纳米流体和两性表面活性剂改善钻井液性能实验研究

本文研究了碳化硅纳米流体和表面活性剂对水基钻井液物理和化学性质(热稳定性、黏度、表面张力和滤失特性)的影响。将碳化硅纳米流体、表面活性剂溶液和水基钻井液混合形成表面活性剂——碳化硅(Si C)钻井液,分别用流变仪、张力仪和压滤机对混合钻井液的黏度、表面张力和滤失性等性质进行了研究。实验结果表明,与常规表面活性剂相比,两性表面活性剂对钻井液黏度的增量最大,此外,混合钻井液具有更好的热稳定性,随着温度的升高,黏度平均变化率为9%,表面张力和滤失性分别下降了31.0%和22.2%。

有机硅基RAFT试剂制备聚醚改性有机硅消泡剂

以八甲基环四硅氧烷和巯丙基甲基二甲氧基硅烷为原料,合成了巯基硅油;再以巯基硅油、CS_(2)和2-溴代异丁酸甲酯为原料,合成了有机硅基可逆加成-断裂链转移(RAFT)试剂(RAFT-SSO);RAFT-SSO与甲基封端的烯丙基聚氧乙烯醚(EO)、甲基封端的烯丙基聚氧丙烯醚(PO)采用RAFT聚合反应合成了聚醚改性有机硅消泡剂(RS-EOPO)。采用FTIR、^(1)HNMR,GPC对RS-EOPO进行了结构表征,对其消泡、抑泡、相容性进行了测试,并将RS-EOPO与进口消泡剂性能进行对比。RS-EOPO最佳合成工艺条件为RAFT-SSO相对分子质量为2000、m(EO)∶m(PO)=1∶4、m(RAFT-SSO)∶m〔醚(EO和PO)〕=1∶1.15、反应温度75℃、反应时间8 h、引发剂用量为EO(3.45 g)和PO总质量的2%。在上述条件下,RS-EOPO收率为91.8%。

羧基化聚醚有机硅表面活性剂CPES的合成、表征及性能

在无溶剂条件下,制备了一种羧基化聚醚有机硅表面活性剂CPES。用IR和1HNMR对CPES结构进行了表征,并对其临界胶束浓度(CMC)、表面张力(γ)、与非离子表面活性剂配伍后的浊点改变及对氨基硅油的乳化性能进行了测定。结果表明,CPES有良好的表面活性,其CMC为4μmol/L,γCMC为32.58 mN/m;与非离子表面活性剂TX-10和AEO-8配伍后,当w(CPES)分别达到37.5%、50%时,体系浊点消失;将其与阳离子氨基硅乳(氨值为0.3、0.6 mmol/g)复配后,乳液在3000 r/min离心15 min的条件下稳定,浊点可提高到100℃以上。

氨基改性聚醚硅油的合成、结构表征及应用

在Pt催化剂的作用下,利用含氢硅油与烯丙基缩水甘油醚、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的硅氢化加成反应合成聚醚/环氧硅油中间体,然后分别用吗啉、乙二胺、N,N-二甲基丙二胺、N-氨乙基哌嗪等氨解开环,制得了一系列氨烃基改性聚醚硅油AMPES,对其进行了结构表征和应用。结果表明:增加含氢硅油的数均分子量,提高硅含量,可改善AMPES的柔软性,而对织物的吸湿性影响不大。

聚醚改性有机硅表面活性剂的合成

实验以甲基二氯硅烷(CH_3SiHCl_2)、六甲基二硅氧烷(MM)、烯丙醇聚氧烷基醚(聚醚F6)为原料,氯铂酸-异丙醇为催化剂,经水解、催化平衡反应、硅氢加成反应,合成了聚醚改性有机硅表面活性剂——聚醚改性聚硅氧烷。讨论了原料配比、水解液种类、CH_3SiHCl_2滴加速度、反应时间及反应温度对收率和转化率的影响,实验结果表明,水解反应的适宜条件为:反应温度5℃,以NaHCO_3弱碱饱和溶液作为水解液,CH_3SiHCl_2滴加速率1滴/s;催化平衡反应的条件为:n(MM):n(CH_3SiHCl_2)=1.5:1,催化温度60℃,反应时间6h,低含氢硅油的总收率可达40.9%;硅氢加成反应的条件为:n(C=C):n(Si—H)=1.2:1.0,反应温度90℃,反应时间5h,硅氢转化率95.37%。常温下,0.5%(质量分数)的聚醚改性聚硅氧烷水溶液表面张力降至28.98mN/m。

