温敏聚合物在油气开采中的研究进展

温敏聚合物是一种能够根据外界温度变动产生相应化学性质转变或物理结构变化,进而引起自身性能改变的高分子聚合物,已成为近年来新兴材料的重要研究方向之一。新型温敏聚合物已经在各行业开始应用,尤其在油气开采过程中,作为油田助剂因其独特的温敏特性可有效解决油气开采前后所发生工作液高温降黏、油层高温窜流、采后污染等问题。本文综述了温敏聚合物在油气开采中的采前准备、注水开采以及采后污水处理三个方面的研究现状,并从温敏处理剂的性能特点、合成方法等角度进行了分析,对温敏聚合物在今后油气开采中的应用做出展望,同时指出部分温敏聚合物产品仍然存在敏感性不足、临界相转变温度(LCST)调节困难、耐温耐盐能力差等问题,并提出了今后温敏聚合物将向灵敏度高、配伍性广、环保性强等方向发展,以供相关学者进行参考。

温敏聚合物正辛基苯乙烯/N,N-二乙基丙烯酰胺/丙烯酰胺合成及溶液性能

采用实验室自制的疏水单体对正辛基苯乙烯(OBS)、温敏单体N,N-二乙基丙烯酰胺(DEAM)及亲水单体丙烯酰胺(AM),利用氧化-还原胶束聚合法共聚合成温敏聚合物,并对产物进行红外光谱、核磁共振结构表征,结果表明合成产物为目标聚合物。研究了聚合物溶液的温度敏感性,在不同盐浓度(NaCl,CaCl_2)中的敏感性及与阴离子表面活性剂的复合效应;聚合物溶液随温度的升高黏度出现先增加后降低再增加的变化特点,在45℃黏度达到了最大值;聚合物溶液随着NaCl浓度增加,黏度逐渐增加再逐渐下降又上升的特点,最大黏度处NaCl浓度为10000 mg/L;随着CaCaCl_2浓度的增加,出现黏度逐渐增加又下降的特点,最大黏度处为CaCaCl_2浓度500 mg/L;阴离子表面活性剂和聚合物溶液复合后溶液黏度增加,而且相同浓度的表面活性剂对溶液表观黏度的贡献为:十二烷基硫酸钠>十二烷基磺酸钠>十二烷基苯磺酸钠。

一种含苯环结构的温敏聚合物溶液的驱油作用

从温敏聚合物的增粘作用、降低油水界面张力、乳化作用及微观驱油过程,研究含苯环疏水单体、亲水单体和温敏单体的三元共聚温敏聚合物驱油作用。研究认为,温敏聚合物在高温高盐条件下溶液的增粘主要是依靠其结构中亲、疏水基团的疏水缔合的作用;温敏聚合物具有降低油水界面张力、乳化和提高洗油能的作用。

温敏聚合物/聚乙烯醇复合溶液的性能

采用聚醋酸乙烯酯(PVAc)醇解的方法制备出了不同醇解度的聚乙烯醇(PVA)。以丙烯酰胺(AM)和温敏性功能单体Macromer为共聚单体,通过自由基水溶液聚合方法制备出了二元温敏水溶性共聚物P(AM-Macromer)。研究了PVA、P(AM-Macromer)及其复合溶液的性能。结果表明,P(AM-Macromer)溶液具有温敏性。PVA溶液黏度随温度的变化规律与其结构有关。PVA与P(AM-Macromer)复合效应明显,该复合溶液具有盐增稠和升温增粘的特性,溶液的弹性随温度的升高而增强;不具备升温增粘效应的高醇解度PVA与P(AM-Macromer)复合具有升温增粘的效应。醇解度较低的PVA与P(AM-Macromer)复合后,溶液出现升温增粘效应的温度明显降低。

含苯环结构的温敏聚合物溶液温敏行为研究

以实验室合成的含有苯环结构的温敏聚合物P(AM-co-DEAM-co-nBS)和P(AM-co-DEAM-co-oBS)为研究对象,采用温控型紫外分光光度计考察了温度、亲、疏单体组分、NaCl和CaCl_2含量、表面活性剂浓度对聚合物溶液相转变温度(LCST)的影响。结果表明:P(AM-co-DEAM-co-oBS)和P(AM-co-DEAM-co-nBS)的LCST分别为45℃和65℃;增加聚合物结构中疏水基含量(摩尔比0.3-1.5)和增加无机盐NaCl和CaCl2浓度可降低其LCST(下降5~10℃);增加聚合物亲水基含量和增加阴离子表面活性剂浓度可提高其LCST(增加5~8℃)。

