温敏型形状记忆聚合物及其在雄安新区热储钻进的应用展望

雄安新区地热资源丰富,其深部蓟县系雾迷山组碳酸盐岩热储是目前首要的目标储层。其碳酸盐岩热储高度发育地裂隙网使得钻井中存在钻井液严重漏失与储层伤害问题,导致地热井产能下降。为在实现地热钻井裂隙封堵的同时不伤害热储层,从而最大程度地提高地热井产能,本文提出应用温敏型形状记忆聚合物对温度响应的形状记忆特性以实现雄安新区裂隙型碳酸盐岩热储钻进过程中屏蔽暂堵。温敏型形状记忆聚合物既能够有效地应对雄安新区目标热储由于裂隙发育而造成的钻井液漏失问题,在地热井生产时又能够完全离开储层裂隙从而最大程度实现热储保护,是一种具有发展潜力的裂隙型热储屏蔽暂堵技术,为雄安新区高效地热钻井及热储保护技术提供一种新的技术手段。

电致型形状记忆聚合物复合材料的研究进展

介绍了电致型形状记忆聚合物复合材料的最新研究进展,详细探讨了碳黑、碳纳米管、碳纤维等导电填料对形状记忆聚合物复合材料的电性能和形状记忆效应的影响,分析了电致型形状记忆聚合物复合材料在实际应用中存在的问题,并展望了未来的研究方向。

热致感应型形状记忆聚合物

本文介绍了热致感应型形状记忆聚合物的形状记忆原理 ,数学模型 ,影响因素 ,种类以及近期的研究进展。

热致型形状记忆聚合物的研究现状与应用进展

综述了热致型形状记忆聚合物的形状记忆效应、形状记忆机理、类型和制备方法,探讨了形状记忆性能的影响因素,并介绍了热致型形状记忆聚合物的应用现状,展望了热致型形状记忆聚合物的发展。

温敏形状记忆聚合物堵漏剂的制备与评价

复杂裂缝性地层漏失通道具有多尺度特性及不确定性,传统桥接堵漏材料自适应差难以实现高效封堵。根据形状记忆聚合物特性,制备出一种利用漏层温度激活的温敏形状记忆堵漏剂。针对钻井堵漏技术需求,优化了制备工艺及条件,测试了其抗温性能、膨胀性能及钻井液配伍性。对比评价了不同条件下的封堵裂缝效果,优化出一套针对2~4 mm裂缝开度的温敏堵漏工作液体系,达到激活温度后,该体系能够发挥出自适应架桥封堵作用,提高了堵漏工作液体系的承压能力和自适应性。

POSS封端的聚氧化乙烯遥爪型聚合物的合成及形状记忆性能

通过点击化学反应合成了多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)封端的聚氧化乙烯(PEO)遥爪型聚合物。采用透射电镜、旋转流变仪及差示扫描量热仪对聚合物的形态结构及热力学性能进行了表征。由于POSS之间存在强相互作用,使其能够在PEO基体中聚集形成纳米微区。POSS微区作为物理交联点,赋予聚合物优异的热致形状记忆性能。POSS含量越高,形状恢复速率越快。此外,物理交联网络的形成和PEO的亲水性使聚合物在水中溶胀形成水凝胶。该水凝胶具有较高的溶胀率,且表现出良好的形状记忆性能。

形状记忆聚合物材料的研发和应用

介绍了聚合物材料的形状记忆机理,概述了形状记忆聚合物材料的分类、特性及发展概况,展望了其应用及发展前景。

可降解形状记忆聚合物在口腔医学领域应用研究进展

形状记忆聚合物在适当的刺激(温度、光、电、磁、溶剂)下,可以完成从暂时态到永久或者初始形状的转变。其中,热致型形状记忆聚合物最具代表性,可以通过转变温度来完成形状记忆。在医疗领域,生物相容性、机械性能、可降解性等都是至关重要的因素。凭借形状记忆效应,可降解形状记忆聚合物在生物医学领域具有广阔的应用前景。本文就形状记忆聚合物的记忆机理、可降解形状记忆聚合物的分类及其在口腔医学领域的应用作一综述。

CW208形状记忆聚合物

依据形状记忆聚合物实现记忆功能的条件可将其分为感光型、感酸碱型、感温型3种。当前主要研究的是应用感温型的形状记忆聚合物，主要有交联聚烯烃、聚氨酯、聚降冰片烯、反式聚异戊二烯、苯乙烯／丁二烯共聚物。形状记忆聚合物一般是将已赋形的材料加热到一定的温度，

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。

氰酸酯/环氧树脂体系的形状记忆效应研究

以不同配比的CE/EP(氰酸酯/环氧树脂)作为共聚体系制备耐温型SMP(形状记忆聚合物)。采用凝胶时间、红外光谱(FT-IR)和弯曲模型等测试手段,确定了合成CE/EP基SMP的最佳工艺条件和形状记忆行为。研究结果表明:当m(CE)∶m(EP)=1∶0.7、固化工艺为"抽真空/30 min→160℃/60 min→190℃/45 min"时,CE/EP共聚体系可完全固化,并能生成网状交联结构的无定形透明态SMP;此时,该SMP具有良好的形状记忆行为,并且其形状记忆行为的可恢复率相对最大。

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。

电致形状记忆复合材料的制备与性能

以双酚A型氰酸酯(BACE)/聚丁二烯环氧树脂(PBEP)聚合物为基体,超导炭黑(CB)为增强材料,采用模压成型工艺制备形状记忆复合材料。研究炭黑含量对形状记忆复合材料形状记忆性能以及电致效率的影响。结果表明:在所制备样品中形状固定率均为100%,CB含量为2.4%时,导电通路形成,180 V下形状记忆复合材料可完全回复;随着炭黑含量的增加,展开负荷逐渐增加,当CB含量2.6%时,展开负荷达到最大值0.05 MPa。