聚醚改性有机硅表面活性剂的制备及其有机硅乳液的性能

以含氢硅油（PHMS）、烯丙基聚醚（PE）为原料,氯铂酸-异丙醇为催化剂制备聚醚改性有机硅（PMS）表面活性剂;考察了其对不同黏度二甲基硅油（PDMS）的乳化性能;并利用红外光谱、全自动界面张力仪等对其进行表征。通过正交试验确定合成的较佳条件为：m（PE）/m（PHMS）=1、90℃反应5h、催化剂用量（Pt）2.0×10^-3%,该条件下PHMS的反应转化率高达93.5%。PMS的临界胶束浓度（CMC）为8.5×10^-6mol/L,表面张力γCMC为29.5mN/m,对二甲基硅油具有优良的乳化作用。所制有机硅乳液（SAF）对十二烷基磺酸钠起泡体系具有良好的消抑泡性能,且在10-90℃温度范围、酸碱条件下,均可持续保持消抑泡活性。

氨基和聚醚共改性硅油的制备与应用性能

在异丙醇存在下,将氨基硅油和带环氧基的聚醚通过开环反应,制得了氨基和聚醚共改性硅油(AEMPS)。用IR对其结构进行了表征。对AEMPS的应用性能进行了研究。结果表明较佳条件为:反应温度70℃,反应时间6h,氨基硅油和环氧基聚醚的质量比为2∶1,溶剂用量60%(相对于氨基硅油和环氧基聚醚的总质量),且当氨基硅油的氨值为0.6 mmol/g、黏度约960 mPa.s时,经其整理的白棉布的弯曲刚度经向181 mN、纬向132 mN,白度81.5°、亲水性3″54。而通用型氨基硅乳整理的白棉布则分别为:168 mN、125 mN、81.1°、>300″,空白布样的则分别为:258 mN、157 mN、82.8°、1″15。

聚醚改性有机硅季铵盐的合成及性能

从低含氢硅油出发 ,通过加成、开环和季铵化反应合成了阳离子型聚醚改性有机硅季铵盐香波调理剂 ,用化学滴定法测定未反应活性氢的质量分数 ,从而确定聚醚硅氧烷反应的转化率 ,对聚醚改性有机硅季铵盐与阴离子型表面活性剂的配伍性及对香波体系发泡力的影响进行了研究 ,发现聚醚改性有机硅季铵盐与阴离子表面活性剂的配伍性良好 。

高效有机硅消泡剂的研制与应用

以二甲基硅油、疏水气相二氧化硅制成的硅膏和聚醚改性硅油为主要成份,Span-60、Twen-60为乳化剂,采用高速剪切乳化搅拌方式将水相在油相中进行乳化,制备出高效乳液型有机硅消泡剂。研究了各主要成分的含量及乳化温度对消泡剂性能的影响,得到的最佳配方为:硅膏的质量分数分别为12%,聚醚改性硅油4%,HLB值为9.5的复配乳化剂6%。制备的有机硅消泡剂的稳定性及消泡抑泡性能较好,适用范围广。

