季铵型疏水缔合聚丙烯酰胺的合成及性质研究

摘要

表面活性剂-聚合物复合驱是当前我国三次采油提高原油采收率的主要措施之一，目前驱油用聚合物主要是水解聚丙烯酰胺(HPAM)，但其性质受地层温度及盐度等影响显著。为更好地适应油藏高温、高矿化度的特点，须对水解聚丙烯酰胺进行改性，如在其亲水主链上引入极少量的疏水单体形成疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)。为使合成疏水缔合聚丙烯酰胺聚合反应中亲水单体和疏水单体更好地混合，常在反应液中加入表面活性剂，使反应在胶束中进行，但胶束聚合存在聚合物的纯化和后处理困难等问题。研究开发可聚合表面活性剂并应用于聚丙烯酰胺的疏水改性成为解决这一问题的关键。用可聚合表面活性剂作为疏水单体与丙烯酰胺（AM）共聚得到的水溶性疏水缔合聚合物，不仅具有良好的耐温、抗盐性能，而且还具有一定的表面活性，在三次采油中有着广泛的应用前景。
　　 本文的工作主要研究水溶性疏水缔合聚合物的合成及表征，共聚物溶液的聚集行为及其实际应用性能。
　　 1.将丙烯酰胺(AM)与端基为烯丙基的季铵型阳离子可聚合表面活性剂单体N-(6-(二烯丙胺)-6-羟己基)-N，N-二甲基十六烷基溴化铵(DAGE)进行共聚合反应，合成了三种疏水单体含量不同的疏水缔合聚合物PAMDAGE，并通过核磁共振、红外光谱、元素分析和热重分析对共聚物进行了表征。通过表面张力、动态光散射和粘度测试研究了共聚物PAMDAGE的表面活性、溶液聚集行为、聚合物的稳定性，并考察了温度、盐度和pH对聚合物性质的影响。研究表明，由于疏水基团的引入，使得聚合物P(AM/DAGE)具有一定的耐温、抗盐及耐酸碱性。将共聚物PAMDAGE与油田驱油剂水解聚丙烯酰胺SNF进行复配，明显的改善了SNF复合体系的粘度，但这种复配体系在剪切作用下很容易被破坏，导致溶液粘度降低。
　　 2.将丙烯酰胺（AM）与端基为苯乙烯基的季铵型阳离子可聚合表面活性剂单体N-（6-（对乙烯苄氨基）-5-羟己基)-N，N-二甲基十六烷基溴化铵(VHGE)进行共聚合反应，合成了三种疏水单体含量不同的疏水缔合聚合物PAMVHGE，并通过核磁共振、红外光谱、元素分析和热重分析对共聚物进行了表征。通过表面张力、动态光散射和粘度测试研究了共聚物PAMVHGE的表面活性、溶液聚集行为、聚合物的稳定性，并考察了温度、盐度和pH对聚合物性质的影响。研究表明，含芳香环刚性侧基疏水基团的引入可显著提高聚合物的耐温、抗盐性能。将共聚物PAMVHGE与油田驱油剂SNF进行复配可显著改善SNF复合体系的粘度。
　　 3.合成了一种新型磺基甜菜碱型两性表面活性剂(AS-6)，并通过核磁共振、红外光谱对其进行了表征，并确定了其结构。通过表面张力和荧光光谱研究了AS-6的表面活性和溶液聚集行为，并考察了外加盐、温度对表面活性剂溶液性质的影响。将两性表面活性剂AS-6与油田驱油聚合物AP-P4和SNF进行了复配，粘度测试结果表明，AS-6的加入并没有引起粘度的降低，聚合物SNF粘度没有较大的变化。