ATP负载杂环两性共聚物型超高温降失水剂的合成与性能评价

现有AMPS共聚物类降失水剂高温稀释降黏作用明显,对固井水泥浆的超高温沉降稳定性尤其不利。对此,合成了一种凹凸棒土(ATP)负载杂环两性共聚物型超高温固井降失水剂ATP-FLA以减弱共聚物的高温分散副作用。对负载前后的产品进行了综合性能对比,结果表明,在150~240℃范围内,加有4.0%~6.0%负载型降失水剂ATP-FLA、2.0%~4.0%悬浮剂的水泥浆API失水量不大于40 mL,沉降密度差不大于0.03 g/cm^(3),超高温稳定性良好。在240℃、120 MPa下养护后的水泥浆流性指数达到0.8976,浆体高温稠度高,剪切阻力大。同时,利用超高温固井现场水泥浆对ATPFLA进行了适应性评价,结果表明其能够在有效控制API失水量的同时不影响水泥浆的其他性能。此外,利用分子动力学模拟研究了杂环两性共聚物FLA的作用机理。模拟分析结果表明,杂环两性共聚物FLA相比于常规阴离子型共聚物的优势在于其减弱了自身分子链受环境中金属离子的“去水化”效应干扰,更耐金属离子进攻,使其更加适应水泥浆体系的碱金属离子溶液环境。

AM-AMPS-DMDA水溶性疏水两性共聚物溶液性能的研究

采用自由基共聚合反应制备了水溶性丙烯酰胺（ＡＭ）／２－丙烯酰胺基－２－甲基丙磺酸钠（ＮａＡＭＰＳ）／２－甲基丙烯酰氧乙基－二甲基十二烷基溴化铵（ＤＭＤＡ）疏水两性共聚物。对共聚物稀溶液性质及聚合物组成、聚合物浓度、电解质浓度、温度、剪切速率等因素对共聚物溶液性能的影响进行了研究。结果表明，由于在同一聚合物中引入了疏水结构及两性离子结构，这类疏水两性聚合物表现出较好的耐温抗盐等性能。

反相乳液聚合法制备一种新型两性共聚物

合成了一种新型两性单体甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基-N-丙磺酸胺盐(DM PS),用核磁共振对DM PS进行表征,并利用反相乳液聚合法,以过硫酸钾(K2S2O8)-四甲基乙二胺(TMEDA)为氧化还原引发剂、Span80试剂为乳化剂,DM PS两性单体与丙烯酰胺(AM)共聚制得具有反聚电解质性质的两性共聚物poly(AM-co-DM PS),考察了影响反相乳液聚合的因素。获得最佳反应条件:35℃,V(环己烷)∶V(水)=2∶3,ρ(Span80)=2.0g/dL,m(DM PS)∶m(AM)=0.30,ρ(DM PS+AM)=30g/dL,c(K2S2O8)=3.2mm ol/L,c(TMEDA)=4.0mm ol/L,在此条件下,两性共聚物的特性黏数为6.5dL/g,收率91%以上。

两性共聚物AM/DAC/AMPS的合成、表征与溶液性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,以2,2-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-代)丙烷]二氢氯化物(VA-044)为引发剂,在水溶液中合成了AM/DAC/AMPS系列两性共聚物(简称AMACAS系列)。对共聚产物进行红外光谱和元素分析表征,结果表明共聚物组成与投料比相近。对两性共聚物的溶液性能进行测定,结果显示电荷密度适当且阴、阳离子比例接近1的两性聚合物(AMACAS-5-5)溶液粘度随着NaCl浓度的增大而增大,且高温老化后粘度保留率达45.6%,说明其具有一定的耐盐、抗温能力。

含羧酸甜菜碱基团两性共聚物的合成与表征

通过丙烯酰胺和羧内盐型两性单体２－（２－甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基）乙酸盐的自由基共聚反应，合成了一系列新颖的含羧酸甜菜碱基团两性共聚物；研究了原料配比、引发剂种类及浓度对共聚反应的影响，并用ＦＴＩＲ、Ｈ ＮＭＲ和１３Ｃ ＮＭＲ对共聚物结构进行了表征．

