚合体系中的制备及其疏水缔合性[J].功能高分子学报,2008,21(2):117-22. [23]Jiang G,Liu C,Liu X,et /doc/b731d1bd8e9951e79a89270b.html work structure and com-positional effects on tensile mechanical properties of hy-drophobic association hydrogels with high mechanical strength[J].Polymer,2010,51(6):1507-1515.[24]Tuncaboylu D C,Sari M,Oppermann W,et al.Tough and self-healing hydrogels formed via hydrophobic interac-tions[J].Macromolecules,2011,44(12):4997-5005.[25]Zhang Y X,Wu F P,Li M Z,et al.Novel approach to synthesizing hydrophobically associating copolymer using template copolymerization:The synthesis and behaviors of acrylamide and4-(9-propenoyloxyethoxy)benzoic acid copolymer[J].J Phys Chem B,2005,109(47):22250-22255.[26]Gong L X,Zhang X F.A new approach to the synthesis of hydrophobically associating polyacrylamide via the in-verse miniemulsion polymerization in the presence of template[J].Express Polym Lett,2009,3(12):778-787.[27]张旭锋,吴文辉.兼有离子和疏水缔合两种结构特性的聚丙烯酰胺的缔合性能[J].化工学报,2009,60 (6):1593-1599.[28]Hadjichristidis N,Pispas S,Floudas G.Block copoly-mers:synthetic strategies,physical properties,and appli-cations[M].John Wiley&Sons,2003.[29]Hadjichristidis N,Iatrou H,Pitsikalis M,et al.Macromo-lecular architectures by living and controlled/living poly-merizations[J].Prog Polym Sci,2006,31(12):1068-1132.[30]Zhang H,Ruckenstein E.One-pot,three-step synthesis of amphiphilic comblike copolymers with hydrophilic back-bone and hydrophobic side chains[J].Macromolecules,2000,33(3):814-819.[31]何涛,胡红旗,陈鸣才,等.超临界二氧化碳高分子化学中的绿色介质[J].功能高分子学报,2003,16 (2):281-286.[32]何涛,余林梁,陈鸣才,等.超临界CO2中共溶剂对丙烯酰胺聚合的影响[J].高分子材料科学与工程, 2005,21(1):92-94.[33]Zheng L,Wang Y,Dang Y.Synthesis of hydrophobic modified polyacrylamide functional materials in supercrit-ical CO2[J].Adv Mater Res,2012,535:1171-1175.[34]郑岚,郑玉辉,郗小明,等.超临界二氧化碳中改性聚丙烯酰胺的合成[J].西北大学学报:自然科学版, 2007,38(2):233-236.[35]Feng Y J,Billon L,Grassl B,et al.Hydrophobically asso-ciating polyacrylamides and their partially hydrolyzed de-rivatives prepared by post-modification.1.Synthesis and characterization[J].Polymer,2002,43(7):2055-2064.