温敏聚合物温敏性能研究综述

温敏聚合物由于其溶解度对温度的敏感性而引起了广泛的关注,但不同的使用环境需要不同的临界溶解温度,为了适应其应用的需要,开发了不同的调节临界溶解温度的方法。本文综述了温敏聚合物温敏性能的调节方法及其在不同领域的国内外研究现状,并提出了其今后的研究方向。

温敏聚合物负载金属酞菁的制备及性能

对氨基锌酞菁进行改性,并将其接枝到聚N-异丙基丙烯酰胺分子链上,制得一种新型的温敏性锌酞菁聚合物。与小分子氨基锌酞菁相比,所合成的锌酞菁聚合物能溶解于大多数有机溶剂和水,而且在水溶液中表现出良好的温敏性,其低临界溶解温度为34.1℃。因此,该聚合物负载锌酞菁作为一种新型的催化剂有望实现均相催化,异相分离。

温敏聚合物研究现状与进展综述

温敏聚合物由于其溶解度对温度的敏感性而引起了极大的关注。综述了温敏聚合物的分类及其在不同领域的国内外研究现状,并提出了其今后的研究方向。

温敏聚合物负载钯催化剂的制备及其催化性能

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和4-乙烯基三苯基膦(DPPS)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过溶液自由基聚合制备温敏聚合物P(NIPAAm-co-DPPS);然后将醋酸钯引入到P(NIPAAm-co-DPPS),并加入NaBH_4还原,可得到温敏聚合物负载钯催化剂P(NIPAAm-co-DPPS)Pd(0)。通过调控NIPAAm与DPPS的摩尔投料比,可得到一系列不同转变温度的温敏聚合物;利用~1H NMR、^(31)P NMR、GPC对温敏聚合物的结构进行表征,利用^(31)P NMR、XRD和TEM对所得催化剂进行表征,并通过TG对Pd含量进行分析;以水相中对硝基苯酚(4-NP)的还原为模型反应,研究温度、催化剂用量以及循环使用次数对催化性能的影响。结果表明:P(NIPAAm-co-DPPS)Pd(0)中Pd纳米粒子具有良好的分散性且含量为2.8 wt%;当温度低于其转变温度时该催化剂具有较高的催化活性,转化率较高,且在循环使用10次后,转化率仍保持在98%,而当温度高于其转变温度时转化率显著降低。

亲和温敏聚合物在双水相体系中的应用

将异丙基丙烯酰胺单体和丙烯酸随机共聚合成了二元线型聚合物,使聚合物既具有了温度敏感性能又提供了可与金属离子螯合反应的功能基团—羧基-COOH。采用水作为聚合反应溶剂,氧化-还原体系(APS)为引发体系,TEMED作为加速剂,来合成聚合物PNIPAAm-co-AAm,得到合成聚合物PNIPAAm-co-AAm最佳化条件,考察了聚合物的得率以及水溶性速率;通过红外光谱物理性质研究;制备得到的温敏聚合物PNIPAAm-co-AAm具有良好的物理化学性能。

亲和温敏聚合物PNIPAA,-co-AA,的制备及表征

制备一种新型的蛋白质分离纯化材料。探讨亲和温敏双水相体系对牛血清白蛋白(BSA)的分配特性。优化分离纯化BSA条件,同时测定BSA的回收率以及纯化倍数,并通过电泳SDS-PAGE对BSA蛋白进行了表征。

