改性聚丙烯酰胺降低油水界面张力行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,从原子分子层次考察部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)以及改性HPAM的界面活性。结果表明:HPAM降低油水界面张力能力极其有限,而引入疏水基团后的HPAM具有较好的降低界面张力效果;改性HPAM的疏水基团增强与油相的作用,并在界面处形成致密的聚合物膜,增加油水界面层厚度,隔离油水相接触,从而降低油水接触形成的界面张力;盐离子的存在增加油水界面张力,改性HPAM引入的磺酸基团具有较好的抗盐能力,可以降低界面处盐离子的聚集,从而减弱盐离子对界面张力的影响。

盐度对疏水改性聚丙烯酰胺吸附行为的影响

选择性絮凝分选是微细粒矿物高效分选的重要手段之一.为了强化絮凝剂在亲水、疏水矿物表面的絮凝选择性,将疏水基团十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C16DMAAC)引入聚丙烯酰胺(PAM)分子链中合成了疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM),采用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究了不同浓度K^(+)和Ca^(2+)对分散剂六偏磷酸钠(SHMP)和HMPAM在亲水和疏水化表面原位吸附行为的影响,并使用激光粒度分析仪分析了不同盐度下SHMP和HMPAM对硅微粉及疏水改性硅微粉粒径分布的影响.结果表明,不同盐度环境下HMPAM均呈现了较好的絮凝选择性.背景溶液分别为10 mmol·L^(-1)、100 mmol·L^(-1)KCl及1 mmol·L^(-1)CaCl_(2)时,QCM-D结果表明SHMP在疏水化表面均未形成吸附层,随后HMPAM在疏水化表面发生吸附,且随着盐度的增加,HMPAM的吸附量增大且吸附层的耗散性降低;背景溶液为10 mmol·L^(-1)CaCl_(2)时,SHMP也未抑制HMPAM在疏水化表面的吸附,形成了谐振频率变化(Δf)为-18.3 Hz的吸附层.相比,100 mmol·L^(-1)KCl时1 mmol·L^(-1)SHMP在SiO_(2)表面形成薄而致密的吸附层,随后抑制了HMPAM的吸附;10 mmol·L^(-1)CaCl_(2)中SHMP在SiO_(2)表面形成耗散的吸附层,随后10 mmol·L^(-1)CaCl_(2)冲洗过程中沉积了较为致密的吸附层,也抑制了HMPAM吸附.不同盐度下SHMP和HMPAM对硅微粉及疏水化硅微粉粒径分布的影响与QCMD试验结果相一致.本研究是选择性絮凝分选中絮凝剂选择与研发的重要研究基础.

疏水改性聚丙烯酰胺溶液的分子模拟

设计了几种不同的非离子型改性聚丙烯酰胺(HM-PAM)和阴离子型改性聚丙烯酰胺(HM-HPAM).通过分子动力学模拟(MD)方法研究了在聚合物链上加入不同疏水改性单体对提高聚丙烯酰胺耐盐性的影响,考察了盐浓度对疏水改性聚丙烯酰胺的回旋半径(Rg)、特性黏数([η])、径向分布函数(RDF)和均方位移(MSD)的影响以及聚合物的微观结构与特性黏数之间的关系.研究结果表明,引入疏水改性单体后,改性聚丙烯酰胺具有较好的耐盐性.通过研究非键作用与氢键相互作用可知,体系中溶质和溶剂间的相互作用及氢键作用越弱,溶液的特性黏数越大.O—H原子对的RDF结果表明,聚合物链的伸展与聚合物链及官能团间的相互作用有关.当RDF峰较弱时,聚合物链与水的作用越弱,越有利于聚合物链保持舒展状态,溶液的特性黏数也就越大.另外,从聚合物链的MSD曲线发现,聚合链的移动性与特性黏数呈负相关.

疏水改性聚丙烯酰胺对原油组分界面扩张流变性质的影响

利用悬挂滴方法研究了疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)对胜利采油厂高温高盐油藏采出原油中酸性活性组分和沥青质界面膜扩张流变性质的影响,考察了不同活性组分浓度条件下的界面扩张流变行为.实验结果表明:1750mg·L-1HMPAM能够在界面上形成网络结构,界面扩张模量数值高达100mN·m-1左右;油相中的酸性组分随着老化时间增加吸附到界面上,与HMPAM分子的疏水改性部分形成聚集结构,一方面通过快速的扩散交换过程大大降低扩张模量,另一方面通过与疏水改性部分的相互作用加强HMPAM分子间的缔合强度,增强网络结构的弹性.沥青质分子尺寸相对较大,分子间存在氢键等较强的相互作用,造成沥青质界面聚集体和HMPAM形成的网络结构共同决定界面膜性质,混合膜的扩张模量较单独HMPAM体系仅略有降低.

