对“聚合水研究”的反思

1966年至1973年,在世界范围内掀起了一场研究“聚合水”的热潮,七年间,关于“聚合水”的制备、鉴定的文章超过了五百篇,其它有关的文章,多得更是不计其数.然而,最终的研究结果表明,这种所谓的“聚合水”其实根本不存在.图1从一个侧面形象地反映了“聚合水”研究由兴起、极盛到衰亡的这一历史过程.

丙烯酰胺/甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的水分散聚合物制备

以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为共聚单体,过硫酸铵为引发剂,自制聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)为分散剂,在硫酸铵水溶液中采用水分散聚合法,制备了丙烯酰胺/甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚水分散体.考察了分散聚合过程中体系黏度变化,引发剂用量、硫酸铵的用量、分散剂的用量对共聚物黏度、分子量、颗粒尺寸的影响,并对其结构进行了鉴定.实验发现,在30℃,AM、DMC总单体质量分数为15%,DMC与AM物质的量比为1∶9,过硫酸铵浓度范围为0.70×10^(-4)~2.8×10^(-4)mol/L,硫酸铵质量分数范围为26.51%~28.1%,分散剂PDMC质量分数范围为1.1%~1.3%条件下,可以制备出黏度低、稳定性好的丙烯酰胺/甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚水分散体.

双水相聚合物乳液的制备及减阻性能

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,采用水分散聚合法,制备双水相聚合物(NPAM)。相对分子量为380万,粒子分布集中,且粒径小,平均粒径为182.7 nm。室内评价聚合物的减阻效果,其在清水中减阻率达到80%,在10%的盐水中减阻率达到77%。黏弹性能分析,NPAM的抗应变能力较强。双水相聚合物可用作减阻剂,为油气田压裂作业提供优秀的减阻性能。

超吸水聚合物对碱激发泡沫混凝土性能的影响

【目的】研究超吸水聚合物(super‐absorbent polymer,SAP)对提升以矿渣和再生微粉为主要材料的碱激发泡沫混凝土性能的影响。【方法】调节SAP预吸NaOH溶液的质量分数和SAP掺量(质量分数,下同),考察其对碱激发泡沫混凝土的流动性、吸水率、凝结时间、导热系数、孔隙结构及强度的影响;借助扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱分析,从微观角度揭示SAP对泡沫混凝土性能影响机制。【结果】随着SAP掺量的增加,碱激发泡沫混凝土的流动度、凝结时间和导热系数呈下降趋势,但吸水率增大。SAP的掺入会导致碱激发泡沫混凝土孔隙率增大和孔隙分布的改变,掺入预吸水和预吸质量分数为0.4%的NaOH溶液的SAP后,增大了碱激发泡沫混凝土中孔隙直径大于550μm的孔隙比例;掺入预吸质量分数为0.9%的NaOH溶液的SAP后,则增大了碱激发泡沫混凝土中孔隙直径小于250μm的孔隙比例。适量的掺入SAP可以显著改善碱激发泡沫混凝土的抗压、抗折强度,当SAP预吸质量分数为0.4%的NaOH溶液且掺量为0.10%时,碱激发泡沫混凝土的抗压、抗折强度最高。【结论】SAP预吸NaOH溶液处理后,可以明显改善碱激发泡沫混凝土的工作性能、孔隙结构和力学性能。

超疏水多孔有机聚合物的制备及油-水分离性能

以四(三苯基膦)钯为催化剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过三(4-硼酸频呢醇酯苯基)胺与3,6-二溴咔唑的Suzuki偶联反应合成了一种超疏水多孔有机聚合物LNU-40.该聚合物的比表面积为32m^(2)/g,具有良好的热稳定性且在常见有机溶剂中不溶解或分解.LNU-40具有较低的表面能和152.4°的水接触角,表现出较好的酸碱环境抵御能力,能够制备具有优异自清洁性能的超疏水表面.使用LNU-40制成的超疏水柔性织物对有机溶剂的分离效率可达90%以上,对油的吸附能力可达其自身质量的3~8倍,吸附分离性能优越,可用于石油化工、食品及制药等行业含油等有机溶剂废水的油-水分离处理.

