聚丙烯酰胺的功能化改性及功能性质的研究

摘要

聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物，作为水溶性高分子聚合物中应用最广泛的产品之一，因其优良的增稠、絮凝、阻垢、粘结、减阻等性能而广泛应用于石油开采、污水处理、造纸、涂料等领域。聚丙烯酰胺作为“三次采油”技术中应用的主要聚合物，可以提高注入液的波及系数，进而可有效提高原油采收率;因此，为适应不同井深、高矿化度区块的要求，必须提高其耐温、耐盐及抗剪切性能。同时，聚丙烯酰胺的降解产物聚乙烯胺(PVAm)对O/W型含油污水处理有良好的效果，对“三采”技术应用带来的含油污水处理难题的解决具有重要意义。 为此本文主要进行了两方面研究工作:一是为提高聚丙烯酰胺的耐温、抗盐、抗剪切及溶解性等性能，采用自制的功能性聚合物、尿素等对聚丙烯酰胺进行改性研究;二是利用聚丙烯酰胺的霍夫曼降解反应，合成可以作为油田污水处理剂的聚乙烯胺。通过对改性及降解产物结构的表征和性能测试，确定合适的产品及最佳工艺条件。研究结果如下: (1)以1，2—丙二醇为起始剂制备功能性聚合物，其最佳组成为:嵌段聚合物中丙二醇与环氧丙烷、环氧乙烷的质量比1∶29∶24，嵌段聚合物与环氧氯丙烷的物质的量比1∶4。 (2)聚丙烯酰胺改性研究结果表明:影响该反应的主要因素顺序为单体AM的浓度＞功能性聚合物的含量＞尿素含量＞温度;最佳实验条件为:单体AM的浓度26％，功能性聚合物用量1.62％，助剂尿素添加量1.63％，反应温度55℃，引发体系中氧化剂与还原剂的质量比1∶2，反应体系pH为中性。 (3)改性聚丙烯酰胺的性能测试显示:0.8％的产品溶液粘度随温度、矿化度的变化均在一定范围内波动，具体结果为:140℃时保温2h后粘度在700mPa·s以上;矿化度30000mg/L时，粘度在700mPa·s以上;且温度在140℃、矿化度为30000mg/L时保温2h粘度在600mPa·s左右，冷却至室温后的粘度高于800mPa·s;1％的产品溶液在高速剪切后，粘度仍在700mPa·s以上;利用1mol/L的氯化钠水溶液配置的0.5％的改性聚丙烯酰胺盐水溶液室温下溶解时间约为5h;溶液粘度随浓度的增加增粘效果明显。 (4)由聚丙烯酰胺的Hofmann降解产物聚乙烯胺的除油效果可得，最佳实验条件为:所用PAM的质量浓度为2％，反应体系中第一步酰胺化反应所用NaOH的量为0.67％，NaClO的用量为5.33％，第二步重排反应所用NaOH的量为26.67％;所得PVAm对永一联含油污水处理后，含油量降至50mg/L，除油率达到89％以上。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 PAM简介

1．1．1 PAM的分类

1．1．2 PAM的性质

1．1．3 PAM的应用

1．2 PAM的合成方法

1．2．1 均相水溶液聚合法

1．2．2 分散相聚合法

1．2．3 固态聚合法

1．2．4 其他聚合方法

1．3 PAM的改性方法

1．4 PAM的研究进展及应用市场分析

1．4．1 PAM的国内外研究进展

1．4．2 PAM的国内外生产、消费及市场需求分析

1．5 本文的主要研究内容

第二章 聚丙烯酰胺的改性

2．1 反应原理

2．1．1 功能性聚合物的反应原理

2．1．2 聚丙烯酰胺的聚合机理

2．2 实验仪器及试剂

2．3 功能性聚合物的合成

2．3．1 实验方法

2．3．2 浊点的测定

2．4 改性聚丙烯酰胺的合成

2．4．1 实验过程

2．4．2 功能性聚合物的优选

2．4．3 正交实验设计

2．4．4 单一因素实验法

2．4．5 产品的结构表征

2．4．6 产品的相对分子量

2．5 改性聚丙烯酰胺的性能测试

2．5．1 耐温抗盐稳定性能测试

2．5．2 剪切性能测试

2．5．3 溶解速度测试

2．5．4 增粘性能测试

2．6 本章小结

第三章 聚丙烯酰胺改性制备聚乙烯胺

3．1 反应原理

3．1．1 合成路线

3．1．2 反应机理

3．1．3 反应过程中的副反应

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器及试剂

3．2．2 实验过程

3．2．3 反应因素对产品性能的影响

3．2．3 产品的结构表征

3．3 净水效果分析(含油量的测定)

3．3．1 永一联合站污水含油标准曲线的绘制

3．3．2 分析步骤

3．3．3 含油量的计算

3．3．4 除油率的计算

3．3．5 测试数据计算结果

3．4 本章小结

第四章 结论与建议

4．1 结论

4．2 建议

参考文献

致谢