水溶性β-环糊精聚合物和疏水改性聚丙烯酰胺的主客体相互作用

主体环糊精聚合物(β-CDE)与客体疏水改性丙烯酰胺共聚物P(AM/POEA)构成超分子结构的高分子识别体系.这种客体聚合物是含有少量疏水体(xPOEA<0.01)的水溶性聚合物,NMR测定结果表明β-CDE和P(AM/POEA)的主客体相互作用是通过环糊精空腔和疏水体POEA形成包结络合物进行的.在P(AM/POEA)聚合物水溶液中加入β-CDE,由于主客体聚合物相互作用出现粘度的大幅上升,增粘的幅度可通过改变聚合物浓度和疏水体含量来调节,同时对盐浓度和温度的影响也进行了研究.通过透射电镜直观观察的结果表明,此类缔合聚合物体系的主客体相互作用生成实心球状多分子聚集体.

疏水改性聚丙烯酰胺的溶解性能研究

采用电导法对一系列疏水改性聚丙烯酰胺的溶解性进行了研究。考察了疏水基含量、分子量大小、阴离子基团种类及聚合物试样颗粒大小对溶解速度的影响。结果发现 ,在相同条件下 ,疏水改性聚丙烯酰胺的溶解时间远远长于聚丙烯酰胺的溶解时间。疏水基含量越高 ,溶解速度越慢 ;分子量越高 ,溶解速度越慢 ;聚合物颗粒越大 ,溶解速度越慢。实验结果证实了采用电导法研究疏水缔合聚合物溶解性的可行性。

改性聚丙烯酰胺纳米微球的合成及其在调剖堵水上的应用

以亲水性丙烯酰胺(AM)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,氢氧化钠(NaOH)/亚硫酸氢钠(NaHSO_3)为引发剂,失水山梨醇单油酸酯(Span80)/失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween80)/烷基酚聚氧乙烯醚(Tx-10)为乳化体系,在白油中进行反相乳液聚合,制备了改性聚丙烯酰胺微球(PAM)。采用红外光谱、粒径分析和动态流变仪等方式对该微球进行了表征。结果表明聚丙烯酰胺微球已聚合且性能良好,在水中溶胀5 d后,粒径增大至1μm,乳液能迅速分散在水中,且黏度低、耐剪切,可以被顺利注入到地层深部。将此微球在长庆油田进行现场应用,结果显示试验井均出现不同程度的增油,说明此微球在调剖堵水方面具有良好的效果。

改性聚丙烯酰胺固定化苯酚降解菌的研究

利用自制的改性聚丙烯酰胺为载体包埋苯酚降解菌,考查了该载体对细胞性能的影响,比较了4种固定化方法——改性聚丙烯酰胺法、聚丙烯酰胺法、海藻酸钙法和聚乙烯醇-海藻酸钙法包埋微生物细胞的优劣。实验结果表明,单体丙烯酰胺经改性后制得的改性聚丙烯酰胺对微生物细胞活性无影响。以其为载体固定苯酚降解菌,其细胞相对活性比聚丙烯酰胺法高出了42.4%;比海藻酸钙法高出了16.4%;比聚乙烯醇-海藻酸钙法高出了44.3%,表明改性聚丙烯酰胺包埋细胞更有利于细胞的增殖和活性恢复。重复应用实验表明,改性聚丙烯酰胺法得到的细胞凝胶,机械强度好,有弹性,可多次重复利用。改性聚丙烯酰胺作为细胞固定化载体其优点是交联速度快、聚合放热温度低、在侧链发生交联反应、抗水解能力强、无毒、凝胶寿命长。

