磺酸鹽兩親無規(guī)聚合物的制備及其聚集行為研究.pdf

1、隨著石油資源的短缺和石油工業(yè)的發(fā)展，稠油已成為石油產(chǎn)品的重要分支，約占總石油儲(chǔ)量的30％。由于稠油粘度大（50mPa·s以上）、密度高(0.943g·cm-3以上)，造成稠油輸送效率低、成本高。現(xiàn)有的稠油輸送降粘技術(shù)主要有物理法和化學(xué)法，在工程應(yīng)用中均存在一些不足，根據(jù)國(guó)內(nèi)外稠油降粘技術(shù)的報(bào)道，兩親無規(guī)聚合物具有特殊的結(jié)構(gòu)，可以形成空間網(wǎng)狀的聚集形態(tài)，大幅度的降低稠油粘度。因此本文設(shè)計(jì)一種兩親無規(guī)聚合物的制備工藝，并對(duì)兩親聚合物在溶液中

2、的聚集行為進(jìn)行分析，進(jìn)而通過兩親聚合物對(duì)稠油的降粘作用，探討兩親聚合物與稠油的作用機(jī)理。
　　 本文采用發(fā)煙硫酸、丙烯腈、碳烯為原料，通過磺化作用制備了2-丙烯酰胺基-辛基磺酸(AMC8S)、2-丙烯酰胺基-十二烷基磺酸(AMC12S)、2-丙烯酰胺基-十六烷基磺酸(AMC16S)三種疏水碳鏈長(zhǎng)度不同的磺酸鹽類兩親單體。進(jìn)一步與親水單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)按不同摩爾比例進(jìn)行水溶液無規(guī)共聚，制備了一系列新穎的

3、兩親無規(guī)聚合物。采用紅外光譜、核磁共振波譜、元素分析等測(cè)試手段對(duì)實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征與分析，結(jié)果表明所制備的兩親單體結(jié)構(gòu)為(1)所示，進(jìn)一步反應(yīng)制得的兩親無規(guī)聚合物的結(jié)構(gòu)見(2)所示。
　　 采用穩(wěn)態(tài)熒光、動(dòng)態(tài)光散射及透射電子顯微鏡等測(cè)試手段對(duì)聚合物在水溶液中的聚集行為進(jìn)行研究。選取兩親基團(tuán)為AMC12S，摩爾含量(x)分別為0.1、0.3、0.5的兩親聚合物，考察兩親基團(tuán)含量對(duì)聚合物聚集行為的影響。結(jié)果表明，隨著AMC1

4、2S摩爾含量的增大，聚合物的臨界聚集濃度(cac)明顯減小，其聚集方式逐漸從分子間向分子內(nèi)轉(zhuǎn)變。選取兩親基團(tuán)分別為AMC8S、AMC12S、AMC16S，摩爾含量為0.1的兩親聚合物，研究?jī)捎H基團(tuán)中疏水碳鏈長(zhǎng)度對(duì)聚合物聚集行為的影響。結(jié)果表明，隨著兩親基團(tuán)疏水碳鏈長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，聚合物cac明顯減小，聚合物分子更傾向于以分子間的聚集方式聚集，形成多分子聚集體。
　　 以月桂醇為起始劑，堿催化下與環(huán)氧乙烷開環(huán)反應(yīng)制備了三種親水基團(tuán)長(zhǎng)度

5、不同的非離子表面活性劑，采用核磁共振波譜及質(zhì)譜儀對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明表面活性劑的結(jié)構(gòu)分別為HO(CH2CH2O)10C12H25(C12E10)、HO(CH2CH2O)20C12H25(C12E20)和HO(CH2CH2O)40C12H25(C12E40)?？疾旆请x子表面活性劑對(duì)聚合物聚集行為的影響，結(jié)果表明，在混合溶液中非離子表面活性劑濃度達(dá)到臨界締合濃度(cmc)左右時(shí)聚合物聚集體開始解離；隨著親水基團(tuán)長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，表面活性

6、劑對(duì)聚合物聚集體的解離能力也隨之增強(qiáng)。
　　 以不同用量的AMC16S，制備出五種在水溶液中以分子間聚集為主導(dǎo)的兩親聚合物降粘劑(ICA)。采用烏氏粘度計(jì)及掃描電子顯微鏡考察ICA的分子量和微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，AMC16S含量的減少導(dǎo)致分子量變大、以及所形成網(wǎng)狀聚集形態(tài)的致密性增強(qiáng)。采用Brookfield粘度計(jì)考察ICA對(duì)勝利稠油的降粘效果，其中ICA-2同時(shí)具有優(yōu)良的降粘、耐鹽和耐溫性能?？疾鞂?duì)比ICA-2與石油磺酸鹽小分子