双水相共聚法制备阴离子聚丙烯酰胺稠化剂的研究

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1、：０７０８论文分类号：２学校代码１学号：１６０８００２淡在斜孩Ａ學ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文’ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ双水相共聚麵侧舒賴麵胺＿的研究口乎補」＼ｙＢａＨＡＩＩｊ指导教师姓名一丁教授赖小娟教授：沈学科名称：应用化学ｉ仑文提交日期：２０１８年４月＝：：Ｉ■＾｜Ｂ＾＾ＢＳＳＳＳＢ申请工学硕士学位论文论文题目：双水相共聚法制

2、备阴离子聚丙烯酰胺稠化剂的研究学科门类：工学一级学科：化学工程与技术培养单位：化学与化工学院硕士生：呼早霞导师：沈一丁教授赖小娟教授2018年5月StudyontheThickeningPropertiesofAnionicPolyacrylamidePreparedbyAqueousTwo-phaseCopolymerizationAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequi

3、rementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByZaoxiaHuSupervisor:Prof.YidingShenSupervisor:Prof.XiaojuanLaiMay2018双水相共聚法制备阴离子聚丙烯酰胺稠化剂的研究摘要近年来为提高超低渗油田的采收率，采用聚丙烯酰胺（PAM）为主体的压裂液。目前，应用最为广泛的是粉状PAM和油包水型PAM。但粉状PAM需较长的溶解时间，油包水型PAM在其合成过程中又加入了大量油相，对环境造成了伤害。另外，海上采油

4、需要直接使用海水来溶解稠化剂，目前的产品因没有很好的耐盐性而不能应用。因而开发一种稳定的水溶性好且高效无毒的PAM稠化剂是非常急迫的研究工作。本论文采用双水相聚合法，制备了一种耐盐性和增稠性能均好的聚丙烯酰胺分散液，具有表观黏度低、无凝胶、高效无毒等优点，属于环境友好的绿色化学工程，发展潜力较好。同时形成的聚合物在水中甚至具有优良的溶解性能，耐盐性能及增稠性能，因而在油田开采中有着很好的应用前景。本文以丙烯酰胺（AM）、抗盐单体2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸（AMPS）为聚合单体，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙

5、磺酸均聚物（PAMPS）为稳定剂，以硫酸铵(NH4)2SO4为分散介质、过硫酸铵和亚硫酸氢钠氧化还原体系为引发剂，采用双水相聚合法制备得到阴离子聚丙烯酰胺（PAM-AMPS）双水相分散液。通过单因素实验，研究了无机盐浓度(NH4)2SO4、引发剂、单体配比、和体系pH值等对双水相聚合过程和产品特性的影响。研究发现：当w（AM）:w（AMPS）=4:1，引发剂（过硫酸铵-亚硫酸氢钠）为0.50%（质量分数以体系总质量计，下同）双水相体系中单体总含量为25%且PAMPS为5%，(NH4)2SO4为15%，pH

6、=6～7，控制反应温度为30℃，反应时间7h的条件下，可获得稳定性较好平均粒径为180nm左右的PAM-AMPS双水相分散液。通过FTIR、1H-NMR、XRD和SEM表征出了共聚物PAM-AMPS的分子结构，说明其与目标物结构一致。对PAM-AMPS双水相分散液进行粒径及透射电镜测试可知，其在硫酸铵水溶液中是以球形或椭圆形颗粒均匀分散。采用TurbiscanLab稳定性分析仪对PAM-AMPS双水相分散液稳定性进行测试，可知其动力学不稳定指数（TSI）0.40，具有较高的稳定性。对PAM-AMPS双水

7、相分散液进行流变性分析可知，PAM-AMPS双水相分散液为假塑性流体，流动指数（n）为0.59。剪I切速率为170s-1，温度为90℃，PAM-AMPS双水相分散液浓度为0.50%时，体系的表观黏度仍可达到3.15Pa·s，说明其具备优良的耐温性能；同时分别研究PAM-AMPS双水相分散液黏弹模量与应变、温度、时间的关系时，发现体系由于分子内及分子间相互作用形成了稳定的网状结构，使得体系黏弹性增大，从而表现出较高的弹性。在25℃下，将不同质量分数的PAM-AMPS双水相分散液逐步加入不同浓度氯化钠溶液中进

8、行测试可知，氯化钠浓度为2×104mg/L时，PAM-AMPS双水相分散液质量分数从0.20%增至1%，该混合体系黏度从8.22Pa·s增到60.74Pa·s；氯化钠浓度从1×104mg/L增至5×104mg/L时，含0.2%PAM-AMPS双水相分散液的混合体系黏度从10.80Pa·s降至5.94Pa·s。因而PAM-AMPS双水相分散液表现出优良的稠化及耐盐性能。关键词：聚丙烯酰胺，双水相聚合，稳定性，黏弹性，增稠性IIS