新型改性聚丙烯酰胺助留剂的合成及应用

介绍了一种新型改性聚丙烯酰胺助留剂的合成方法,通过对该助留剂合成路线及反应条件的探讨,得出了该助剂合成的最佳工艺条件,并对该助剂进行了应用实验。

含树枝体疏水缔合聚合物——聚醚树枝体改性聚丙烯酰胺的合成和性质

Dendrimer-containing hydrophobically associating polymers (PDAM) have been synthesized by micellar copolymerization of acrylamide (AM) with a small amount of polyether dendrimer monomer(DA).The association behaviors and rheological properties of this polymer in aqueous solution were studied by viscometry and fluorescence probe.It was found that such polymers exhibit a large hydrophobic effect and easily self-association in dilute aqueous solutions.Their solution viscosities show a pronounced nonlinear dependence on dendritic hydrophobe content in the polymer and a maximum value appeared at an appropriate content.This behavior can be attributed to the balance between inter- and intraaction associations,which can be controlled with the hydrophobe content of the polymer.

三元磺化改性聚丙烯酰胺性能及驱油效果研究

针对高温高盐条件下部分水解聚丙烯酰胺增黏能力下降的问题,采用偶氮-氧化还原剂复合引发体系合成了三元磺化改性聚丙烯酰胺,并对其进行结构表征、性能评价和驱油效果研究。研究结果表明,三元磺化改性聚丙烯酰胺分子呈长链结构,其链间相互接触、相互缠绕,构成无规则的空间立体网状结构。与部分水解聚丙烯酰胺和梳型聚合物相比较,三元磺化改性聚丙烯酰胺黏度较大,耐温、抗盐性、稳定性和黏弹性更好;三元磺化改性聚丙烯酰胺阻力系数和残余阻力系数最大,其次是梳型聚合物,部分水解聚丙烯酰胺阻力系数和残余阻力系数最小;三元磺化改性聚丙烯酰胺驱油效果最好,其次是梳型聚合物,部分水解聚丙烯酰胺驱油效果最差。随聚合物浓度降低、温度升高和矿化度升高,三元磺化改性聚丙烯酰胺化学驱采收率增幅降低。将研究成果应用于胜利油田F30区块13口采油井,采油井日产油增至5.2 t/d,含水降至90.4%,平均单井累计增油为685.3 t。研究内容对提高聚合物驱经济效益、指导矿场实践具有重要意义。

改性聚丙烯酰胺絮凝细小偏钛酸的试验研究

通过均匀设计法有效减少试验次数,确定制取改性聚丙烯酰胺的最佳合成工艺条件,并首次将改性聚丙烯酰胺作为絮凝剂,用于去除硫酸法钛白生产中酸性洗水所含的偏钛酸。试验结果表明,在pH为2.0～3.5、投加质量浓度为20mg/L、偏钛酸质量浓度7.5g/L、时间15min、温度35℃的条件下进行絮凝,偏钛酸回收率>92%。

疏水改性聚丙烯酰胺的驱油效果

考察疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液的黏度、阻力系数和残余阻力系数,HMPAM在55℃时仍保持较高的黏度,耐温效果明显,HMPAM的增黏效果远优于HPAM;HMPAM具有很高的阻力系数和残余阻力系数,依次为97.62和67.11。HMPAM并联双管驱油实验表明,调驱后,低渗岩心采收率从47.75%提高至58.56%,高渗岩心采收率从58.16%提高至67.04%;调驱前注入压力0.045 MPa,调驱后注入压力0.206 MPa。

改性聚丙烯酰胺对其改性超细水泥复合材料水化的影响

利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)以及傅立叶红外光谱(FTIR)技术研究改性聚丙烯酰胺(MPAm)对其改性超细水泥复合材料水化的影响。结果表明,由于聚合物与水化物之间的强烈的相互作用,改性聚丙烯酰胺大大影响了水泥的正常水化程度,但却改善了水化产物的微观结构,有助于提高水泥的韧性以及其他性能如抗折强度。

疏水改性聚丙烯酰胺的反相微乳液聚合

以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、可聚合表面活性单体烷基二甲基烯丙基氯化铵为聚合单体,Span80和Tween60为复合乳化剂,白油为连续相,采用反相微乳液聚合,在氧化还原引发体系下制备了乳液型疏水改性聚丙烯酰胺;对主要聚合条件进行了优化,并对产物进行了表征和性能评价。实验结果表明,当可聚合表面活性单体含量为2%(w)、体系亲水亲油平衡值为9.16～9.82、引发剂加量为0.1%(w)时得到的聚合物最稳定。通过动态光散射测定该聚合物溶液的平均粒径为84.4 nm,粒径分布均匀;通过FTIR表征证明该聚合物的结构达到了设计要求;聚合物放置5个月无分层和沉淀,具有良好的稳定性。同时该聚合物具有良好的溶解性能,配制的基液黏度在5 min内基本稳定。由该聚合物配制的压裂液在90℃和120℃下以170 s^(-1)的速率剪切120 min后表观黏度大于30 mPa·s,具有良好的耐温耐剪切性能。