[36]Feng Y J,Billon L,Grassl B,et al.Hydrophobically asso-ciating polyacrylamides and their partially hydrolyzed de-rivatives prepared by post-modification.2.Properties of non-hydrolyzed polymers in pure water and brine[J].Polymer,2005,46(22):9283-9295.[37]孟令芝,龚淑玲,何永炳.有机波谱分析[M].武汉:武汉大学出版社,2009.[38]Volpert E,Selb J,Candau F.Influence of the hydrophobe structure on composition,microstructure,and rheology in associating polyacrylamides prepared by micellar copoly-merization[J].Macromolecules,1996,29(5):1452-1463.[39]D BE.High resolution NMR:theory and chemical appli-cations,3rd ed[M].New York:Academic Press,1999.[40]高汉宾,张振芳.核磁共振原理与实验方法[M].武汉:武汉大学出版社,2008.[41]Xue W,Hamley I W,Castelletto V,et al.Synthesis and characterization of hydrophobically modified polyacrylam-ides and some observations on rheological properties[J].Eur Polym J,2004,40(1):47-56.[42]王桂霞,李万刚,张玉玺,等.阳离子型共聚物AM/ DMBAC疏水微嵌段结构的分析[J].高分子学报, 2010,(4):435-441.[43]陈洪,叶仲斌,韩利娟,等.疏水改性聚丙烯酰胺的荧光研究[J].化学通报,2006,(1):26-30. [44]王晨,李小瑞,沈一丁,等.离子型表面活性剂与疏水缔合聚丙烯酰胺的相互作用[J].功能材料,2012,43 (23):3316-3321.[45]Zhao Y,Zhou J,Xu X,et al.Synthesis and characteriza-tion of a series of modified polyacrylamide[J].Colloid316化学研究与应用第26卷Polym Sci,2009,287(2):237-241.[46]王惠厦,姚林,丁彬,等.疏水改性聚丙烯酰胺溶液的分子模拟[J].高等学校化学学报,2013,34(5):1295-1302.[47]袁瑞,李英,方洪波,等.部分水解的疏水改性聚丙烯酰胺分子构型与体相行为的关系[J].物理化学学报, 2013,29(4):706-714.[48]郭浩鹏,高保娇,杨莹.疏水缔合聚丙烯酰胺在表面活性单体胶束溶液中的制备及其流变特性[J].高分子学报,2008,(5):416-423.[49]李美蓉,曲彩霞,刘坤,等.疏水缔合聚丙烯酰胺的结构表征及其缔合作用[J].石油学报:石油加工,2013, 29(3):513-518.[50]陈庆芬,武玉民,毕建美,等.水分散型阳离子聚丙烯酰胺的合成与应用[J].高分子材料科学与工程, 2008,24(3):75-77.[51]Pal S,Ghorai S,Dash M K,et al.Flocculation properties of polyacrylamide grafted carboxymethyl guar gum(CMG-g-PAM)synthesised by conventional and microwave as-sisted method[J].J Hazard Mater,2011,192(3):1580-1588.[52]钟传蓉,黄荣华,张熙,等.AM-STD-NaAMPS三元疏水缔合共聚物的表征及耐热性能[J].高分子材料科学与工程,2003,19(6):126-130.[53]Zhong C,Huang R,Xu J.Characterization,solution be-havior,and microstructure of a hydrophobically associa-ting nonionic copolymer[J].J Solution Chem,2008,37 (9):1227-1243.[54]Zhong C,Luo P,Ye Z,et al.Characterization and Solution Properties of a Novel Water-soluble Terpolymer For En-hanced Oil Recovery[J].Polym Bull,2009,62(1):79-89.