孫玉海, 楊景輝, 李永鵬, 馮雷雷, 王 娟, 潘 磊, 潘明鳳
(1中國(guó)石化勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院 2中國(guó)石化勝利油田東勝分公司 3山東寶莫生物化工股份有限公司)
目前的國(guó)內(nèi)稠化劑產(chǎn)品多表現(xiàn)出抗剪切性差、增黏能力弱、耐溫耐酸性較差[9-11]等缺陷,迫切需要對(duì)稠化劑進(jìn)行深入研究。因此,本文分別采用不同類型的陽離子單體與丙烯酰胺共聚制備出酸化用陽離子稠化劑,并研究單體類型對(duì)其增黏性、熱穩(wěn)定性和抗剪切性的影響,對(duì)其下步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
試劑:甲基丙烯酰丙基三甲基氯化銨(MAPTAC),AR;甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC),AR;丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC),AR;丙烯酰胺(AM),AR;丙烯酸二甲胺基乙酯(DA),AR;過硫酸鉀(KPS),AR;亞硫酸氫鈉(SS),AR;偶氮二異丁腈(AIBN),AR;去離子水。
儀器:4口反應(yīng)燒瓶、恒溫水浴、恒溫干燥箱、電子天平、烏氏黏度計(jì)和六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)。
陽離子單體以MAPTAC為例,按比例將AM、MAPTAC、DA、尿素、AIBN和去離子水加入到4口燒瓶中。20℃恒溫,通氮除氧30 min。按設(shè)計(jì)量加入KPS和SS,30 min后開始聚合,繼續(xù)通氮?dú)?5 min,4 h后反應(yīng)結(jié)束。制得稠化劑的膠體。經(jīng)過造粒,烘干,得到陽離子稠化劑MAP-1。
參照上述聚合條件,分別以DMC和DAC為陽離子單體,制備出了DM-1和DA-1兩種稠化劑。
根據(jù) GB/T 12005.1-1989《聚丙烯酰胺特性黏數(shù)測(cè)定方法》,采用稀釋外推法,在30℃±0.5℃,1 mol/L的NaCl水溶液條件下,用烏氏黏度計(jì)測(cè)定聚合物的特性黏數(shù)。
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,中國(guó)年輕人的思想道德建設(shè)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。青少年在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)文化的過程中,可以從古人先進(jìn)的思想文化中汲取先進(jìn)的知識(shí)完善自己的知識(shí)系統(tǒng)。當(dāng)代社會(huì),青少年的學(xué)業(yè)壓力過大,忽略了對(duì)自身思想道德和價(jià)值取向的建設(shè)。接受傳統(tǒng)文化的教育與熏陶,不僅可以開拓視野,增加知識(shí)面,在豐富青少年精神內(nèi)涵的同時(shí)也提高了思想境界。
根據(jù) SY/T 6214-1996《酸液稠化劑的評(píng)價(jià)方法》評(píng)價(jià),用濃度為20%的鹽酸分別配制不同濃度的MAP-1、DM-1和DA-1溶液進(jìn)行性能研究。
固定各共聚單體的投料量,其中MAPTAC的質(zhì)量投料比為30.0%,AM的質(zhì)量投料比為70.0%,單體原料總的固含量為25.0%,聚合反應(yīng)時(shí)控制引發(fā)溫度為20℃,反應(yīng)時(shí)間為4 h。
1.1 引發(fā)劑用量
從圖1中看出,隨著引發(fā)劑用量的增加,產(chǎn)物的特性黏數(shù)值減小,說明樣品分子量也減小。這是因?yàn)殡S著引發(fā)劑用量的增加,聚合反應(yīng)初期生成的初級(jí)自由基數(shù)目增多,導(dǎo)致自由基相互碰撞的幾率增大,鏈終止的機(jī)會(huì)增多,使得聚合產(chǎn)物分子鏈變短,特性黏度降低,因而使得產(chǎn)物分子量下降。
