第5讲聚合物进展.doc

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1、油田化学剂课程讲稿授课题目（教学章、节或主题）：第5讲驱油用聚合物研究进展授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2教学要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：本节课介绍学科前沿知识，不要求学生对其内容进行掌握，要求学生对驱油用聚合物研究进展有一定的了解。教学重点、难点及关键知识点：方法及手段板书教学基本内容（教学过程）改进设想1PAM的改性研究方向2功能性单体研究进展3PAM共聚物研究进展油田化学剂课程讲稿§2-3驱油用聚合物研究进展一PAM的改性研究方向人们在大量研究的基础上对PAM

2、提出了许多改性方法，来解决PAM的耐温、抗盐（碱）、抗剪切的问题，归纳起来有四个方面，这也是油田许多领域对水溶性聚合物的共同要求。1磺化改性磺化改性是利用磺酸盐基(-SO3-)水化能力强、耐温耐盐性能好等特点，将磺酸基通过化学方法引入大分子链中，是效果明显、使用较为广泛的一种重要方法。如前述的AMPS就是典型的磺化改性产物。2链刚性化改性是通过共聚或接枝的化学方法将含有苯环、环状结构的刚性基团引入大分子链中。引入刚性基团后抗剪切能力大大提高。较柔顺的大分子链在外来机械力的作用下容易发生断链(化学键断裂)，所

3、以设法降低高分子链的柔顺性、适度提高其刚性，是提高抗剪切性能的重要途径。3两性离子化改性是通过共聚将等摩尔分数的正、负离子基团引入大分子链中。两性离子聚合物具有与一般聚电解质不同的“反聚电解质效应”，即在盐溶液中，其粘度不但不减少，反而增大。这类聚合物之所以表现出反聚电解质行为，是因其分子结构中同时含有正负电荷基团且其数目相等，形成电中性的两性聚合物。从高分子构象变化和基团间相互作用的观点出发，在一定程度上可对电中性两性聚合物的反聚电解质溶液行为作出解释。对于只含有一种电荷的聚电解质，分子链内的静电作用力仅

4、为静电斥力。在水溶液中，由于这种静电排斥作用，使分子链伸展，有着较大的流体力学体积，故粘度大；而在盐溶液中，由于盐离子的存在减弱了分子基团间沿分子链的排斥作用，使分子链卷曲，流体力学体积减少，粘度明显减少，从而呈现出一般聚电解质行为。而对于含有大量净电荷的两性聚合物而言，其静电相互作用既可为排斥力，也可为吸引力，取决于分子链上正负电荷的相对数目，其溶液行为与阳离油田化学剂课程讲稿4疏水缔合化改性是在不改变整体水溶性的同时，将一定数量的疏水长链基团引入亲水的大分子链中，以改善耐温耐盐性能。在盐溶液中，尽管溶液

5、中盐离子中和了大分子中存在的带电基团、减少了分子内电荷的相互排斥作用而使分子主链卷曲、粘度下降，但是盐离子对疏水长链烷基的缔全作用则影响不大，疏水缔合作用可阻止粘度的迅速下降，提高其耐盐性。有资料表明，加入电解质或升高温度有利于疏水缔合，使聚合物粘度随着电解质浓度增大而增大，随温度升高而增大。5类梳型聚合物改性上述改性方法，可通过两个渠道解决，一是开发功能性单体，然后通过这些功能化单体与丙烯酰胺的共聚，得到具有耐温、抗盐（碱）、抗剪切性能的驱油用聚合物（当然也有聚合工艺的问题）。另一种方法是通过大分子反应，

6、在聚合物分子中引入功能化基团，由于大分子反应的特殊性，人们更注重功能性单体的开发。二功能性单体研究进展1含磺酸基单体由于磺酸基团的引入使化合物的很多性能发生显著变化，如水溶性增大，热稳定性增强及抗电解质能力增大等，而这些性能的改变，使化合物的用途更广泛。⑴2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）AMPS是上世纪70年代出现的非常重要的乙烯基单体。其化学名称为：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)系丙烯酰胺衍生物，为强阴离子型单体，聚合活性很高，用它合成的化学品广泛应用于医药、卫生、纺织、造纸、日化、涂

7、料等部门。它的制备是以丙烯腈、异丁烯、发烟硫酸为原料。AMPS的合成有二步法和一步法两种。二步法是美国润滑油公司于70年代初首次提出并实现工业化生产的一种方法。它是在反应溶剂（如二氯甲烷、醋酸等）存在下，先将异丁烯磺化得到磺化中间体，油田化学剂课程讲稿然后在发烟硫酸存在下与丙烯腈反应，收率在80%左右。一步法是日本日东化学公司在美国润滑油公司二步法的基础上提出来的一种改进方法。它主要是在丙烯腈既作溶剂又作反应原料的前提下，与异丁烯和发烟硫酸一起反应而制得。收率一般在92%左右(以异丁烯计)。由于一步法较二步

8、法具有投资少、工艺设备简单、反应周期短、产品纯度高、收率好等优点。因而成为目前国内外制备AMPS的主要方法。⑵2-丙烯酰胺基烷基磺酸盐(2-acrylamidoalkylsulfonate)这实际上可看作是在AMPS的基础上改进的一种含有磺酸基的活性单体，用长链α烯烃、丙烯腈和发烟硫酸为原料（丙烯腈过量作为溶剂）。长链α烯烃通常为C12、C14、C16烯烃，得到的产物分子中含有磺酸基和双键，还含有一个长链烷基，具