含氟疏水締合聚丙烯酰胺的制備及溶液性質(zhì)研究.pdf

1、疏水締合聚丙烯酰胺(HAPAM)是指聚丙烯酰胺親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團(tuán)的水溶性高分子聚合物，因其克服了普通聚丙烯酰胺在耐溫、耐鹽及抗剪切性能上的不足而作為新一代水溶性聚合物材料廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)，特別是三次采油領(lǐng)域中。
　　本文以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、十二氟庚醇(FOH)和烯丙基聚乙二醇(APEG)為原料合成了含氟表面活性單體(FSM)，并確定了其最佳反應(yīng)條件，利用紅外光譜(FT-IR)和核磁共振氫譜(1H-NM

2、R)對(duì)FSM進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并測(cè)定了FSM的表面張力。然后以FSM為疏水單體，使其與丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)進(jìn)行水溶液共聚合，制備出含氟疏水締合聚丙烯酰胺(FAPAM)。采用紅外光譜對(duì)共聚物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征;利用流變儀、熒光光譜、動(dòng)態(tài)激光光散射技術(shù)(DLS)和原子力顯微鏡(AFM)研究了FAPAM溶液疏水締合性能，同時(shí)考察了剪切速率、溫度、鹽和表面活性劑對(duì)FAPAM溶液性能的影響。
　　研究結(jié)果表明

3、，25℃下，F(xiàn)SM的臨界膠束濃度(CMC)值僅為1.07g·L-1，γCMC為26.40mN·m-1，表現(xiàn)出良好的表面活性。當(dāng)共聚物濃度大于臨界締合濃度(CAC)后，F(xiàn)APAM溶液的表觀粘度隨共聚物濃度增大急劇上升。疏水單體FSM和離子性單體AMPS用量對(duì)FAPAM疏水締合性的影響存在一個(gè)最佳值，過(guò)高的FSM及AMPS含量不利于共聚物的分子間締合作用。收斂流動(dòng)中FAPAM有別于PAM的拉伸特性表明疏水締合作用是一種近程相互作用。DLS及

4、AFM的研究結(jié)果顯示，F(xiàn)APAM水溶液在濃度低于臨界締合濃度時(shí)依然可以產(chǎn)生大量締合結(jié)構(gòu)，表明FAPAM具有很強(qiáng)的疏水締合性。
　　FAPAM屬于假塑性流體，隨著剪切速率增大，溶液表觀粘度先是急劇降低，隨后變得平緩，并且濃度越大，假塑性行為越明顯，而且這種切力變稀的行為具有明顯的可逆性。FAPAM還具有較強(qiáng)的耐溫和耐鹽性。其水溶液在一定溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出升溫增稠的現(xiàn)象，表明在一定程度上升高溫度有利于FAPAM的分子間締合。不同溫度下的

5、粘彈性實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，F(xiàn)APAM水溶液在一定頻率后表現(xiàn)為以彈性行為為主的流體，并且一定范圍內(nèi)溫度越高，彈性特征越顯著。隨著無(wú)機(jī)鹽的加入，F(xiàn)APAM溶液的表觀粘度先增大然后減小，出現(xiàn)一個(gè)最大值。
　　表面活性劑對(duì)FAPAM溶液締合性能的影響與共聚物及表面活性劑的濃度有關(guān)。當(dāng)陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的濃度小于其CMC且共聚物濃度小于CAC時(shí)，SDBS的加入有助于形成分子間締合從而使溶液粘度升高，而當(dāng)聚合物濃度大于C