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《部分水解聚丙烯酰胺弱凝胶交联动力学的流变学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第3期高 分 子 学 报No.32006年6月ACTAPOLYMERICASINICAJun.,20063部分水解聚丙烯酰胺弱凝胶交联动力学的流变学分析1222133张坤玲 李振泉 刘 坤 曹绪龙 许元泽(1聚合物分子工程教育部重点实验室 复旦大学高分子科学系 上海 200433)(2中国石化胜利油田地质科学研究院 东营 257015)摘 要 用流变学方法对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)P苯酚P甲醛P间苯二酚交联体系的弱凝胶化过程进行了研究,通过对基团转化率和高分子交联转化率的分析,发现凝胶化过程在接近凝胶点时,处于反应动力学的初期,这使得交联点增加的动
2、力学是比较简单的.通过在不同聚合物浓度和交联剂浓度并在地层温度和矿化度条件下线性粘弹性行为的研究,得到了交联体系凝胶化动力学过程的完整数据,发现聚合物浓度与交联剂浓度对凝胶点与凝胶强度的影响比较类似,反映出交联点增加的共同动力学特征.复数粘度在一个诱导期后,是以指数上升的,类似一个一级反应的特征.产生交联的临界聚合物浓度约为250mgPL左右.并提出了剪切粘度数学模型,可以描述凝胶化过程中流变性质的变化.关键词 部分水解聚丙烯酰胺,弱凝胶,凝胶化,流变学,动力学 聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶体系近年来的迅速方法不易做到的.发展得益于在众多科技领域的广泛应
3、用,例如在部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)水溶液凝胶化生物医药工程、日用化学、食品工业、印染工业和可以用不同的交联体系来实现,受到广泛关注的[8]生态农业等等.PAM水溶液轻度交联以增加采油有金属络合类交联体系和有机类交联体系.金效率在油田生产中的应用也已有较长时间.最近,属络合类交联体系受到离子环境和pH值的影响以弱凝胶和胶体凝胶提高原油采收率的研究发展较大,而有机类交联体系因交联速度易控,受温度[1,2]比较快.工业实践迫切需要对PAM水溶液在和矿化度影响小等优点受到重视,例如HPAMP酚P[9,10][11]高温高矿化度条件下的交联过程进行基础研究,
4、醛交联体系,其反应机理也已有一些研究,以期设计出更高效的高分子交联体系,并且能在但是凝胶化反应的动力学还有待阐明.本文结合地层条件下控制交联反应的进程和空间分布,为HPAMP甲醛P苯酚P间苯二酚交联体系这一具有实采油操作的模拟提供定量的数学模型.用意义的对象,着重研究其高分子交联的动力学近年来,凝胶体系在科学上的一个巨大的进过程,尤其从结构流变学的角度揭示凝胶性能的展是发现凝胶化动力学和凝胶结构具有物理普适演变规律.性,也就是说把凝胶化过程看作成一个逾渗过程,1 实验部分可以用普遍化的模型,例如Flory的平均场理论与[3,4]deGennes的标度理论
5、,来描述其基本规律.不111 试剂和仪器过,凝胶化过程包括交联点的反应动力学与大分HPAM,即MO4000,胜利油田提供,分子量7子支化交联的复杂过程,理论预测还有一定困难.31013×10,水解度22%;苯酚,上海菲达工贸有例如平均场理论是一种支化模型,考虑分子基团限公司生产;甲醛,上海溶剂厂生产;间苯二酚,上间交联,事实上对于临界凝胶或弱凝胶,分子间与海化学试剂五联化工厂生产.分子内交联的比例很重要.流变学的研究可以准仪器为TA公司的同轴圆筒式ARES流变仪.确的对高分子凝胶整体网络结构进行表征,而且112 样品的制备[5～7]弱凝胶体系用流变学表征
6、也开始有报道,该11211 酚醛交联剂和盐水的配制 把苯酚和甲方法可望对凝胶化的效果做出直接评价,并为凝醛按照质量浓度1∶1的比例溶解在蒸馏水中,稀释胶化过程的动力学提供信息,是其他确定结构的到浓度为5000mgPL待用.盐水的配制列于表1中.32005206203收稿,2005207215修稿;胜利油田资助项目(项目号2217)和国家自然科学基金(基金号20394005)资助项目;33通讯联系人,E2mail:yuanzexu@fudan.edu.cn516©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublish
7、ingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net3期张坤玲等:部分水解聚丙烯酰胺弱凝胶交联动力学的流变学分析517Table1Thecompositionofthesaltsolutions(mgPL)113 交联体系流变性质的表征NaClMgCl2·6H2OCaCl2Salinity按照不同的时间点从烘箱中取出试样,冷却17808863143319334后,用TA公司的ARES流变仪(同轴圆筒)测定其流变性质,同轴圆筒处于液体温控循环装置(水P11212 交联体系的配制 按照表2中HPAMP乙二醇)中,测试
8、温度保持在25℃,测试频率范围酚醛交联剂P间苯二酚P盐水的多种配方配制交联为01