烯丙基聚醚改性四硅氧烷表面活性剂的表面活性和润湿性能

通过1,1,1,3,5,7,7,7-八甲基四硅氧烷与不同聚合度的烯丙基聚氧乙烯醚反应合成了系列烯丙基聚醚改性四硅氧烷表面活性剂(TESE),用1HNMR和29SiNMR对产物进行了表征。通过对表面张力和接触角的测定,研究了其水溶液的表面活性以及在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)基板上的润湿性能,同时探究了其在水中的溶解性以及亲水基结构(聚醚EO链长)对其表面活性和润湿性能的影响。结果显示,这类表面活性剂具有优异的表面活性和良好的润湿性能。随着EO链长的增加,TESE的表面活性存在最佳EO链长(EO单元数为8)。其中,在较短EO链长的一定范围内,TESE水溶液的最低表面张力(γcmc)变化幅度均较小,而EO链长超出一定范围后,γcmc增大幅度较为显著;TESE的润湿性能,在EO单元数小于12时变化不大,当EO单元数超过12时明显减弱。

氨基改性聚醚型聚硅氧烷的制备及其柔软性能研究

用含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚、烯基聚醚的硅氢化加成产物—聚醚 /环氧硅油与胺反应制得了氨基改性聚醚型聚硅氧烷 (APEPS) ,对其结构与性能进行了表征和研究。结果表明 ,含氢硅油分子量、有机胺结构、氨基改性聚醚型聚硅氧烷的硅含量对APEPS性能有影响。提高硅含量、增加氨值 ,可改善APEPS的柔软性与滑爽感 ,但对织物的吸湿性影响不大。

密封剂发展的新方向──硅改性密封剂

对硅改性聚醚和硅改性聚氨酯的制备作了简要的介绍，并对硅改性密封剂的配方、性能和应用作了进一步阐述。

(AB)_n型聚醚嵌段改性有机硅的合成及其在消泡剂中的应用

在氯铂酸-异丙醇溶液的催化作用下,通过双端基含氢硅油(PHMS)与双烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(AAF)发生硅氢加成反应制备(AB)n型聚醚嵌段改性硅油(PBMS),并对其结构进行红外表征。将PBMS与MQ硅树脂、二甲基硅油、疏水白炭黑等活性组分复配制成消泡剂乳液。从消泡活性物的研制入手,探讨了这些活性组分的质量分数、PBMS的结构、硅油链的长短和聚醚(AAF)相对分子质量(简称分子量,下同)的大小对消泡剂主要应用性能的影响。结果表明:该消泡剂乳液消泡时间7.8 s,抑泡时间达到45.8 min,且在高温(65℃)碱性(pH=12)条件下放置24 h,乳液不分层,不漂油。

聚醚改性有机硅消泡剂的制备工艺及应用研究

以二甲基硅油、气相二氧化硅为主要成分,采用Span60、Tween60和聚醚改性硅油为复合乳化剂,制得了高效乳液型有机硅复合消泡剂。研究了乳化剂HLB值与配方设计、乳化方式、乳化时间等制备条件,得到较佳工艺为:复合乳化剂4.5%,采用剂在油中法,乳化时间40 min。将其应用于水性苯丙涂料体系,结果表明,该消泡剂离心稳定性、耐热稳定性好,在苯丙涂料中易分散。

新型表面活性剂溶液对煤尘的润湿性能研究

研究一种自制的聚醚改性硅油类新型表面活性剂(代号JCS-001)溶液对煤尘的润湿性能。Walker实验结果表明,JCS-001溶液润湿煤尘的能力非常强,尤其在临界胶束浓度(CMC)范围内,其润湿性能均大大优于SDBS和TX-100;同时研究了加入氯化钠以及与SDBS或TX-100复配等因素对JCS-001溶液润湿性能的影响,实验结果表明,当JCS-001与SDBS以3:2复配(总浓度为0.5 g.L-1)时,所得混合溶液对煤尘的润湿效果达到最佳,最大润湿速度为9.84 mg/s。