[55]郭睿威,宁海宾,戚桂村,等.疏水改性聚丙烯酰胺的胶束聚合法制备及表征研究进展[J].化工进展, 2006,25(1):25-30.[56]Che Y-J,Tan Y,Cao J,et al.Synthesis and properties of hydrophobically modified acrylamide-based polysulfobe-taines[J].Polym Bull,2011,66(1):17-35.(责任编辑一李一方)416疏水缔合聚丙烯酰胺的合成和表征的研究进展作者：戴力，郑怀礼，廖熠，杨蕾，李培文，廖勇，薛文文，尹航， DAI Li， ZHENG Huai-li， LIAO Yi， YANG Lei， LI Pei-wen，LIAO Yong， XUE Wen-wen， YINHang作者单位：戴力,郑怀礼,廖熠,廖勇,薛文文,DAI Li,ZHENG Huai-li,LIAO Yi,LIAO Yong,XUE Wen-wen(重庆大学教育部三峡库区生态环。
疏水缔合两性聚丙烯酰胺的合成与性能研究_辜兴悦
乳液聚合产物性能的研究，如 Grassl 等
［5 ］
的耐温耐盐性质研究。
* 联系人 liruihai@ scu. edu. cn 作者简介： 辜兴悦，女，硕士研究生，主要研究方向高分子材料 。guxingyue11@ 163. com
－1 分辨率为 4 cm ，其扫描次数为 128 次，测定聚合物 红外光谱。
式中，t p － 聚合物溶液的流出时间， s； t s － 纯溶剂的 流出时间，s。 1. 4. 4 聚合物耐温性能测试 聚合物溶解于溶剂中利用 Brookfield 黏度计对聚 合物溶液的耐温性能进行研究。聚合物在溶液中，质 量浓度设定为 3 g / L，在不同温度下老化 48 h 后测定 （ 30. 0 ± 0. 1 ） ℃ 下剪切黏度，老化后剪切黏度与老化 前剪切黏度比值为黏度保留率。
反相乳液聚合以其散热好、反应快、产物摩尔质 量高且副反应少等优点正逐步取代水溶液聚合成为聚 ［1 ］ 丙烯酰胺类产品合成的一种重要的方式 。 反相乳 液聚合为水溶性单体提供了一个制备高分子质量且高 ［2 ］ 聚合速 率 的 聚 合 方 法 。 ISSAKATIME 课 题 组 采 用 HPLC 法着重研究了聚丙烯酰胺反相乳液聚合的动力 学，并初步探讨了反相乳液聚合所得的阳离子聚丙烯 ［3 ］ ［4 ］ 酰胺与商业产品的黏度对比 。 Benda 等 主要研究 了离子型和非离子型聚丙烯酰胺的聚合反应动力学并 以此推测了聚丙烯酰胺反相乳液聚合的聚合机理 。目
前已经有很多学者对反相乳液聚合进行了大量研究 ， 但这些研究多注重于聚合反应动力学的研究以及聚合 反应因素对其影响的研究，仅有极少数的研究注重于 研究了一种 两性疏水单体改性的聚丙稀酰胺的缔合行为 。 本文中引入强疏水单体苯乙烯、实验室自制两性 2 － （ N － 甲基丙烯酰胺基 ） － 乙基二甲基铵 单体 3 － ［
中国石油大学-聚丙烯酰胺的合成与水解
中国石油大学 油田化学 实验报告实验日期: 成绩:班级:学号: 姓名: 教师: 同组者: 聚丙烯酰胺的合成与水解一、实验目的1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。
2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。
二、实验原理聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成（温度50~80℃，pH 为6~7）:---−−−−−→−-n O S NH H C CH H C nCH ][丨2)（2丨28224 CONH 2 CONH 2由于反应过程中无新的低分子物质产生，所以高分子的化学组成与起始单体相同，因此这一合成反应属于加聚反应。
随着加聚反应的进行，分子链增长。
当分子量增长到一定程度时，即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构，使溶液的粘度明显增加。
聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺。
----------→++--z y x n H C CH H C CH H C CH zNaOH O yH H C CH ][][][][丨2丨2丨22丨2CONH2 CONH 2 COOH COONa↑++3)（NH z y随着水解反应的进行，有氨放出并产生带负电的链节。
由于带负电的链节相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加。
影响聚丙烯酰胺溶液粘度有以下几个因素：溶液中聚丙烯酰胺的质量分数、温度、剪切速率。
三、仪器与药品1.仪器电子天平，恒温水浴锅，量筒，烧杯，搅拌棒，药匙，Brookfield 粘度计。