部分水解的疏水改性聚丙烯酰胺分子构型与体相行为的关系

采用介观模拟耗散颗粒动力学(DPD)方法研究分子构型变化对聚电解质疏水改性聚丙烯酰胺(HMHPAM)在水溶液中的行为和性质的影响.模拟中采用均方根末端距量化表征聚合物的伸展程度,并通过计算溶液中水分子的扩散系数考察大分子形态和构型变化对体系粘度的影响,探讨了聚合物的浓度、聚合方式、疏水改性比例及水解程度对聚合物溶液的影响机制,预测了重复单元的种类和排列方式对聚合物构型和溶液性质的影响规律,为HMHPAM聚合物的分子设计、合成及应用提供指导.

疏水改性聚丙烯酰胺的合成方法研究进展

疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)作为疏水缔合水溶性聚合物重要的分支,具有增黏性、抗盐性和抗剪切性等特性,为研发低成本的HMPAM,以解决工业废水高效处理的问题,通过分析共溶剂法、胶束共聚法、乳液聚合法、自由基界面聚合法、超声波聚合发和超临界CO_2聚合法等HMPAM合成方法,明确了现阶段各种合成方法存在研发生产周期长、成本高、合成效率低和处理效果差等问题,提出将计算机模拟技术和试验结果相结合,完善合成单体和合成方法的搭配系统,寻求更科学、快速和低成本的HMPAM合成方法。

酯基改性聚丙烯酰胺类增粘剂的性能研究

为了减小增粘剂(VMA)对减水剂初始吸附的干扰,利用酯基对聚丙烯酰胺类增粘剂进行改性,制备出一种增粘保水效果优良的增粘剂。以丙烯酰胺(AM)和二甘醇马来酸双酯为主要原料,合成一种酯基改性PAM增粘剂。利用红外光谱对聚合物分子结构和成分进行表征。并通过总有机碳吸附(TOC)和Zeta电位等手段分析了聚合物在水泥净浆的吸附行为。结果表明,酯基改性聚丙烯酰胺增粘剂的加入会增加水泥颗粒之间的桥接作用,增加浆体的内摩擦,提高水泥浆体的塑性粘度,另外,VMA分子上的酯基可以削弱对PCE初始吸附的干扰,使得加入VMA后失效部分的聚羧酸减水剂(PCE)减少,并且在水泥净浆的碱性环境中缓慢水解,并释放出大量羧基,引发高分子交联、吸附等作用,可增加水泥浆体的塑性粘度,改善混凝土滞后离析、泌水等问题。

疏水改性聚丙烯酰胺的制备及选择性絮凝-浮选

采用水溶液共聚法,以十八烷基二甲基烯丙基氯化铵为疏水单体,以过硫酸铵与亚硫酸氢钠为引发剂,制备了疏水改性型聚丙烯酰胺HPAM,并对其在煤泥中的絮凝浮选效果进行了选择性絮凝-浮选试验及浮选速度试验.研究结果表明:与常规的阴离子聚丙烯酰胺APAM相比,HPAM为絮凝剂时精煤产品的产率、浮选完善指标与分选选择性评价指标更高,对微细粒煤泥能够取得更优的浮选效果。

三元磺化改性聚丙烯酰胺性能及驱油效果分析

现阶段,伴随着勘探开发工作的深入开展,开采工作面临着巨大的难度,中国东部油田大多数已经处于高含水开采时期,在这一背景下,含水率不断提升,比例随之增长,原油产量逐渐减少。当进行二次采油过程中,还存在着并没有全部采集出来的剩余油,要想提升具体的原油采收效率,就必须做好相关的采油工作,这是实现该项目标的基本途径。对聚合物驱油方式来讲,本身有着良好的作用,既能够进一步提升原油采收率,还可以将经济效益发挥到最大化,由于有着该项作用,所以被广泛应用到了各项领域内,特别是油田内展开了聚合物矿场实验作业。文章主要以三元磺化改性聚丙烯酰胺为主,对其性能和产生的驱油作用展开了重点论述。