高效液相色谱法测定聚合物水处理剂中残留的单体

建立了采用高效液相色谱测定聚环氧琥珀酸钠盐(PESA)、丙烯酸/马来酸酐二元共聚物(AA/MA)、聚丙烯酸盐(PAA)、水解聚马来酸钠盐(HPMA)、马来酸酐/丙烯酸/丙烯酸甲酯三元共聚物(MA/AA/MAc)5类聚合物水处理剂中残留单体的方法。以AgilentZORBAX300SB-C18柱(5μm,150mm×4.6mm)为分析柱,柱温为30℃,流动相为0.01mol/LKH2PO4溶液(用5%H3PO4调节pH为2.3)-甲醇(体积比为95∶5)进行等度洗脱,检测波长为210nm,流速为0.6mL/min,样品用流动相稀释过滤后直接进样分析,10min内马来酸、富马酸及丙烯酸残留单体获得分离和定量。上述3种残留单体的检出限分别为0.5,0.5和0.2mg/L,回收率为98.9%～103.7%,相对标准偏差为1.09%～1.69%,相关系数为0.9996～0.9999。实验结果表明,该法简便快速、灵敏可靠,适用于5类聚合物水处理剂中残留单体的测定。

电-Fenton法预处理腈纶聚合废水的影响

采用电-Fenton法预处理腈纶聚合废水,研究了试验条件对污染物去除效果的影响.阳极采用Ti/SnO2-Sb2O3网状极板,阴极采用网状钛板,对腈纶聚合废水进行电解处理.分别考察了停留时间,电解电压,FeSO4.7H2O投加量和pH对废水中污染物去除效果的影响.正交试验结果表明,各影响因素的影响程度大小为pH>电解电压>FeSO4.7H2O投加量;单因素试验结果表明,在电解电压为15 V,pH为5,FeSO4.7H2O投加量为1.44 mmol/L,电解时间为3 h时,腈纶聚合废水中CODCr的去除率为31.98%,丙烯腈的去除率为74.10%,出水c(Fe2+)为0.004 mmol/L,废水的ρ(BOD5)/ρ(CODCr)从0.05升至0.47,提高了废水的可生化性,为后续生化处理创造了条件.

聚合物水淹层测井响应特征

随着油藏开发的不断深入,聚合物驱油成为老油田提高采收率的重要手段。矿场实践表明,油层聚合物水淹后的测井响应特征发生了变化,给聚合物水淹层测井解释提出了新的问题,并直接影响剩余油分布研究。胜利油田聚合物配注方式主要有两种:清水配制母液清水注入和清水配制母液污水注入。通过注聚合物前后新、老井的测井曲线对比分析,系统研究不同的配注方式下的电阻率、自然电位及微电极等测井曲线的测井响应特征及变化规律,为定性判别聚合物水淹层提供依据。通过室内实验,从机理上初步研究认为聚合物水淹层测井响应特征变化的主要原因是混合地层水的矿化度变化,而不是聚合物本身。研究成果为聚合物水淹层测井解释提供了基础。

超吸水聚合物对混凝土渗透性及耐久性的影响

【目的】探讨超吸水聚合物(SAP)对混凝土坍落度、抗压强度、抗渗性、抗冻融性及耐久性的影响。【方法】采用坍落度试验、抗压强度试验及渗透试验,在混凝土中分别掺入相对水泥含量0.4%,0.3%,0.2%,0.1%,0%SAP,测定混凝土的坍落度,养护7和28d抗压强度、抗冻融性以及养护28d抗渗性。【结果】随着SAP含量的增大,混凝土的坍落度减小;当SAP含量为0.2%时,养护7d混凝土的抗压强度最高,养护28d混凝土抗渗性和抗冻融性均最强;当SAP含量高于0.2%时,随着SAP含量的继续增加,混凝土抗压强度、抗渗性和抗冻融性均减小。【结论】掺入SAP可以使混凝土的早期开裂及收缩减小,当其含量达0.2%时,混凝土的抗渗透性尤其是冻融状态下的抗渗透性能够得到明显改善和提高,同时在一定程度上增强了混凝土的耐久性。

固体聚合物电解质水电解池电极的优化研究

目前固体聚合物电解质(SPE)水电解池的膜电极催化层中各组分的配比普遍以全氟磺酸树脂(Nafion)与催化剂的质量百分比来表征,但是由于催化剂的堆密度不同,对于不同的催化剂如果沿用相同的质量配比会造成催化层中Nafion含量的失调,影响电极的质子与电子传导能力。研究了以Nafion与催化剂的体积比来表征电极催化层的组分配比和结构,并利用交流阻抗、循环伏安、极化曲线等电化学测试方法,对其体积比进行了最优化研究。结果表明,Nafion与阳极催化剂(Pt黑与IrO2混合物)的体积比1∶10时水电解的性能最佳。

超吸水聚合物混凝土抗渗性能的研究

利用超吸水聚合体与混凝土结合,采用宏观物理力学和微观测试相结合的研究手段,通过正交试验进行混凝土强度和耐久性能的研究,并与基准混凝土比较。试验结果表明,掺合料超吸水聚合物混凝土28 d以后强度提高较快;超吸水聚合物混凝土抗渗性能较基准混凝土提高83.8%,抗渗效果显著;超吸水聚合物混凝土具有较好的抗冻、抗渗性能,能显著改善混凝土的耐久性。