2.药品丙烯酰胺，10%NaOH 溶液，10%过硫酸铵溶液，蒸馏水。
四、实验步骤1.聚丙稀铣胺的加聚反应（1）用电子天平称取烧杯和搅拌棒的质量。
然后在烧杯中加入4.0g丙烯酰胺和40.0g水，配成10%的丙烯酰胺溶液。
（2）在恒温水浴中，将10%丙烯酰胺加热到80℃，然后加入35滴左右10%过硫酸铵溶液，引发丙烯酰胺加聚。
（3）在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化。
正交实验优化PAM水凝胶水解工艺
Ｆ ｅ ｎ ｇ Ｑ ｉ ａ ｏ Ｗａ ｎ ｇ Ｍｉ ｎ ｇ Ｘ ｕ Ｄ ｏ ｎ ｇ ｗ ｅ ｉ
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ｏ ｆ
以饱 和溶胀率 为指标 ， 采 用正交设计 的方法对水 解温度 、 水解度 、 水 解时 间等因素进 行 了研究 ， 通过 实验 ， 确定 了聚丙 烯酰胺最佳 的水解 工艺条件为 ： 水解温度 ： ８ ０ ％； 水解度 ： ７ ０ ％； 水 解 时间 ： ６ ｈ ； 乙醇 ： 水（ 体积 ）＝１ ： １ 。此 时 ， 水凝 胶 的
饱和溶胀率可 以高达 ７ ０ ７ ｒ ／ｇ 。
关键词 聚丙烯 酰胺水 凝胶
正交试 验
水解
饱和溶胀率
Ｏｒ ｔ ｈｏ ｇ ｏ ｎ ａ ｌ Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ Ｏｐ ｉｍ ｉ ｔ ｚ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ
ｏ ｆ Ｈｙ ｄｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ＰＡＭ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｌ ｓ
ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｙ ａ ｃ ｒ ｙ ｌ ａ ｍｉ ｄ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｌ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ Ｍ 水 凝 胶 水 解 工 艺
基于正交实验法优化制备疏水聚丙烯及性能
基于正交实验法优化制备疏水聚丙烯及性能朱盛莲;冷超群;陈然;周昌林;汪磊【期刊名称】《精细化工》【年(卷),期】2024(41)3【摘要】以1,3,5-三甲基-1,3,5-(三氟丙基)环三硅氧烷(D3F)、八甲基环四硅氧烷(D_(4))、四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D_(4)Vi)为原料,开环聚合得到乙烯基封端聚硅氧烷(FSI);随后,通过自由基聚合方式将全氟己基乙烯(TE-6)接枝到FSI上,合成了含氟聚硅氧烷(FSI-F)。
采用NMR、GPC、FTIR表征了FSI-F的结构与相对分子质量。
以FSI-F为疏水改性材料、注塑级聚丙烯(PP)为基材、正十六烷基三甲氧基硅烷(Dynasylan 9116)为相容性改性剂,通过熔融共混制得了FSI-F/PP复合材料。
采用正交实验法优化了FSI-F质量分数、TE-6与D_(4)Vi物质的量比、Dynasylan9116质量分数对FSI-F/PP复合材料的疏水、疏油、力学性能的影响;通过SEM、AFM和TG-DSC揭示了FSI-F/PP复合材料形貌与热学性能与其综合性能的内在联系。
结果表明,当n(D_(4)Vi)∶n(TE-6)=1∶2、FSI-F质量分数为6%、Dynasylan 9116质量分数为2%时,FSI-F/PP复合材料的疏水角、疏油角、拉伸强度和断裂伸长率分别为130.4°、52.8°、37.56 MPa、1125.67%,有望应用于自清洁、管道减阻等领域。
【总页数】9页(P588-596)【作者】朱盛莲;冷超群;陈然;周昌林;汪磊【作者单位】三峡大学材料与化工学院;湖北三峡实验室;湖北宜化新材料科技有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ324【相关文献】1.正交实验设计方法优化膜蒸馏用聚丙烯平板疏水微孔膜的制备条件2.基于正交实验法提高省煤器灰斗飞灰捕集性能的优化设计3.基于正交实验法的ZnO薄膜电池制备与光电性能研究-Ca、Co取代对M型Sr铁氧体性能的影响:基于正交实验法的主配方优化5.基于正交实验法优化从栀子黄色素中制备藏红花酸的工艺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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在碱性介质中, 水解比较容易, 酰胺在亲核试 剂 OH - 攻击下, 形成四面体中间产物, 由于酰胺 基上的 C N 键不易断裂, 所以正四面体中间产 物的分解( K1) 是反应的控制步骤。