AM/AMPS/DMDAAC/OAM水溶性疏水缔合两性共聚物的合成及其性能

以十八醇为原料,制备了长链疏水单体N-十八烷基丙烯酰胺(OAM);以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、OAM为单体,合成了水溶性疏水缔合两性共聚物AM/AMPS/DMDAAC/OAM。利用1H NMR,FTIR,DTA-TG手段研究了共聚物的结构和热稳定性,考察了OAM疏水单体含量、共聚物含量、AMPS含量、温度、剪切速率以及NaCl含量对共聚物溶液表观黏度的影响。实验结果表明,当OAM摩尔分数为1.0%、AMPS摩尔分数为25%、共聚物质量分数为2.5%时,共聚物溶液的增黏性能很好,溶液的表观黏度可达1 648 mPa·s。将疏水基团和两性离子同时引入分子链中,提高了共聚物的耐温抗盐和耐剪切性能,可作为三次采油的驱油剂。

AEDMAC/AM/AA两性共聚物降滤失剂的合成与性能

合成了丙烯酰胺基乙基二甲基氯化铵/丙烯酰胺/丙烯酸(AEDMAC/AM/AA)共聚物钻井液降滤失剂,评价了此共聚物钻井液性能。结果表明,AEDMAC/AM/AA共聚物具有良好的降滤失、防塌、保护油气层性能,抗温、抗盐污染能力强。

水溶性AM/DMPS两性共聚物的反相乳液法制备及性能评价

通过反相乳液法,以甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐(DMPS)两性单体与丙烯酰胺(AM)进行共聚反应,制得具有反聚电解质性质的AM/DMPS两性共聚物。分别采用元素分析、红外光谱和核磁共振仪对AM/DMPS共聚物进行了分析表征,并对该共聚物在不同泥浆中的效果进行了评价。

新型两性共聚物阻垢剂的合成及性能研究

以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)及马来酸酐(MA)为单体,(NH4)2S2O8/NaHSO3氧化还原体系为引发剂,水为溶剂,通过溶液聚合制备了一种新型两性共聚物阻垢剂。用红外光谱和热分析方法对共聚物进行了表征和分析。探讨了聚合工艺条件对共聚物阻垢效果的影响,评价了其阻垢分散性能。结果表明,该共聚物对碳酸钙、磷酸钙具有优异的阻垢效果,并且具有良好的分散氧化铁性能。当共聚物质量浓度为10 mg/L时,其对碳酸钙的阻垢率达90%以上,对磷酸钙的阻垢率达95%以上。

两性共聚物P(AM-co-SPE)的合成及盐溶液性质

以1,3-丙磺酸内酯和甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(DMAEMA)为原料,合成功能单体N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-(3-磺丙基)铵甜菜碱(SPE),然后将该单体和丙烯酰胺(AM)进行自由基共聚反应,制备了两性共聚物P(AM-co-SPE),红外光谱表征了合成的功能单体及两性共聚物结构,探讨了聚合反应影响因素及两性共聚物在盐水中的黏度行为。结果表明,以过硫酸钾为引发剂,在聚合温度为60℃、引发剂用量为0.5%、单体SPE比例为10%时,获得两性共聚物特性黏数高达93mL·g^(-1);该两性共聚物在盐水中有明显增黏效果,且共聚物黏度随盐浓度增加而增大,尤其是在Ca^(2+)和Zn^(2+)盐溶液中增黏效果更佳,表现出明显的反聚电解质溶液性质。

DADMAC-AA两性共聚物的合成及应用

采用溶液聚合法,以二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)和丙烯酸(AA)为单体,偶氮二异丁脒盐酸盐为引发剂,异丙醇为链转移剂,合成了一种二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酸(DADMAC-AA)两性共聚物.研究了反应温度、链转移剂、引发剂对聚合反应的影响,制得产物的固含量为27%～29%,pH为4.2～5.2,粘度为1000～1300 cps.将自制的DADMAC-AA与国外同类产品分别用于洗发水中,该产品具有更好的干发梳理性.