适用于深水水基钻井液的温敏聚合物流型调节剂

针对深水水基钻井液低温流变调控的要求,利用温敏聚合物在对温度响应的过程中有显著的流体力学体积和分子构象变化的性质,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酰胺(AM)为单体,合成了一种流型调节剂PNAAM。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)表征了产物的官能团。热重分析显示产物初始热分解温度在300℃。浊度分析显示,单体配比和盐浓度均是通过影响分子链中亲水基团与水分子氢键的强度来影响产物的LCST(低临界溶解温度)。PNAAM在钻井液中4、25和65℃流变参数比值为AV_(4℃)∶AV_(25℃)∶AV_(65℃)=1.75∶1.22∶1、PV_(4℃)∶PV_(25℃)∶PV_(65℃)=1.8∶1.4∶1、YP_(4℃)∶YP_(25℃)∶YP_(65℃)=1.8∶1∶1.09。机理分析认为,温度小于LCST时,分子链中亲水基酰胺基团做主导,PNAAM分子溶于水,无可测量的流体力学半径;温度大于LCST时,分子链中疏水基做主导,PNAAM分子链之间疏水缔合作用增强,形成三维网状结构,黏度增大,聚合物粒度增大,泥饼膨润土颗粒更加致密有序。

基于超支化温敏聚合物制备温敏金纳米粒子

通过对不同分子量的超支化聚乙烯亚胺（hyperbranched polyethyleni mine,HPEI）的端基进行部分或完全异丁酰胺（isobutyric amide,IBAm）化,可以制备一系列具有不同低临界溶解温度（Lower Critical SolutionTemperature,LCST）的超支化温敏聚合物HPEI-IBAm。通过离子键或氢键之间的相互作用,所得超支化温敏聚合物可以吸附于柠檬酸钠还原并稳定的14nm的金纳米粒子（AuNP）的表面,从而得到具有温敏性质的金纳米粒子。所得温敏金的LCST都低于其相应的温敏聚合物,其差值在0.8至6℃之间。在pH值为9.18的缓冲溶液中,通过改变所用聚合物的分子量以及异丁酰胺基团的取代度,所得温敏金的LCST可控制在21.7~48.2℃之间。此外,所得温敏金的LCST也是pH值敏感的,通过溶液pH值的改变,所得温敏金的LCST值可以在更宽的范围内调节。增加溶液的碱性,LCST可能变化不大或降低,减小溶液的碱性会使LCST升高,直到消失。在偏酸的条件下,所得金复合物通常发生聚集,变得不稳定。此外,溶液中的盐度对所得温敏金的LCST也有影响,氯化钠和硫酸钠会降低其LCST,尤其是硫酸钠的效果更显著。

小分子基温敏聚合物纳米粒子的制备及在近红外二区荧光成像与光热治疗中的应用

以有机小分子4,9-二(5-9H-芴-2-基-噻吩-2-基)-6',7-联苯[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹喔啉(TQF)为前驱体,通过化学方法将其修饰为可引发可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)反应的小分子链转移剂TQF-苯基硫代链转移剂(CTA).以TQF-CTA为链转移剂,以偶氮二异丁腈为引发剂,引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)发生RAFT聚合反应,合成了具有良好水溶性和较低临界溶解温度(LCST)的小分子基共聚物[TQF-P(NIPAAm-co-OEGMA),TPNO].将其直接溶于水中可制备成温敏的球形纳米粒子TPNO NPs.研究结果表明,TPNO NPs在温度大于LCST(35℃)时表现出一个明显的粒径变化和显著的荧光增强行为(2.2倍),并成功实现了对活体小鼠血管与肿瘤的明亮近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光成像(FI).同时,TPNO NPs有着良好的光热转换效率(PCE=29.8%),通过体外细胞实验证明了其对细胞具有较好的光热治疗(PTT)效果.

木质素基温敏聚合物包覆布洛芬及其缓释行为的研究

以自制的木质素基聚[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(Lignin-g-PDMAPS)温敏聚合物为原料,采用乙醇/氯化钠抗溶剂法自组装制备木质素温敏聚合物包覆布洛芬纳米颗粒(IBU@LTPN),研究IBU@LTPN在不同温度和pH值下的释放行为。通过差示扫描量热计(DSC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)进行性能和结构表征。通过抗蛋白吸附实验和细胞毒性试验评价其安全性。结果表明,IBU@LTPN的最高临界溶解温度(UCST)为38.55℃,IBU@LTPN的形貌为椭球形。IBU@LTPN包覆率为68.55%。IBU@LTPN显示出良好的温敏特性,温度大于UCST时,42℃时,48 h累计释放量达到75%,而温度小于UCST时,38℃时,48 h累计释放量为36%。而且IBU@LTPN具有一定的pH响应特性,具有明显的抗特异性蛋白吸附性能且使用的剂量是安全的。

