阳离子化磺化两性酚醛树脂降滤失剂XNSMP-Ⅲ的研制

将分别合成的阳离子化酚醛树脂和磺甲基酚醛树脂在催化剂存在下反应,制备了阳离子化磺甲基化两性酚醛树脂,简称两性酚醛树脂,代号XNSMP-Ⅲ。简介了合成方法,考察了作为水基钻井液降滤失剂的性能。该两性酚醛树脂在黏土上的饱和吸附量高达24.292mg/g土,约为商品磺甲基酚醛树脂SMP-Ⅰ、SMP-Ⅱ、SMP-Ⅲ的2倍。根据吸光度测定,该树脂在浓度≤3.5g/L的NaCl水溶液中不析出。该树脂加量为3%时,含盐(NaCl)15%和30%的加评价土4%膨润土钻井液在180℃热滚后的高温高压(150℃,3.5MPa)滤失量分别小于15mL和30mL;加入3%该树脂的8%膨润土配方钻井液经180℃热滚后的表观黏度和高温高压滤失量水平,与加入5%商品降滤失剂SMP-Ⅰ、-Ⅱ、-Ⅲ的相当。该树脂与抗高温降滤失稳定剂PSC-Ⅱ、磺化褐煤SMC配伍,与抗高温抗盐降滤失剂SPNH、褐煤树脂SPNC不配伍。

阳离子磺甲基酚醛树脂阳离子度的测定

阳离子型钻井液处理剂中阳离子的含量(或称作阳离子度)为该物质的总量中阳离子基团所占的质量分数。提出了用改进的四苯硼钾重量法测定阳离子度。试验验证对此类样品的分析,不适合用常规的酸碱滴定法,对所提出的重量法的可行性经岩心回收率试验得到验证。

磺甲基酚醛树脂的制备

以亚硫酸氢钠/亚硫酸钠为磺化剂、苯酚和甲醛为原料,经苯酚磺甲基化反应和缩聚反应制备了磺甲基酚醛树脂。分别考察了羟甲基磺酸钠的合成反应、苯酚磺甲基化反应和缩聚反应的主要影响因素,羟甲基磺酸钠较佳合成工艺为n(NaHSO_3):n(Na_2SO_3):n(HCHO)=1:1:2:3,反应温度60℃,反应3h;苯酚磺甲基化反应的较佳反应条件为n(羟甲基磺酸钠):n(苯酚)=0.7:1,反应温度90℃,反应1h,pH=9;缩聚反应的较佳反应条件为:n(羟甲基磺酸钠):n(苯酚):n(甲醛)=0.7:1:1.2,pH=9,反应温度100℃,反应时间为3h。产物较佳干燥温度为100℃,较佳条件下磺甲基酚醛树脂产物的平均收率为102.7%,质量分数为10%水溶液的平均粘度为5.84 mPa·s,不溶物质量分数≤3%。对羟甲基磺酸钠和磺甲基酚醛树脂进行了红外光谱表征。

凝胶色谱用于磺甲基酚醛树脂生产控制方法研究

应用凝胶色谱-紫外检测法对SMP聚合生产过程中的原料单体、反应过程中生成的小分子、低聚物及最终产品进行了凝胶色谱分离与紫外图谱解析,研究建立了凝胶色谱用于磺甲基酚醛树脂生产控制的方法.研究表明,使用Sephadex G-10色谱柱,在0.01 mol/L的NaOH溶液为流动相、柱温35℃、流速1.0 mL/min等色谱条件下,大小分子的出峰时间分别为8.2 min与13.4 min,大小分子物质的分离比较彻底.利用凝胶色谱-紫外检测法分析苯酚类小分子凝胶色谱峰的位置变化和强度可以准确监控SMP生产中反应进行情况,小分子峰消失即为反应终点.该方法用于生产控制准确可靠,可以避免生产过程中过度磺化缩聚造成的分子量过高而水溶性降低或者反应不够充分造成的分子量过低、羟甲基含量高易热聚交联等现象,对于磺甲基化酚醛树脂工业化产品的质量控制具有重要意义.

磺甲基化热塑性酚醛树脂合成与分子结构表征

将苯酚与甲醛在酸性条件下聚合得到热塑性酚醛树脂(TPPR),再在碱性条件下进行磺甲基化处理,制备了磺甲基化热塑性酚醛树脂(STPPR)。考察了磺甲基化条件对产物收率和聚沉值的影响。采用FT-IR和液相色谱-质谱联用对STPPR的分子结构进行了表征,推测了其分子结构。结果表明,磺甲基化较佳反应条件为:反应温度90℃,反应时间60~90 min,pH值10;磺甲基化试剂用量越大,STPPR的耐盐性越好;STPPR是一种聚合度为2~10,M z为200~1200的混合物,酚环之间通过亚甲基以对-对位或邻-对位的方式连接;其中一部分TPPR分子未完成磺甲基化过程,已磺化的TPPR分子上只含有一个磺甲基基团。

磺甲基水溶性酚醛树脂的合成与分子结构表征

为进一步提高水溶性PF(酚醛树脂)的水溶性,在n(甲醛)∶n(苯酚)=2∶1和碱性催化条件下,同时进行磺甲基化和羟甲基化反应,制备了磺甲基水溶性PF。研究结果表明:所合成的磺甲基水溶性PF是一种聚合度为2~9、相对分子质量(Mr)为320~1 310的混合物,其部分分子上只含有1个磺甲基,并且其分子结构上羟甲基数目较多,而且苯酚/羟甲基数量比接近1,树脂分子中的酚环通过亚甲基以邻-对位的方式相连接;最后对磺甲基水溶性PF的分子结构进行了推测。

钻井液用阳离子磺甲基酚醛树脂阳离子度的测定方法初探

钻井液用阳离子磺甲基酚醛树脂是在中原油田油区普遍使用的一种阳离子处理剂。阳离子度是对阳离子型产品质量评价的关键指标,由于阳离子磺甲基酚醛树脂不是以阳离子为主要成分的化学品,同时存在着有机、无机许多复杂成分,不易测定其中阳离子度,通过对现有的一些方法进行分析比较,对此类产品阳离子度的测定方法进行了初步探索,最终确定了一种较为理想的测定方法。