硫酸铵水溶液中分散聚合法制备两性共聚物P(AM-co-AA-co-DAC-co-DMC)

利用分散聚合技术,在硫酸铵水溶液中以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,合成了两性共聚物P(AM-co-AA-co-DAC-co-DMC).用FTIR,13C-NMR,TEM等方法表征了聚合物的结构和组成.考察了不同分散稳定剂、正负离子单体配比和pH对分散聚合的影响,并对P(AM-co-AA-co-DAC-co-DMC)水基分散聚合条件及稳定性进行了一些探讨.实验表明,在硫酸铵水溶液中制得较稳定的P(AM-co-AA-co-DAC-co-DMC)分散体系,应选用非离子型或阳离子型的分散稳定剂,如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)、聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDAC),而其pH应在2到4之间.当选用占总质量1.5%的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散稳定剂,引发温度为40℃,正负离子单体物质的量比值大于1,pH=3时,可以制得总离子度超过25%的纳米级两性聚合物.

St-DVB微凝胶星型两性接枝共聚物的单分子膜性质研究

用自由基引发苯乙烯-二乙烯基苯(St-DVB)共聚合成了带有大量乙烯基的活性微凝胶,再将此活性胶核与甲基丙烯酸(MMA)共聚制得微凝胶星型两性聚合物,并成功地制备了LB膜,此微凝胶星型两性聚合物LB膜与-般典型LB膜的区别在于它的疏水部分不是长脂链,而是分子量比较大的苯乙烯-二乙烯基苯微凝胶;此疏水的微凝胶核与亲水的聚甲基丙烯酸链在气-液界面上形成类似“浮萍”结构的单分子膜,因而在诸多方面表现出特异性质。

含磺酸甜菜碱两性离子共聚物P(AM-co-VPPS)的合成及盐溶液性质

4-乙烯基吡啶(4-VP)与1,3-丙烷磺内酯在80℃下反应20h,合成了4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐(4-VPPS);并在水溶液中与丙烯酰胺(AM)单体进行自由基共聚合,获得了同时含正负离子基团的磺酸甜菜碱两性离子共聚物P((AM-co-VPPS));采用红外光谱和1H-NMR对共聚物结构和组成进行了表征;进而考察了单体组成、引发剂用量、单体总浓度及反应温度对两性离子共聚物特性黏数的影响.通过考察单体投料比与共聚物组成的关系,利用Finemann-Ross和Kelen-Tudos方法,获得AM和4-VPPS单体对的竞聚率分别为2.01、8.71和1.99、8.44.共聚物溶液性质研究结果表明,P(AM-co-VPPS)在含NaCl和CaCl2的水溶液中的特性黏数都比纯水中的大,表现出明显的反聚电解质行为.特性黏数增加的程度随共聚物中4-VPPS单元的含量和水中盐浓度增加而增大;当共聚物中4-VPPS摩尔含量为10.2%时,其在1mol/LNaCl、2mol/LNaCl和2mol/LCaCl2水溶液中特性黏数与在纯水中相比,分别增加47.3%、56.7%和56.8%.

两性梳形共聚物对水泥浆体分散的影响及机理

合成了一系列含有不同阴/阳离子基团摩尔比的两性梳形共聚物,研究了其对水泥浆体分散、分散保持、吸附和水泥早期水化的影响规律,并初步探讨了其作用机理.结果表明:主链中适当引入阳离子基团可改善水泥浆体的分散性能,进一步提高阳离子基团含量,吸附量增大,但水泥浆体的分散性能下降;共聚物分散保持性能随主链中阳离子基团含量增加而增强,其分散保持率和溶液中共聚物浓度呈负相关.两性梳形共聚物优异的分散和分散保持性能受吸附位置、吸附构象和早期水化的共同影响,且主链中阴/阳离子基团摩尔比存在一个最佳平衡值.

两性羧酸类接枝共聚物混凝土超塑化剂的制备与性能评价

从羧酸类接枝共聚物外加剂吸附作用机理和两性聚电解质溶液理论着手,设计和合成了一种掺量低、饱和点高、减水率高、增强效果好的两性羧酸类接枝共聚物超塑化剂。当超塑化剂掺量为0.2%时,减水率达到30%;掺量为0.4%时,减水率高达40%,增大掺量,减水率可以进一步提高。无论是早期或中后期强度增长都比较稳定,在该外加剂掺量为水泥用量的0.30%,每立方混凝土仅采用390kg的低水泥用量就可实现C80强度等级混凝土的配制。