胶体水解的过程可分两步进行: 首先水解剂 分子必须透过胶体粒子表面的乳化剂膜, 进入被 水溶胀着的聚合物粒子内部, 然后借助强碱, 在高 温下, 经一定时间, 将大分子上的酰胺基部分水解 为羧基[ 6] 。根据这个原理, 水解过程主要与水解 剂及其形态、pH 值、温度、时间等因素有关。
称取一定量粉碎后的胶体, 与含有水解剂、助 溶剂的水溶液混合, 水解剂按产品水解度为 25% 加入, 将反应器密闭, 在恒温干燥箱中进行不同条 件下的实验[ 3] 。水解后测定其特性黏数; 用去离 子水配成质量浓度为 3 000 mg/ L 的溶液, 测量其 表观黏度; 电导法测定溶解时间[ 4] 。
Abstract: Hydrophobic associative polyacrylamide were used as an oil displacement agent in oilf ields, t he requirements of its polymers w ere also improved In t his paper, based on special molecular st ruct ure of t he solut ion and it s special st ruct ure, an ort hogonal test of the post hydrolysis process of hydrophobic associat ion polyacrylam ide w as designed t o regulate all factors of post hy drolysis process and im prove t he solubility of polym er and viscosit y of t he solut ion w hich can meet t he demands of t he oilf ields Polymer solubility, v iscosity and intrinsic viscosit y w ere t aken into consideration and the t ypes of hy drolyt ic agent , hydrolyt ic temperature, hydrolytic t ime and t he w at er qualit y were select ed based on orthogonal test T he result s showed that the best condit ions for the posthydrolysis process were: hydrolyt ic agent is t he mix ture of Na2CO3/ NaOH, hydroly tic time is 3 h, hydrolyt ic temperature is 90 , and w at er is 60 g Key words: hydrophobic associat ive; post hydrolysis; cross- linking ; deg radation
据文献报导, 聚丙烯酰胺类聚合物的稀溶液 在高于 60 时就易于发生降解, 但本文研究的是 胶体, 在研究温度范围内, 分子仍处于冻结状态, 不会发生稀溶液状态下大分子间的移动。相反, 在浓溶液状态下的交联反应则是主要矛盾, 加入 助溶剂可避免交联反应的发生。水解反应在常温 下进行得很慢。为加快反应, 需要对反应体系进 行加热。故选取 80、90、100 三个水平进行分 析[ 9] 。 2 2 5 水解时间的选择
68海洋石油2源自09 年 3 月等流度控制剂[ 1] 。 水解度对于疏水缔合型聚丙烯酰胺来说是一
个重要的参数, 调节其水解度可以改善聚合物的 溶解性; 同时, 由于在水溶液中, 溶液的黏度是由 疏水基团相互缔合以及负电离子基团的静电排斥 共同作用, 因此水解度的调节可以改善其溶液的 黏度; 另外, 调节水解度对疏水缔合型聚丙烯酰胺 水溶 液的抗老化时间、抗盐 性均有很大的影响。 不同水解度的疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成路线 主要有三种方法: 共聚后水解法、共聚共水解法和 共聚法[ 2] 。后水解法虽 然比其它路线 多了一步 水解步骤, 但该工艺未在聚合反应溶液里添加大 量其它物质, 避免了一些杂质的带入, 提高产品的 分子量需控制的因素相对少一些, 聚合反应重现 性好, 分子量稳定, 并且易得到高分子量, 因而此 法备受关注。本文主要研究了疏水缔合型聚丙烯 酰胺后水解工艺的水解温度、水解时间等因素对 后水解法水解制备阴离子型疏水缔合聚丙烯酰胺 的影响, 并通过采用正交设计试验, 优选出最佳的 后水解工艺条件。
