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抗高温耐盐型聚丙烯酰胺产品的研究进展

时间:2022-06-11 16:13


  抗高温耐盐型聚丙烯酰胺产品的研究进展
 
  聚丙烯酰胺是通过丙烯酰胺的自由基聚合制得,而丙烯酰胺是丙烯腈通过催化水解或者生物转化制得。丙烯酰胺具有独特的化学性质,和许多共聚单体有比较适合的竞聚率,通过调节分子量的大小(接近103-50×106),离子度和化学官能团可以衍生出大量的聚合物。阴离子聚丙烯酰胺的一个传统的大市场被用来提高原油的采收率,低油价导致该领域应用的大幅缩减,自从1900年后,聚合物驱油技术在美国已经基本消失了。然而,1999年期间原油价格开始增加。随着聚丙烯酰胺在油田三次采油中的应用向高温油藏区扩展,提高聚丙烯酰胺的耐温耐盐抗剪切性能成为当前的迫切研究课题。本文主要从提高聚合物链的刚性、引入不同性能的单体详细论述可以改善聚丙烯酰胺类产品耐温、耐盐及抗剪切性能途径及方法,讨论了以上不同技术的特点,综合论述了国类外相关研究。
 
  1、聚丙烯酰胺的物理化学性质
 
  普通聚丙烯酰胺产品容易受温度、矿化度和机械剪切的影响,是由以下一系列物理化学变化导致:
 
  (1)机械剪切
 
  高分子量的聚合物链会发生机械降解(断链)。在可以产生拉伸状况下的流动(即湍流或在多孔介质中流动)中,这种流动导致地降解非常严重。在上述类型的流动中所产生的临界拉伸率会导致分子链由卷曲变为伸展,这过程会发生降阻现象;在多孔介质流中,表现为表观粘度增加。然而,链断裂也会发生在二个临界拉伸速率下。这些临界拉伸率是聚合度、溶剂质量和聚合物浓度等相互作用的函数。人们需要关注避免在混合(尤其是在叶轮式混料机、齿轮泵和孔流中时)、过滤和流经填充柱(比如在有效空间排阻色谱仪中)时聚合物的机械降解。我们可以选择合适的工艺避免机械降解的发生。
 
  (2)随时间粘度降低
 
  高分子量的聚丙烯酰胺完全溶解在亲水溶液中经常但也不总是,几天到几个星期的时间粘度跟着发生变化。典型地,溶液粘度随着时间而减小。人们对这种不稳定现象进行了大量研究,结果发现分子间氢键的演变导致的大分子结构变化是这种随时间变化的现象产生的原因,而不是分子的降解。当聚合物溶于甲酰胺、亲水的乙二醇或者2%异丙醇水溶液中时,这种不稳定性可以完全避免。
 
  (3)与盐反应
 
  丙烯酰胺和离子型单体的共聚物一般非常易溶于水。然而,丙烯酰胺与离子单体共聚的共聚物的溶液特性明显不同于其均聚物。离子单体的引入产生了所有的聚离子效应,比如在低离子强度时的链伸展和增粘(聚电解质效应)、离子化作用(与电离常数相关)、相反电性离子的电中和、与带电表面的离子交换、与某些高价离子特定性鳌和。例如,包含羧基的阴离子共聚物在一定的高价盐浓度时将沉淀。在二价盐存在时,当有大约0.8当量的二价阳离子时,聚丙烯酸钠会发生相分离。研究了丙烯酰胺-丙烯酸共聚物在一价和二价盐的混合物中相行为已经被研究了。三价阳离子(例如Al3+和Cr3+)沉淀含羧基的聚离子直至更有效果。

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