超吸水聚合物内养护对混凝土抗冻性的影响

内养护技术可以显著改善混凝土的性能。试验利用超吸水聚合物对混凝土进行内养护，研究了混凝土的抗冻性能。试验结果表明，不论是单掺超吸水聚合物还是超吸水聚合物与粉煤灰复掺，均可改善混凝土的抗冻性，250次冻融循环后混凝土抗压强度较空白混凝土少损失4％～8％。

耐盐型矿物/聚合物复合高吸水材料研究进展及评述

综述了耐盐型矿物/聚合物复合高吸水材料制备原理、原料选择及工艺路线,并对相关技术研究进展进行了评述;提出了材料性能的改进点和今后研究发展的方向。

壳聚糖/阳离子聚丙烯酰胺水分散聚合物的制备

以水溶性壳聚糖（Cts）作为新型分散剂,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）和丙烯酰胺（AM）为单体原料,偶氮二异丁基脒二盐酸盐（V-50）为引发剂,采用水分散聚合技术合成了壳聚糖/阳离子聚丙烯酰胺聚合物（Cts/CPAM）,探讨了反应条件对聚合物分子量的影响。结果发现,单体质量分数为3.75%~4.25%、AM∶DMC（质量比）为9∶4、分散剂质量分数为1.5%~1.75%、无机盐质量分数为10.0%~17.5%、引发剂质量分数为0.0035%~0.0045%、反应温度为55℃~60℃时,分散聚合体系稳定,所制备聚合物的分子量较高。

超吸水聚合物自养护混凝土试验研究

针对混凝土拆模后人工养护费时费力的问题,将具有吸水和放水特性的超吸水聚合物应用于混凝土中,利用自养护作用改善混凝土性能.采用正交试验设计方法,优选在干燥养护和标准养护条件下28 d抗压强度较好的配合比,并与基准混凝土的抗压强度和早期收缩性能进行比较.试验结果表明,超吸水聚合物能提高干燥养护条件下混凝土的抗压强度,其自养护作用能有效降低混凝土的干燥收缩.

聚合物驱产出水回注油层的污染物确定

系统分析了大庆油田南三区东部聚合物驱产出水处理前后原油、聚合物、固体悬浮物、无机离子和细菌等成分的含量及其固体悬浮物颗粒粒径大小与分布。根据油层损害机理并结合该区油层的孔隙特征,研究和确定了污染物质,即:聚合物驱产出水中硫酸盐还原菌是主要污染物质;向萨尔图和葡萄花油层的低、中渗层及高台子油层回注时,固体悬浮物和原油也是主要污染物质,而聚合物仅对低渗层造成损害。常规处理方法对污水中原油处理效果最好,对PAM和固体悬浮物的处理则不太理想。

孤岛油田聚合物后续水驱井下注水工艺

针对聚合物后续水驱井下注水工艺存在层窜、吐聚、吐砂严重以及地层压力测试成功率较低、分层注水方案难以实施、大部分主力油层不吸水、作业频繁、后续水驱效果不理想等问题,设计了后续水驱配套工艺,制定了新的作业施工方案,优化了分层测调方法。该技术在孤岛油田B19断块、东区注水示范区进行了试验和推广应用。结果表明,地层压力场重新分布,改善了吸水剖面,地层平均吸水率为105.5%,测试平均成功率达到92.2%,有效防止了关井后地层返吐造成的出砂现象,提高注水层段的合格率,平均达到70.15%,防止了因停注或压降造成的吐聚现象。

水分散聚合法制备DMDAAC/AM共聚物

在（NH4）2SO4水溶液中,以二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）和丙烯酰胺（AM）为单体原料、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC）为分散剂、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,采用水分散聚合技术,合成了水分散型P（DMDAAC-AM）共聚物。探讨了PDMC用量、（NH4）2SO4浓度、VA-044加入量、反应时间及反应温度对产品分子量、平均粒径、残余单体含量和体系稳定性的影响。结果表明,获得稳定水分散体系的PDMC、（NH4）2SO4和VA-044浓度范围分别是1.0%-3.5%、22%-30%和1.6×10^-4-4.2×10^-4g（g单体）^-1、反应时间5-7h及反应温度50-60℃。

CPAM水分散聚合体系的微观相结构及稳定性

以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,利用水分散聚合法合成了阳离子聚丙烯酰胺,研究了其微观相结构、分散介质、DMC单体用量等因素对聚合体系黏度及稳定性的影响。结果表明,体系的分散相呈球形存在于分散介质中,分散相为阳离子聚丙烯酰胺(CPAM),连续相为聚乙二醇(PEG)或聚氧化乙烯(PEO)。聚合过程中体系黏度随反应时间的增长先增大后减少,体系稳定性随着连续相用量增多而增大,DMC用量对稳定性的影响也呈现先增后减的趋势。

非水分散聚合

本文综述了非水分散聚合体系的组成、表征、理论研究（如稳定机理、聚合机理、反应动力学）及实际应用等方面的情况。