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丙烯酰胺类聚合物合成及性能研究

丁伟  
【摘要】:丙烯酰胺(AM)类聚合物是指丙烯酰胺的均聚物及丙烯酰胺与其它单体形成的共聚物的统称。聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物是一类新型的精细功能高分子产品,是水溶性聚电解质中最重要的品种之一。除了在石油工业中用于驱油剂外,它还广泛应用于化工、冶金、地质、煤炭、造纸、轻纺、水处理等工业部门。 本论文主要研究丙烯酰胺类聚合物的合成及性能,分别合成了超高相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺、超高相对分子质量的阳离子型聚丙烯酰胺、具有反聚电解质溶液行为的两性聚合物、耐温抗盐型聚丙烯酰胺衍生物以及兼具梳形结构和两性离子结构的聚丙烯酰胺衍生物,并对它们的性能进行了评价,具体研究内容和结果如下: ⒈采用自行研制的双官能度引发剂与还原剂和水溶性偶氮化合物组成的复合氧化还原引发体系,引发AM水溶液均聚,经微波后水解制备超高相对分子质量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。结果表明:在AM浓度32%,双官能度引发剂浓度10mg/L,聚合温度6℃,偶氮化合物用量25mg/L,EDTA用量60 mg/L,甲酸钠用量5mg/L,尿素用量400 mg/L;得到PAM平均相对分子质量高达3.0×10~7。优化水解工艺条件为:PAM浓度15%,微波反应器输出功率420W,水解时间8min,助溶剂NP-10用量100mg/L,得到的HPAM相对分子质量高达3.3×10~7,水解度达到设计要求。采用浓度为800mg/L的HPAM水溶液在人造非均质岩心上进行驱油性能评价,可提高采收率15%以上,与相同条件下的国产HPAM(DQ2500)相比,采收率提高幅度达5%。 ⒉以丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AETMAC)作为共聚单体,采用新型复合氧化还原体系引发AM与AETMAC共聚合反应,合成超高相对分子质量(≥1.0×10~7)、阳离子度可在1~50%范围内任意调控的超高相对分子质量阳离子聚丙烯酰胺。最佳工艺参数为:引发剂浓度60 mg/L(对单体),单体浓度为20 %,pH值为8,引发温度为10℃,DA浓度为600 mg/L,尿素浓度为100 mg/L,EDTA浓度为100mg/L,Span-20浓度为100 mg/L,偶氮浓度为80 mg/L。分别采用F-R法、K-T法和YBR法三种方法对AETMAC与AM的竞聚率进行测定,结果表明应用K-T法和YBR法测定竞聚率比较准确,AETMAC与AM的竞聚率分别为r_(AETMAC)=0.3835,r_(AM)=2.2863。对合成的超高分子量阳离子絮凝剂CPAM(AETMAC-AM)絮凝评价试验结果表明,絮凝效


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