分散聚合法制备AM-SSS-ST三元阴离子共聚物及其耐温抗盐性能评价

摘要

本文针对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在耐温抗盐方面存在的不足,结合三次采油所需聚合物驱油剂的基本特性,利用分子设计的基本原理,用分散聚合法制备了丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)、苯乙烯(ST)三元阴离子共聚物,并评价了它的耐温、抗盐性能,为进一步在开采石油上的应用,提供了理论和实验依据。
　　 通过一系列的实验,考察了聚合时间、温度、分散介质,引发剂,分散剂、单体总含量、配比等因素对P(AM-SSS-ST)产率、分子量、体系稳定性、产物溶解性等方面的影响。并通过正交试验优化并确定了AM-SSS-ST共聚最佳合成条件:当叔丁醇(TBA)／水溶液为分散介质,过硫酸钾(KPS)为引发剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂时,聚合时间为6h、温度为65℃、V(TBA):V(H2O)=5:5、KPS用量为单体总质量的0.25％、PVP用量为单体总质量的6％、单体总含量为体系质量的20％,其中SSS用量为单体总质量的10％、ST的用量为单体总质量的1％,得到的三元共聚物耐温、抗盐性能最佳。
　　 用红外光谱仪(IR)分析了产物的化学结构；用透射电子显微镜(TEM)及激光粒度仪测量了产物粒径及其分布；用差热分析仪(DSC)、热重分析仪(TG)评价了产物的热性能,用旋转粘度计考察了,在不同矿化度、不同温度下产物溶液的耐温抗盐性能。IR分析证实,产物的分子结构与上述三元阴离子聚合物一致；TEM和激光粒度仪观测表明,产物不仅粒径均匀,且分散性好；DSC和TG分析表明,产物在较高温度下不易分解,相对于均聚丙烯酰胺(PAM)更具有良好的热稳定性；溶液耐温抗盐性评价表明,相对于HPAM,产物水溶液在耐温抗盐及热稳定性方面有很大改进,尤其在抗Ca2+方面。

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第一章 绪论

1.1 HPAM在采油的应用及其不足

1.1.1 HPAM简介

1.1.2 HPAM在三次采油中遇到的问题

1.2 耐温抗盐型PAM研究现状

1.2.1 与耐温抗盐单体共聚

1.2.2 两性共聚物

1.2.3 疏水缔合共聚物

1.2.4 多元组合共聚物

1.2.5 梳形共聚物

1.3 丙烯酰胺类聚合物的制备方式

1.3.1 水溶液聚合法

1.3.2 分散聚合法

1.4.课题的研究意义及内容

1.4.1 课题的研究意义

1.4.2 研究内容

第二章 分散聚合法制备P(AM-SSS-ST)及表征

2.1 实验药品及仪器

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验仪器

2.2 实验部分

2.2.1 制备SSS

2.2.2 分散聚合法制备P(AM-SSS-ST)

2.2.3 产物表征及测试条件

2.3 结果与讨论

2.3.1 时间对产率及分子量的影响

2.3.2 温度对产率及分子量的影响

2.3.3 分散介质对产率、分子量及体系状态的影响

2.3.4 引发剂对产率、分子量及体系状态的影响

2.3.5 分散剂对产率、分子量及体系状态的影响

2.3.6 单体总含量对产率及分子量的影响

2.3.7 SSS用量对产率及分子量的影响

2.3.8 ST用量对产率及产物溶解性的影响

2.3.9 正交试验确定AM-SSS-ST共聚的最佳条件

2.4 产物表征

2.4.1 IR分析

2.4.2 产物粒径分布分析

2.4.3 TG及DSC

2.4.4 TG及DSC

2.5 本章小结

第三章 .产物溶液的耐温抗盐性评价

3.1 实验药品及仪器

3.1.1 实验药品

3.1.2 实验仪器

3.2 评价原理

3.2.1 实验方法

3.2.2 数据处理

3.3 结果与讨论

3.3.1 耐温性评价

3.3.2 抗盐性评价

3.3.3 耐温抗盐综合性能评价

3.3.4 热稳定性评价

3.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文