圖1 引發(fā)劑用量對(duì)稠化劑特性黏數(shù)的影響
1.2 溫度的影響
從圖2中看出,隨著聚合反應(yīng)溫度的上升,聚合所得產(chǎn)物的特性黏數(shù)值減小,產(chǎn)品分子量也減小。
圖2 聚合反應(yīng)溫度對(duì)稠化劑特性黏數(shù)的影響
1.3 固含量對(duì)聚合的影晌
固定反應(yīng)溫度為20℃,固定引發(fā)劑的用量;通過改變單體的固含量(單體的總濃度)來考察對(duì)所得產(chǎn)物分子量的影響。結(jié)果如表1。
表1 固含量對(duì)特性黏數(shù)的影響
結(jié)果表明,隨單體濃度的增加,產(chǎn)品特性黏數(shù)呈上升趨勢(shì)。但是,當(dāng)單體濃度超過35%后,產(chǎn)品水溶性開始變差,單體濃度為45%時(shí)體系發(fā)生交聯(lián),產(chǎn)品完全不溶解。
參照上述聚合條件,成功制備出了分子量為400×104左右、帶有不同陽離子單體的系列稠化劑,見表2。
表2 制備的稠化劑樣品
2.1 增黏性能
考察稠化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)和單體類型對(duì)酸液黏度的影響,結(jié)果見圖3。
圖3 稠化劑加量與酸液黏度的關(guān)系
2.1.1 稠化劑的影響
從圖3中可以看出,隨著稠化劑濃度的增加,酸液黏度明顯增加。相對(duì)于DM-1和DA-1來說,MAP-1具有更強(qiáng)的增黏性能,常溫下1%濃度的酸液黏度達(dá)到了63 mPa·s,這是因?yàn)镸APTAC單體的穩(wěn)定性強(qiáng)于DMC和DAC,這種強(qiáng)極性的季銨鹽陽離子的單體的引入使得聚合物耐酸性明顯提高。
2.1.2 單體含量的影響
圖4表示的是高中低三種離子度的稠化劑溶液濃度與黏度的關(guān)系,加入稠化劑后體系都有增黏效果,并且隨著加量的增大,體系的黏度上升。相對(duì)其余樣品,高離子度的稠化劑具有更強(qiáng)的增黏性能。
圖4 不同離子度稠化劑的溶液濃度與黏度關(guān)系
2.2 熱穩(wěn)定性
按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了酸液體系30℃和90℃的表觀黏度,結(jié)果如圖5所示。
圖5 不同溫度下的酸液黏度
從圖5中也可以看出,隨著溫度的升高酸液黏度逐漸降低。相對(duì)于DM-1和DA-1,在90℃時(shí)MAP-1的熱穩(wěn)定性較強(qiáng)。
2.3 抗剪切性能
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明(圖6),在剪切1 h后,3種稠化酸體系黏度都有不同程度的下降,MAP-1體系的黏度下降幅度高于其他兩種酸液體系,剪切穩(wěn)定性相對(duì)較低。
圖6 稠化酸體系的黏度
(1)通過引發(fā)體系、溫度、固含量等因素的考察,合成AM/MAPTAC共聚物的最佳條件為:?jiǎn)误w固含量為25%,引發(fā)體系為K2S2O8-NaHSO3-AIBN (K2S2O8∶NaHSO3=1 ∶1),用量為0.05 wt%,引發(fā)溫度為20 ℃。
(2)增黏性能評(píng)價(jià)表明,酸液稠化劑MAP-1稠化性能優(yōu)良。室溫條件下,1% MAP-1配置稠化酸的黏度達(dá)63 mPa·s,明顯高于DMC和DAC作為陽離子單體合成的聚合物。同時(shí),高離子度的稠化劑的增黏效果更好。
(3)熱穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性研究表明,新型聚合物MAP-1有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性和一定的抗剪切能力。
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