羧甲基纤维素钠及丙烯酰胺二元共聚物的制备及性能.pdfVIP

石油与天然气化工 230 CHEMICALENGINEERINGOFOILGAS 羧甲基纤维素钠及丙烯酰胺二元共聚物的制备及性能’ 刘 畅1 宁志刚1 徐 昆2 李羚露1 宋春雷2 张文德2 王丕新2 1．长春工业大学2．中国科学院长春应用化学研究所 摘 要 在水相中采用自由基聚合的方法，合成了羧甲基纤维素钠 CMCNa 与丙烯酰胺 AM 的接枝共聚物。采用FTIR对产物结构进行了表征。同时采用流变仪对接枝共聚物水溶液 在不同温度及离子强度下的流变行为进行了系统研究。结果表明，羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺发 生了接枝共聚反应；接枝共聚物具有较好的耐温、抗盐性。此外，对接枝共聚物的Fe3+、Cr3+、Zr4+ 等金属离子交联冻胶的流变研究表明，该接枝共聚物可形成性能优良的冻胶，这种冻胶在堵水、压 裂和调剖等采油工艺中有着重要的作用。 关键词 羧甲基纤维素钠 丙烯酰胺接枝共聚压裂液 DOI：10．3969／j．issn．1007—3426．2010．03．014 羧甲基纤维素钠作为一种纤维素衍生物，具有 京化工厂。 良好的水溶性和可生物降解性。但由于其相对分子 BRUKERVertex70FTIR型红外分析仪l BrookfieldDV PAAR 质量较低，其水溶液的粘度受到了一定限制。聚丙 Ill+流变仪，ANTON 烯酰胺是一种常用的水溶性聚合物，具有絮凝性、粘 MCR300型流变仪。 合性、降阻性、增稠性。但在一定的无机盐和较高温 1．2共聚物的制备与纯化 度下，其水溶液的粘度急剧下降，这使它的应用受到 在四口瓶中，将一定量的羧甲基纤维素钠于去 了限制‘11。针对两者各自的特点，本试验将丙烯酰 离子水中溶解，然后加入与羧甲基纤维素钠不同质 胺单体接枝到羧甲基纤维素钠上，得到了一种既有 较高粘度，又具有一定抗盐、耐温性能的接枝共聚 6 ，训 ，控制总的单体浓度为10％～30％ 硼 。通 物，考察并优化了反应时间、引发剂浓度、原料配比 人氮气，在60℃下搅拌溶解约30rain，当温度恒定 等聚合条件，制备了系列接枝共聚物，系统研究了接 时，加入占单体总量0．02％～o．15％ 铷 的引发剂 枝共聚物的抗温耐盐性能。此外，还利用金属离子 h～11 过硫酸铵，保温反应3 h后，冷却至室温。然 将接枝共聚物交联，并进一步考察了所合成冻胶的 后将合成的聚合物凝胶配制成约2％ 硼 的水溶液， 抗剪切性质。 用丙酮对聚合物进行沉淀分离，真空烘箱干燥 1实验部分 50℃ 至恒量，得粗接枝物。再用冰醋酸：乙二醇 一6：4 体积比 混合溶剂‘23反复洗涤，离心，去上 1．1试剂与仪器 清液，以除去丙烯酰胺均聚物，再经丙酮沉淀，真空 羧甲基纤维素钠 CMCNa ：工业级，长春大成 烘箱干燥 50℃ 至恒量，即得纯接枝物。 玉米开发有限公司；丙烯酰胺 AM ：分析纯，北京 化工厂；过硫酸铵 APS ：分析纯，北京化工厂；丙1．3分析测试 酮：分析纯，北京化工厂；冰醋酸：分析纯，北京化工 1．3．1共聚物的结构表征 厂；乙二醇：分析纯，北京化工厂；NaCl：分析纯，北 将所得的纯接枝物粉末与光谱纯KBr混合，压 *基金项目：吉林省重点科技发展项目 座机电话号码 。 中国调剖网 不只是调剖 石油人专业技术学习交流平台！ 第39卷第3期 羧甲基纤维素钠及丙烯酰胺二元共聚物的制备及性能 制成片，用傅立叶变换红外光谱仪测定接枝共聚物 的结构，分辨率2cm一，扫描次数为32次。 1．3．2共聚物水溶液特性黏数的测定 接枝共聚物的特性粘数用乌氏粘度计采用一点 cm-1处为酰胺基中伯胺的伸缩振动峰。此结果说 法测定。测试采用1mol／LNaCI水溶液为溶剂，测 明羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺发生了接枝反应。 试温度为 30．O±0．1 ℃。 2．2影响合成反应的因素 1．3．3共聚物水溶液表观粘度的测定 2．2．1引发剂用量对特性粘数的影响 h 配制质量分数为5‰的聚合物溶液，静置24 固定反应时间为8h，反应温度为60℃，单体比 后，用流变仪测试在不同温度下聚合物溶液的流变 性。测试选用ULA转子，转速为10r／min。 的加入量对于产物特性粘数的影响，结果如图2。 配制质量分数为5‰的聚合物溶液，加入不同 从图2可知，随引发剂用量的增加，产物的特性粘数 量的NaCl，溶解完全，静置24h后，用流变仪测定 先增加后减少，当过硫酸铵加入量占单体含量的 在不同离子强度下聚合物溶液的流变性。测试选用 0．5‰时，特性粘数达到最大值。这可能是由于引发 ULA转子，转速为10r／min。 剂用量过低时，不能充分引发羧甲基纤维素钠产生 1．3．4共聚物交联凝胶流变性的测定 自由基，CMCNa上产生的接枝点少，可接枝