新型两性离子共聚物(AM/DEPS)的合成与评价

海上油田在应用聚合物驱油技术时，现有聚合物在海水中黏度低、不易溶解，不能满足海洋平台在线配制驱替液的要求。为此，以丙烯酰胺（AM）和甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二乙基丙磺酸盐（DEPS）为共聚单体，采用反相乳液聚合法合成了新型两性离子共聚物（AM／DEPS）。通过红外光谱和氢核磁共振谱分析了共聚物（AM／DEPS）的结构，结果表明，该共聚物分子链中含有丙烯酰胺、DEPS链节，两性离子单体DEPS被引入到了共聚物分子链中。考察了单体DEPS摩尔分数、乳化剂、引发剂、反应温度等对共聚物特性黏数的影响，确定最佳共聚反应条件为：反应温度25-30℃，引发剂用量0．08％，乳化剂与油相质量比1：8，单体DEPS摩尔分数2．5％。共聚物（AM／DEPS）的抗盐增黏性及溶解性评价结果表明，该共聚合物乳液在海水中可快速溶解，且具有优异的抗盐增黏效应，能满足海洋平台上用海水直接在线配制驱替液的要求。

含膦酸基两性离子共聚物的合成及性能

以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、N-（3-甲基丙烯酰胺基丙基）-N,N-二甲基十六烷基溴化铵（NADA）以及1-二甲胺基烯丙基膦酸（DMAAPA）为原料,制备了一种水溶性两性离子共聚物驱油剂（ANND）,对其进行了FTIR结构表征,考察了NADA与DMAAPA的加量和配比、引发剂加量、温度对共聚物特性黏数的影响,探究了共聚物的耐盐、抗温、流变等性能。结果表明：共聚物ANND具有良好的水溶性;在相同条件下,与部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）溶液进行对比,2 000 mg/L的共聚物ANND溶液在25℃、剪切速率500 s-1时的表观黏度为28.46 m Pa·s,而黏均相对分子量为1×107的HPAM溶液表观黏度为23.10 m Pa·s;当温度为100℃、剪切速率为170 s-1时,ANND溶液的表观黏度为40.48 m Pa·s,而HPAM溶液为31.31 m Pa·s;在80℃下老化10 d后,ANND黏度保留率为38%,高于同等条件下的HPAM（17%）;在抗盐性实验中,2 000 mg/L共聚物ANND溶液在质量浓度为30 000 mg/L的Na Cl、2 000 mg/L的Mg Cl2和Ca Cl2溶液中的表观黏度分别为28.9、32.1和30.7m Pa·s,优于HPAM（9.8、17.7和16.3 m Pa·s）。在模拟驱油实验中,ANND的采出率为55.67%,高于HPAM驱（48.94%）和水驱（41.37%）。

反相乳液共聚合制备两性丙烯酰胺共聚物的研究

采用Span80-Tween80复合乳化剂和AIBA引发剂，进行丙烯酸钠（NaAA）／丙烯酰胺（AM）／丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵（DAC）反相乳液共聚合．研究了聚合温度、引发荆用量、单体浓度、共聚单体中DAC和AM含量、乳化剂用量及其HLB值、水／油比和水相pH值等聚合反应工艺条件或参数对聚合反应单体转化率和聚合物特性粘度的影响，聚合物特性粘度随引发荆用量和单体浓度的增大而增大的实验结果证实了该两性丙烯酰胺共聚物反相乳液制备过程中凝胶效应的存在．傅立叶红外光谱组成分析表明了两性丙烯酰胺共聚物的成功合成，扫描电镜观测乳胶粒粒径范围在0．6～8．0μm．

AM/AA/NAPA/NMQS两性离子共聚物的合成及表征

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-烯丙基苯乙酰胺(NAPA)及N-甲基-N-烯丙基吗啉溴盐(NMQS)为原料,氧化还原体系下合成了一种水溶性两性离子共聚物AM/AA/NAPA/NMQS。最佳反应条件为:m(AM):m(AA)=4.0:6.0,NAPA 0.3 wt%,NMQS 0.15 wt%,引发剂0.1 wt%,pH=6,反应温度35℃,单体总浓度25wt%。对AM/AA/NAPA/NMQS四元共聚物进行了IR、1H NMR、SEM、特性粘数表征。当NaCl浓度为12000mg·L-1,CaCl2或MgCl2浓度为1200 mg·L-1时,溶液黏度保留率分别为13.7%、11.8%和12.7%;温度120℃时,溶液黏度保留率达到30.9%;当剪切速率在170 s-1时,溶液黏度保留率为24.6%。