丙烯酰胺類聚合物合成及性能研究

張瀚文(中國石油大慶煉化聚合物一廠丙烯酰胺二車間,黑龍江 大慶 163000)

丙烯酰胺類聚合物合成及性能研究

張瀚文(中國石油大慶煉化聚合物一廠丙烯酰胺二車間,黑龍江 大慶 163000)

丙烯酰胺類聚合物被稱為“百業(yè)助劑”，作為一種重要的水溶性聚合物，丙烯酰胺類聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域涉及我國各行各業(yè)的方方面面，例如，其在采油、礦冶、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、造紙、紡織、建材以及水處理等領(lǐng)域中均得到了十分廣泛的應(yīng)用，基于這樣的原因，丙烯酰胺類聚合物得到了越來越廣泛的關(guān)注與重視。本篇論文中，筆者以丙烯酰胺類聚合物的合成及性能為論題，進(jìn)行了分析與探討，以供參考。

丙烯酰胺類聚合物；合成；性能

丙烯酰胺類聚合物有著非常多的用處，其最主要的作用便是用于增加水溶液的粘度，其被當(dāng)作增稠劑、增粘劑在油田采油及鉆井作業(yè)之中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。現(xiàn)階段，我國大部分油田逐漸走向了水驅(qū)中后期，但因為石油儲層均有一定的非均質(zhì)性，因此經(jīng)過水驅(qū)之后的儲層之中仍存有大量剩余油。三次采油普遍采用聚合物驅(qū)油方式，且其具有成本較低、采油率高、技術(shù)簡單的顯著優(yōu)勢，已經(jīng)成為提高油田采收率的一種關(guān)鍵技術(shù)。在我國，部分油藏溫度較高，甚至有的偏離酸性，導(dǎo)致高溫、高鹽條件下，部分梳型抗鹽聚合物、水解聚丙烯酰胺容易出現(xiàn)分子鏈降解現(xiàn)象，其穩(wěn)定性普遍較差。面對這樣的問題，蒲萬芬等人以丙烯酰胺、丙烯酸及雙尾型疏水單體N-苯乙基-N十二烷基甲基丙烯酰胺為主要原料，合成了一種新型疏水締合聚合物。本文以該雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物為例，對丙烯酰胺類聚合物的合成及性能進(jìn)行了研究。

1 雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物的合成

采用水溶液膠束聚合法進(jìn)行合成，具體操作步驟如下：取一定量的丙烯酰胺、丙烯酸，將其溶解于蒸餾水中，之后加入氫氧化鈉水溶液，進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，當(dāng)溶液的pH值為6～8的時候，再在其中加入適量的雙尾型疏水單體N-苯乙基-N十二烷基甲基丙烯酰胺、十二烷基硫酸鈉，需要注意的是必須對總單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行控制（約為25%），使用磁力攪拌器對溶液進(jìn)行均勻攪拌，之后對溶液進(jìn)行通氮、除氧30分鐘后，再在其中加入適量的2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-D甲基苯丙酮。之后將其放到光引發(fā)裝置之下靜置反應(yīng)3個小時之后，就可以得到雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物，該聚合物的結(jié)構(gòu)如圖1所示。最后，將其剪碎之后置于60攝氏度的真空烘箱內(nèi)進(jìn)行24個小時的干燥、粉碎之后，即可得到白色粉末狀的雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物。

圖1 雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物的結(jié)構(gòu)式

2 雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物的性能

2.1 增黏性能

室溫條件下，使用BROOKFIELD流變儀對質(zhì)量濃度不同的雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物（1）、梳型抗鹽聚合物（2）的表觀黏度進(jìn)行測試，剪切速率為每秒7.34。

通過實驗可以得出結(jié)論，雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物的臨界綈合質(zhì)量濃度在2400毫克每升左右。在質(zhì)量濃度低于2400毫克每升的時候，其主要是分子內(nèi)綈合，黏度增長較為緩慢；在質(zhì)量濃度超過2400毫克每升的時候，其主要是分子間綈合，黏度增長速度明顯提高。且雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物的增黏性能明顯優(yōu)于梳型抗鹽聚合物。

2.2 耐溫性能

使用MCR-302高溫高壓流變儀，對質(zhì)量濃度相同（2000毫克每升）的雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物（1）、梳型抗鹽聚合物（2）在不同溫度下的黏度進(jìn)行測試，剪切速率為每秒7.34。

通過實驗可以得出結(jié)論，隨著溫度的逐漸提高，聚合物的黏度稍微升高之后逐漸降低，在95攝氏度的時候，2種聚合物的黏度分別為72%、61%。輸水綈合熵驅(qū)動過程中所產(chǎn)生的是吸熱作用，基于這樣的原因，一定范圍內(nèi)的溫度升高，能夠使綈合作用得到增強(qiáng)，從而導(dǎo)致聚合物的黏度上升，然而，當(dāng)溫度超出限定值之后，水分子、疏水單元之間的運動也逐漸加劇，從而導(dǎo)致疏水作用逐漸降低，聚合物的黏度下降。

2.3 剪切稀釋性

室溫條件下，使用MCR-302高溫高壓流變儀，對質(zhì)量濃度相同（2000毫克每升）的雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物、梳型抗鹽聚合物在不同剪切速率下的黏度進(jìn)行測試。

通過實驗可以得出結(jié)論，隨著剪切速率的逐漸增大，聚合物的黏度下降，當(dāng)下降到一定值后又趨于平緩。其原因在于，剪切速率逐漸變大的過程中，分子間的纏繞、締合出現(xiàn)解構(gòu)，導(dǎo)致物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)逐漸拆散，聚合物的黏度逐漸降低，最后變化趨于平緩。雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物的增黏性能優(yōu)于梳型抗鹽聚合物。

3 結(jié)語

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的背景下，我國逐漸加大了對石油資源的勘探與開發(fā)力度，隨著能源短缺問題的日益加劇，開發(fā)剩余油成為石油開發(fā)領(lǐng)域關(guān)注的重點問題。為提高三次采油的采收率，降低其成本，必須加強(qiáng)對聚合物驅(qū)油方式的研究，開發(fā)新型、高效的丙烯酰胺類聚合物，成為一個值得關(guān)注的問題。

[1]陳秋實,亢旗軍,李華兵.丙烯酰胺類聚合物合成用引發(fā)體系研究進(jìn)展[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,02:157-160+19.

張瀚文（1988-），男，遼寧盤錦人，助理工程師，研究生，主要從事丙烯酰胺生產(chǎn)操作。