羧甲基纖維素耐熱改性研究.pdf

1、羧甲基纖維素(CMC)是由天然纖維素經(jīng)堿化和醚化制得的水溶性纖維素醚,在石油、天然氣的鉆探和掘井等工程中有廣泛應(yīng)用。但通常的CMC已不能適應(yīng)于高溫地層和復(fù)雜地態(tài)的開(kāi)采要求,急需有耐溫等性能較好的CMC產(chǎn)品出現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外研究者雖對(duì)CMC進(jìn)行多方改性,但涉及耐高溫CMC的研究甚少。本文在探討CMC的降解機(jī)理之后,針對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能缺陷,提出在制備過(guò)程中添加助劑的改性方案,研究改性工藝--產(chǎn)物結(jié)構(gòu)--應(yīng)用性能的規(guī)律,優(yōu)化工藝配方后制得耐溫性等綜合

2、性能較好的采油用CMC,為工業(yè)化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)。本文采用捏合法合成工藝,以亞磷酸三苯酯、四硼酸鈉和硅酸鈉為改性劑,研究改性劑添加量、堿化時(shí)間、加堿方式以及醚化中加水量等因素對(duì)CMC的取代度及其分布、水溶液粘度的影響規(guī)律,結(jié)果如下:在堿化階段加亞磷酸三苯酯合成改性CMC,其水溶液的粘度隨亞磷酸三苯酯加入量的增加而增大,但過(guò)量時(shí),產(chǎn)物的水溶性變差。取代度及其分布隨亞磷酸三苯酯加入量的增加而降低。其酸粘比與鹽粘比均較未改性前有所降低,但是其在酸

3、性和鹽溶液中的粘度卻比未改性前有較大的提高,水溶液的耐溫性也有很大的提高。綜合水溶液粘度和取代度及其分布兩因素,得到優(yōu)化的工藝配方:在20℃下,加入8wt％亞磷酸三苯酯量,氫氧化鈉和纖維素的摩爾比為3.15,采用兩次加堿法(2mol%和1.15mol%)進(jìn)行堿化,堿化時(shí)間90min,然后進(jìn)行醚化反應(yīng)。在醚化階段以四硼酸鈉為改性劑合成CMC,其水溶液的粘度隨四硼酸鈉加入量的增加先增后減,取代度及其分布均勻性都較未改性CMC增加,耐熱性也有

4、很大提高。綜合水溶液粘度和取代度及其分布兩因素,優(yōu)化了的工藝配方為:在20℃下,氫氧化鈉和纖維素的摩爾比為3.15進(jìn)行堿化,堿化時(shí)間為90min,在醚化階段加入6wt%的四硼酸鈉。在堿化階段加硅酸鈉,同時(shí)在醚化階段加四硼酸鈉制得改性的CMC,其水溶液的粘度、取代度及其分布都隨硅酸鈉加入量的增加先增后減;耐熱性有很大提高,但耐鹽性變差;酸粘比雖下降,但是在酸性溶液中的實(shí)際粘度卻有很大的提高。綜合考慮對(duì)水溶液粘度和取代度及其分布的影響,得到