甲壳型液晶聚合物纤维的形状记忆效应

采用TA-Q800动态热机械分析仪(DMA)研究了聚乙烯基对苯二甲酸二(对丁氧基苯)酯(PBPCS)纤维的形变回复性能,发现PBPCS纤维具有非常好的形状记忆效应,在145℃及以上温度,形状回复速率最好,9min左右可以从400%的伸长回复到原来的尺寸,于145℃,重复实验5次,结果说明形变回复重复性好.二维X衍射(2DX-Ray)研究显示形变前后PBPCS柱状分子直径d由2.54nm变为2.42nm,表明拉伸后PBPCS螺旋状的大分子主链处于更为伸直的构象,因此分子主链产生一定的内应力,即形变回复应力.由此可见,PBPCS相对柔性的聚乙烯主链使纤维具有良好的形变回复性能,而侧基的甲壳效应使得纤维能够保持初始尺寸,即PBPCS所具有的类似弹簧的特殊螺旋状分子结构是其纤维具有形状记忆效应的内在原因.

采用高通量方法筛选用于人类胚胎干细胞体外长期培养的温敏型水凝胶

人类胚胎干细胞(hESC)的体外培养通常需要附着在蛋白质培养基质或饲养细胞层上,并主要依靠细胞的酶解离方法传代。采用动物来源的蛋白酶处理如此敏感的细胞会损伤膜蛋白、增加污染风险,这显然是不可取的,应尽量避免使用。在此,我们汇报了采用高通量方法筛选出一类以2-(二乙基氨基)乙基丙烯酸酯为主要单体的温敏型水凝胶。该类材料不仅具有在小幅度降温时改变性能以使其表面生长的干细胞脱粘附的功能,从而取代细胞传代中使用的生物酶,而且能取代蛋白质基质使hESC可以在体外进行长期培养(>20代),并保持完整的干细胞特征。这些具有可控化学结构的、可取代具动物来源生物基质的合成材料代表了一种新型的体系。它将是一种能使干细胞的培养达到可控、高效和安全的材料,会大大促进干细胞的深入研究和在临床医学中的应用。

光和温度刺激响应型材料

刺激响应型材料是一类在环境因素刺激下,自身的某些物理或化学性质发生相应变化的材料。刺激因素包括光、温度、pH、离子强度、电场和磁场等。本文综述了近年来光和温度刺激响应型材料的研究进展,主要从光响应型水凝胶和光致变色材料的结构类型及应用概述了光响应型材料的发展;同时从温度响应型水凝胶、热致形状记忆材料和热敏变色材料几方面介绍了温度响应型材料的研究进展及应用,并展望了光和温度刺激响应型材料在多学科领域的应用前景。

热致形状记忆“智能”型堵漏剂的制备与特性实验

裂缝性漏失是钻井工程中的世界性难题,具有裂缝开度不明确、堵漏效率低等特点。传统的桥接堵漏材料对裂缝开度敏感性较强,难以实现有效的自适应架桥封堵。基于形状记忆智能材料学科新进展,利用"热-机械变形"基本原理,研制了不同粒径的热致形状记忆智能型堵漏剂(密度为1.16g/cm3),借助傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和"折叠-展开"形状记忆测试方法,实验评价了其分子结构、玻璃化转变温度和形状记忆性能;测试了高温高压条件下颗粒膨胀及力学性能;开展了长裂缝封堵模拟实验,探讨了裂缝封堵机理。结果表明,热致形状记忆堵漏剂的玻璃化转变温度可依据漏层温度进行调控(72.86~102.35℃),形状固定率和回复率大于99%;高温高压条件下(120℃、20 MPa)颗粒D90增长率大于40%,激活后抗压强度高,有利于在裂缝中自适应架桥封堵。热致形状记忆堵漏剂激活前为片状,易进入裂缝,达到激活温度后膨胀至立方体块状的三维结构,在一定范围内可自适应匹配漏层裂缝宽度,封堵效率高,采用一套封堵工作液配方即可成功封堵3~5 mm不同开度共存裂缝,实现温敏、自适应、高效封堵作用。

基于“多链超分子柱”的侧链液晶高分子柱状相

一些具有伸展构象的侧链液晶高分子,如甲壳型液晶高分子或树枝化高分子,可以经由分子链的平行排列而呈现柱状液晶相.一般认为,该类柱状相的基本结构单元是单根高分子链所形成的超分子柱.而以几根链组装形成的超分子柱,即"多链超分子柱",也可作为侧链液晶高分子柱状相的基本结构单元,但多年以来这一现象并未引起人们的重视.近期,我们以hemiphasmid型侧链液晶高分子为研究对象,阐明了"多链超分子柱"是侧链液晶高分子柱状相微相分离的一种重要形式.本文从hemiphasmid型侧链液晶高分子的柱状相结构分析、化学结构对"多链超分子柱"的影响、"多链超分子柱"模型的理论分析与预测、"多链超分子柱"的"柱内缠结"以及hemiphasmid型侧链液晶聚降冰片烯的功能性等若干方面,对基于"多链超分子柱"的侧链液晶高分子柱状相进行了介绍.我们认为,深入研究"多链超分子柱"性质,将拓展侧链液晶高分子的应用领域,加深对高分子物理基本问题的认识.