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用領域涉及我國各行各業的方方面面，例如，其在采油、礦冶、食品、農業、醫學、造紙、紡織、建材以及水處理等領域中均得到了十分廣泛的應用，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，其被當作增稠劑、增粘劑在油田采油及鉆井作業之中得到了廣泛的應用[1]。現階段，我國大部分油田逐漸走向了水驅中后期，但因為石油儲層均有一定的非均質性，因此經過水驅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油方式，且其具有成本較低、采油率高、技術簡單的顯著優勢，已經成為提高油田采收率的一種關鍵技術。在我國，部分油藏溫度較高，甚至有的偏離酸性，導致高溫、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分子鏈降解現象，其穩定性普遍較差。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，進行pH值調節，當溶液的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量分數進行控制（約為25%），使用磁力攪拌器對溶液進行均勻攪拌，之后對溶液進行通氮、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裝置之下靜置反應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，該聚合物的結構如圖1所示。最后，將其剪碎之后置于60攝氏度的真空烘箱內進行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構式

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）的表觀黏度進行測試，剪切速率為每秒7.34。

通過實驗可以得出結論，雙尾型丙烯酰胺類疏水締合聚合物的臨界綈合質量濃度在2400毫克每升左右。在質量濃度低于2400毫克每升的時候，其主要是分子內綈合，黏度增長較為緩慢；在質量濃度超過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行測試，剪切速率為每秒7.34。

通過實驗可以得出結論，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%。輸水綈合熵驅動過程中所產生的是吸熱作用，基于這樣的原因，一定范圍內的溫度升高，能夠使綈合作用得到增強，從而導致聚合物的黏度上升，然而，當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行測試。

通過實驗可以得出結論，隨著剪切速率的逐漸增大，聚合物的黏度下降，當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、締合出現解構，導致物理交聯網絡逐漸拆散，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于梳型抗鹽聚合物。

3 結語

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

[1]陳秋實,亢旗軍,李華兵.丙烯酰胺類聚合物合成用引發體系研究進展[J].西南石油大學學報(自然科學版),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操作。