互穿网络聚合物水凝胶的室内研究.pdf

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1、第14卷第3期32A煮AN细CES石INFI油NEP化ETR工OCH进EMIC展ALS一ADV互穿网络聚合物水凝胶的室内研究党娟华(中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营257000)[摘要]以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、聚乙烯醇(PVA)为原料，利用互穿网络技术合成了PVA／P(AM一从)互穿网络聚合物(IPN)水凝胶。研究了互穿网络聚合物水凝胶和普通聚合物水凝胶的溶胀性能和脱水性能。结果表明，与相同条件下合成的普通聚合物水凝胶相比，IPN水凝胶的溶胀性能随介质温度、pH值、盐度变化较小；IPN水凝胶的脱水程度也比普通聚合物凝胶小。[关键词]互穿网络聚合物水凝胶溶胀性能脱水性能

2、互穿网络聚合物(InterpenetratingPolymer量分数分别为4％和8％)的4个凝胶样品在不同Network，IPN)是由两种或两种以上的聚合物网络环境下的溶胀情况。凝胶样品的配方见表1，单相互穿透或缠结所构成的一类具有合金性质的化体、引发剂、交联剂用量均以占聚合反应体系质量学共混网络体系，其中一种网络在另一种网络的百分数计。直接存在下现场聚合或交联形成，各网络之间为表1凝胶样品配方物理贯穿⋯。其特点在于独特的贯穿缠结结构，在提高高分子链相容性、增加网络密度、使相结构微相化及增大相间结合力等方面，由于存在所谓的动力学强迫互容行为，IPN可达到均聚物及其他高分子合金难以达到的效果心。

3、3]。本研究通过在聚(丙烯酰胺／丙烯酸)[P(AM—AA)]网络中引入线型聚乙烯醇(PVA)高分子链形成互穿网络结构，制备出性质比较稳2．1IPN凝胶的温度响应性定的互穿网络型复合水凝胶PVA／P(AM．AA)(以下简称IPN凝胶)。将干凝胶(初始质量记为m。)浸泡在不同温度的去离子水中，一定时间后测定溶胀后凝胶的1IPN凝胶的合成质量，直至凝胶质量基本不再变化(此时质量记1．1主要原料为m。)，即凝胶在去离子水中达到溶胀平衡。根丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、过硫酸铵据下式计算凝胶的平衡溶胀度(Q)。(APS)、第一交联剂JL一1、第二交联剂儿一2，均Q=(m。一mo)／mo×100％为分

4、析纯；聚乙烯醇(PVA)，化学纯。4个样品在不同温度下的溶胀情况见图1。1．2实验方法随着去离子水温度的升高，凝胶的溶胀度开始缓先将PVA配制成一定浓度的水溶液，60℃慢升高，温度升高到某一值时，凝胶的溶胀度有一下将含有交联剂JL一2和引发剂的单体AM、AA个突然上升的过程，这种由温度引起的凝胶溶胀与PVA溶液混合，加入交联剂儿一1，使PVA交度发生突变的现象称为凝胶的温度敏感性。联形成网络结构。将其置于一定温度的恒温箱内对于P(AM—AA)聚合物网络，一cOOH基团进行引发聚合反应，使均匀分散在PVA交联网络的电离程度随温度的升高而增大，导致网络中中的AM，AA形成交联网络结构，由此制得具有

5、的一COO一增加，因而网络中的静电排斥作用增IPN结构的PVA／P(AM—AA)水凝胶。强，网络增大，使溶胀度提高。对于PVA网络，温2IPN凝胶的溶胀性能实验考察了纯P(AM—AA)凝胶、半PIN凝收稿151期：2012—02—16。作者简介：党娟华，硕士，工程师，研究向为油层保护。胶(PVA质量分为4％)、全IPN凝胶(PVA质2013年5月党娟华．互穿网络聚合物水凝胶的室内研究33度升高，PVA与H：O之间氢键解离，水分子从网NaCl溶液中进行溶胀，测其溶胀度，结果见图3。络中释放出来，所以PVA网络的溶胀度随温度的纯P(AM—AA)凝胶的溶胀度随着溶液矿化度的升高反而有所降低。对于IP

6、N凝胶而言，随着温增加开始时急剧下降，下降到一定时趋缓。这是度升高，其中的一个网络呈正面溶胀行为，而另一由于溶液中离子强度增加，凝胶网络内外渗透压个网络呈负面溶胀行为，这两种溶胀行为的比例差减小，凝胶网络的扩张受到限制。而对于IPN大小决定了IPN凝胶的整体溶胀行为，即IPN凝凝胶，其溶胀度随溶液矿化度的增加下降趋势十胶的溶胀是两种聚合物网络协同共溶胀的结果。分平缓，有时甚至略有上升。这说明介质的矿化度变化对INP凝胶的溶胀度影响很小。这是由于IPN中PVA网络的扩张力抵消了P(AM—AA)网络由于同离子效应而引起的收缩力。量刨餐建《赵邕瓣温度／℃图l凝胶的温度响应性从图1可以看出，不含PVA

7、的普通凝胶(1’)增加溶胀度随温度的升高增加幅度较大；随着图3凝胶的pH响应性PVA含量较大时(2。，3。，4’)，IPN凝胶溶胀度随温度升高增加幅度逐渐趋于平缓，因为此时PVA3IPN凝胶的脱水性能的负面溶胀行为在很大程度上抵消了P(AM．AA)水凝胶是由亲水聚合物构成的三维网络结的正面溶胀行为。构，在水溶液中吸水后呈溶胀状态的高分子材料。2．2IPN凝胶的pH响应性使用水凝胶经常遇到一个问题：