基金项目: 国家 863 项目子课题 海上注聚提高采收率及配套技术( 2001AA 602014- 3) 部分研究内容 收稿日期: 2008- 09- 18; 改回日期: 2008- 10- 24 作者简介: 王鹤( 1983 ) , 男, 西南石油大学在读硕士研究生, 从事油田三采领域研究。E-mail: wanghe071598@ sina com。
随反应的进行, 大分子链上 CO O- 基团数目 增加, 分子的流体力学体积随水解时间的延长而 增大。然而水解时间过长, 大分子链也同样发生 降解, 使相对分子质量降低。故选取 2、3、4 h 三 个水平。 2 2 6 正交实验结果
在实验过程中, 水解的同时还会发生交联、降 解两种副反应。实验过程中发生的这三种化学反 应对缔合聚合物的溶解性及溶液黏度影响很大, 下面是对交联、降解及水解的影响分析: 水解, 随 着水解剂碱性的增强, 水解时间的增长, 水解温度 的升高, 水解的程度会越来越大。随着水解程度 的增大, 分子链变得更舒展, 特性黏数会增大, 溶 解性变好; 交联, 随着碱性的增强, 时间的增长, 温 度的升高, 交联作用会逐渐增强。交联程度增大, 特性黏数增大, 溶解性变差; 降解, 本实验是用胶 体水解, 由于此时分子处于冻结状 态, 相对较稳 定, 且实验是在用密封袋封闭的条件下进行的, 所 以降解的程度不会太明显。温度对降解的影响最 明显, 所以主要从温度方面考虑降解的影响。温 度升高, 降解会越来越严重, 分子链的断链严重, 特性黏数降低, 但这对溶解有利[ 7] 。
本实验研究的疏水缔合型聚丙烯酰胺, 其本 身的分子结构及其溶液的结构与聚丙烯酰胺相比
均有本质的不同。故不能像聚丙烯酰胺一样单纯
第 29 卷 第 1 期
王鹤, 等 疏水缔合型聚丙 烯酰胺后水解工艺的正交试验研究
69
研究各因素与特性黏数的关系来确定最佳水解条 件。本实验研究了各因素与特性黏数、溶解时间 以及表观黏度的关系, 综合考虑这三个方面来确 定最佳水解条件。 2 2 正交实验 2 2 1 水解剂形态的选择
2 结果与讨论
2 1 机理与过程分析 在碱性条件下, 酰胺基与碱发生水解反应:
CH CH2 CH
+ H O-
CH CH 2 CH + NH3
CO NH 2 CON H2
CO NH2 CO O-
由于邻近基团的影响, 产物的理论水解度最 高只能达到 70% [ 5] 。该反应实际上是一个亲核 取代反应, 其反应机理为:
( 1 T he Gr aduate School of Southwest Petroleum Univ er sity , Chengdu 610500; 2 S tate Key L abor ator y of Oil and Gas Reser voir Geology and Ex p loitation Southw est Petr oleum Univer sity , Chendu 610500)
海洋石油
第 29 卷 第 1 期
O FFSHORE OIL
67
文章编号: 1008- 2336( 2009) 01- 0067- 05
疏水缔合型聚丙烯酰胺后水解工艺的正交试验研究
王 鹤1, 郭拥军2, 冯茹森2, 孙怀宇2, 柳建新1, 付 俊1
( 1 西南石 油大学研究生院, 四川成都 610500; 2 油气藏地质及开发工程 国家重点实验室 西南石油大学, 四川成都 610500)
聚丙烯酰胺类聚合物的水解是指在碱性条件 下分子中的酰胺基转化成羧基的过程。由于是大 分子反应, 分子中只有部分酰胺基转化成羧基, 水 解后羧基链节占整个分子链的摩尔分数称为水解 度( degree of hydrolysis) 。油田 上驱油用 聚合物 的水解度一般为 25% 左右, 所以本文就以水解度 为 25% 的理论值计算出各个水解剂的加量, 参考 大量文献, 加水量选为 100 g 胶体中加入 50 g 水, 在后面最佳加水量的确定实验中会确定出最佳加 水量。 2 2 4 水解温度的选择
1 实验部分
1 1 主要实验原料 疏水缔合型聚丙烯酰胺胶体( 自制, 固含量
16 4% ) ; 去离子水; 氢氧化钠, 碳酸钠, 甲酰胺, 甲 酸钠, OP- 10, 尿素, 均为分析纯; 0 1 mol/ L 盐酸 标准溶液。 1 2 主要仪器
Brookfield LV DV- 黏度计, S312 型数显恒 速搅拌器, 电热恒温水浴锅( 0~ 100 ) , 恒温干 燥箱( 室温~ 300 ) , JJ5000 型精密电子天平( 感 量 0 1 g) , EC- 215 型台 式电导率仪, H I76303 型 含温度传感 器的四环铂金电极, 乌 氏黏度计, 50 mL 酸式滴定管, 10 mL 移液管。 1 3 实验步骤
颗粒以及粉碎的水解剂, 由于水解剂与胶体 不能混合均匀, 导致水解不均, 同时颗粒难以扩散 至胶体颗粒的内部, 导致溶解性较差。因此, 实验 采用把水解剂配成溶液水解。 2 2 2 水解剂种类的选择