梳型温敏聚合物对无固相水基钻井液高温流变性的调控

针对现有聚合物增黏剂存在高温降黏缺陷,不能有效调控无固相水基钻井液高温流变性能的难题,采用自由基胶束聚合法制备了丙烯酰胺(AM)/新型温敏单体(MVC)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS)梳型温敏聚合物(TSP-Comb)。采用红外光谱、核磁氢谱和凝胶渗透色谱等表征和测定了TSP-Comb的分子结构和重均分子量,采用热重分析和环境扫描电镜分别测定了TSP-Comb分子链的热稳定性和微观结构,采用流变仪和可见分光光度计研究了TSP-Comb的温度响应特性,并研究了TSP-Comb对无固相水基钻井液高温流变性能的调控效果。研究结果表明,TSP-Comb溶液在90~180℃范围内具有优良的高温增稠特性和较高的相变温度(高于60℃),相比较于线性温敏聚合物,TSP-Comb在高温流变稳定性和相变温度提升方面均有明显改善;TSP-Comb的高温增稠特性有助于改善无固相钻井液的高温流变性能,基于TSP-Comb构建的无固相钻井液的表观黏度、塑性黏度、动切力等流变参数在90~180℃较宽温度范围内的变化率小于25%,TSP-Comb显著提高了无固相钻井液的高温流变稳定性,为无固相水基钻井液高温流变性能调控提供了一种新方法。

温敏性聚合物P(AM-Macromer)及其与表面活性剂的复合性能

以含氧乙基结构的烯类单体(Macromer)和丙烯酰胺(AM)为原料,制备了具有温度敏感性的疏水缔合水溶性共聚物P(AM-Macromer)。研究了P(AM-Macromer)溶液与不同表面活性剂的相互作用。结果表明,P(AM-Macromer)在水溶液中与表面活性剂存在明显相互作用,复合效应与聚合物浓度、表面活性剂结构及浓度有关。在较高浓度聚合物溶液中,少量表面活性剂的加入能显著提高溶液的黏度;在低浓度聚合物溶液中,表面活性剂的加入使溶液表观黏度下降。表面活性剂对共聚物P(AM-Macromer)溶液黏度的影响强弱顺序为:SDBS>CTAB>OP-10。

N-烷基丙烯酰胺温敏聚合物合成研究进展

聚N-烷基丙烯酰胺因表现出温度敏感的特殊性能而成为高分子领域的研究热点,具有非常好的应用潜力。本文评述了线性和聚凝胶化N-烷基丙烯酰胺温敏聚合物的合成研究进展,分别介绍了水溶液自由基聚合合成线性N-烷基丙烯酰胺温敏聚合物的研究进展和化学交联、物理交联、辐射交联聚合凝胶化N-烷基丙烯酰胺温敏聚合物的合成研究进展,并对线性温敏聚合物和凝胶化文敏聚合物合成方法优缺点、单体选择、应用范围进行了讨论。

温敏型聚合物在稠油污水中的絮凝作用探讨

稠油污水絮凝剂大都是阳离子聚丙烯酰胺(CPAM),但该絮凝剂在稠油污水中高分子长链的伸展受到高温和高矿化度的影响,絮凝效果大大降低。探讨了一种温敏型絮凝剂PA在不同浓度、温度、及不同浓度无机盐(NaCl和CaCl_2)条件下的絮凝作用并与CPAM进行对比。实验结果表明:温敏絮凝剂PA对稠油污水的乳化油和固相悬浮物的去除率较CPAM高,其主要原因是PA在较高温度下发生相分离使溶液亲水性降低、吸附能力增强;温度和无机盐(NaCl、CaCl_2)能促进温敏絮凝剂PA对稠油污水中乳化油和固相悬浮物的去除效果。

温敏聚合物双水相技术及其研究进展

温敏聚合物双水相体系作为一种新型的绿色分离／富集技术，具有条件温和、选择性强、萃取效率高、操作时间短、成相物质可回收利用等优点，可简单地改变环境温度，实现成相聚合物与目标分离物的分离，该技术已被广泛地应用于生物分离、金属离子分离、天然产物有效成分提取、药物分离等领域。本文简要介绍了温敏聚合物双水相体系的形成原理，双水相液液相平衡理论的研究进展及应用研究，希望对进一步的研究工作有所帮助和启发。