丙二醇嵌段聚醚改性有机硅复配消泡剂的研制

研制了一种高效聚醚改性有机硅消泡剂,考察了白炭黑硅膏、乳化剂以及注水量对消泡剂复配的影响,确定了在室温下消泡剂复配的最适用条件：聚醚接枝聚硅氧烷与硅膏用量质量比为5∶5,聚醚接枝聚硅氧烷与水的质量比为1∶2～3,HLB值范围在8.5～9.5的乳化剂用量为消泡剂总量的4～6%。

端基型聚醚改性有机硅的合成及性能

以Si—H基封端的聚二甲基硅氧烷(PHMS)和烯丙基聚氧乙烯醚(FAE-10)为原料,在氯铂酸催化下,经硅氢加成反应制得了端基型聚醚改性有机硅(TMPES).优化反应条件为:氯铂酸用量(以铂计)2.0×10-5(对单体总质量)、FAE-10和PHMS按n(C C)∶n(Si—H)=1.1∶1.0、反应温度90℃、反应时间4 h,得可溶于水的淡黄色透明液体TMPES.用IR对TMPES的结构进行了表征,并对TMPES的表面性能及在纯棉布样整理中的应用性能进行了测定和研究.结果表明,TMPES具有良好的表面活性,其临界胶束浓度(cmc)为0.8g/L,临界胶束浓度时的表面张力(γcmc)为26.7 mN/m.随着TMPES用量的增加,被整理纯棉布的弯曲刚度减小,织物柔软效果增强,白度和吸湿性变化不大.

聚醚改性苯基含氢硅油非离子表面活性剂的合成及性能

以苯基含氢硅油和烯丙基甲基聚醚为原料,异丙醇为溶剂,氯铂酸为催化剂,通过硅氢加成反应合成聚醚改性苯基含氢硅油非离子表面活性剂(PMPS),利用FTIR和1H NMR对PMPS的结构进行表征,以Si—H转化率和PMPS表面张力为衡量指标,采用响应面法对PMPS的合成条件进行优化,并将PMPS与直链化脂肪醇聚氧乙烯醚(FAPE)进行表面性能比较。表征结果显示,烯丙基甲基聚醚已接枝到聚硅氧烷的主链上,且符合设计结构。实验结果表明,PMPS的最佳合成工艺条件为:反应温度123℃,反应时间7 h,n(C=C)∶n(Si—H)=1.20,在该条件下Si—H转化率为84.89%,PMPS表面张力为26.08 m N/m,与模型预测值基本接近。PMPS的综合表面活性比FAPE更高,具有良好的破乳效果。

端氨基聚醚改性硅油的合成及性能

将端含氢硅油(PHMS)与烯丙基环氧基聚醚(APEE)在Pt催化下经硅氢加成反应制得端环氧基聚醚改性硅油(TEPES),再与乙二胺(EDA)进行开环反应,合成了一种新型端氨基聚醚改性硅油(TAPES).用红外光谱进行了结构表征,并对TAPES在织物整理中的应用性能进行了研究.结果表明:随着TAPES用量的增加,被整理棉织物的柔软效果增强,对吸湿性影响不大,但会使整理织物的白度下降.和市场上通用型氨基硅整理剂(ASO)相比,经TAPES整理后的织物柔软性稍差,白度相近,吸湿性改善明显.

有机硅改性破乳剂的研制与应用

针对实验室配制的克拉玛依原油乳状液,研制出低温高效的有机硅改性聚醚破乳剂,通过单因素实验确定适宜合成条件为:含氢硅油质量分数为1.0%,催化剂质量分数为0.4%,缩合反应温度80℃,反应时间2h。应用红外光谱法比较改性前后破乳剂官能团的特征峰,分析物质结构所发生的变化,验证反应获得了目标产物。考察其对克拉玛依三次采油、辽河油田老化油、辽河曙光原油、大庆原油的破乳脱水性能,结果表明,对克拉玛依三次采油脱水效果最好,其脱水率达87.5%,三次采油两相分离明显,界面清晰。现场用破乳剂、有机硅改性破乳剂脱出水电导率分别为4 960、7 010μs/cm。有机硅改性破乳剂脱水效果好于现场用破乳剂。