新型纳米杂化长链烷基/氨基共改性倍半硅氧烷防水剂的合成与性能研究

随着欧盟环保要求对PFOA、PFOS、APEO等含氟化合物的严格限制,无氟防水剂成为织物整理剂的主流.基于此,本研究将端环氧聚二甲基硅氧烷(α,ω-ESO)与N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)先氨解开环合成硅氧烷基封端的聚硅氧烷反应性中间体(AESO),再将其与正硅酸乙酯(TEOS)及辛基三乙氧基硅烷(OTES)进行水解缩聚,合成了一种新型纳米杂化长链烷基/氨基共改性倍半硅氧烷树脂,并以其制备得到防水剂RAPS@SiO_(2).以棉织物布样作为应用对象,用FT-IR、XRD、SEM、接触角测量仪等仪器对其进行表征测试.结果表明:与空白织物相比,采用3%浓度RAPS@SiO_(2)防水剂经一浸一轧工艺处理后的棉织物在保持原有光泽的同时,在防水性、柔软度等方面有明显提升,水接触角WCA=151.7°,滚动角SA=9.2°,静态吸水时间达到195 min,并且改性织物经过5次循环水洗、100次磨损后,仍然具有良好的疏水性能.无氟防水剂RAPS@SiO_(2)的开发为制备环境友好型超疏水织物防水剂提供新思路.

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜用透明耐高温防黏涂层的制备及性能研究

以三氟丙基三甲基环三硅氧烷(D_(3)F)、八甲基环四硅氧烷(D_(4))、四甲基二氢二硅氧烷(D_(2)^(H))为原料,经开环缩聚、硅氢加成、水解共缩聚反应制得了一种有机-无机杂化改性氟硅树脂(AFPS@SiO_(2)),将其涂覆于PET膜表面,制得透明耐高温防黏涂层。通过红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、热重分析仪(TGA)对目标产物的结构、形貌及性能进行表征测试,讨论了分子链节物质的量比[n(D)∶n(DF)]对涂层水接触角、剥离力、附着力、硬度和透光率的影响。结果表明:当n(D)∶n(DF)=3∶2时,防黏涂层的综合性能最优,其水接触角为108.1°,剥离力为0.029 N/cm,附着力为1级,硬度为4H,透光率为90.0%。提供了一种PET膜用透明耐高温防黏涂层的制备思路,为后续研究提供了参考。

含氟纳米乳液的制备及在储层润湿逆转中的应用

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、全氟己基乙基丙烯酸酯(PEA)为原料,制备了一种可改变储层润湿性、防止储层水锁的含氟纳米乳液(FPA)。采用FTIR、SEM、XRD、马尔文激光粒度仪对FPA乳液进行了表征,采用表面张力、排出率、毛细管自吸、接触角测试方法考察了FPA-3(PEA质量分数为1.5%)乳液质量分数对改变岩心润湿性的影响。结果表明,PEA成功引入到聚合物链上,随着PEA质量分数的增加,乳液粒径增大,当PEA质量分数>1.5%时,乳液出现分层,FPA-3乳液稳定性最好。随着FPA-3乳液质量分数的增大,FPA-3水溶液表面张力减小,排出率增大,毛细管自吸高度减小,与水的接触角增大。当乳液质量分数均为2.0%时,与PA水溶液相比,FPA-3水溶液的表面张力由46.01 mN/m减小至22.68mN/m,降低了50.70%;排出率由19.89%增至29.47%,提高了48.16%;岩心的表面自由能由73.2 mN/m减小至8.7 mN/m;使岩心由亲水性(θ=69.8°)转变为疏水性(θ=125.1°)。质量分数为2.0%的FPA-3水溶液的毛细管自吸高度由清水的42 mm减至30 mm。

驱油流体吸附抑制剂的合成与评价

目的在化学驱的实施过程中,地层对驱油剂的吸附滞留是表面活性剂进入地层后含量损失的一种主要原因,为了减少驱油流体在地层的损耗成本而展开对驱油液体吸附抑制剂的研究。方法以二氰二胺(DCD)、1-十八胺盐酸盐(OHC)为原料,基于亲核加成的原理采用熔融法在150℃下合成了一种针对驱油流体的吸附抑制剂OHCB,该表面活性剂同时具备强疏水基、强极性原子和阳离子基团,因此具有较强的占据黏土矿物表面吸附位点的能力。对其进行了红外吸收、紫外吸收、元素分析、质谱等结构表征,采用静态吸附法研究了其作为添加剂的最佳配比,并验证在最佳配比下对驱油剂AEO7的吸附抑制效果,以及该体系相较AEO7单一体系的静态洗油效率、乳化性及润湿性的变化。结果OHCB抑制驱油剂AEO7在黏土矿物表面的吸附效果较好,在驱油剂与吸附抑制剂质量比为5∶1的情况下,抑制效果可达27%以上。结论OHCB不仅具有较好的吸附抑制效果,且其加入使AEO7的静态洗油效率提升至27.3%、γc m c降至27.1 mV/m,CMC降至38 mg/L、油-水界面张力降至0.5 mV/m以下,对体系性能起到了协同增效的作用,并且相较于需要预吸附的牺牲剂,其使用更为便捷。

易水溶低温自交联丙烯酸酯树脂的制备及应用性能研究

以交联剂双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和己二酸二酰肼(ADH)对丙烯酸树脂进行交联改性,得到一种环保水性低温自交联丙烯酸树脂(DAAM-ADH-ACR),探究了DAAM用量对DAAM-ADH-ACR结构和性能的影响。并将DAAM-ADH-ACR制成水性油墨后,测试其水性油墨性能。红外光谱(FT-IR)测试表明:合成了酮肼低温自交联型丙烯酸树脂(DAAM-ADH-ACR);粒径分布(DLS)测试表明:随着DAAM用量的增加,DAAM-ADH-ACR乳液的粒径逐渐增大;接触角(CA)及表面张力(γ)测试表明:DAAM用量对DAAM-ADH-ACR接触角及表面张力的影响较小;力学性能测试表明,随着DAAM用量的增大,DAAM-ADH-ACR的拉伸强度先增大后降低;水性油墨性能测试表明:随着DAAM用量的增加,DAAM-ADH-ACR水性油墨的耐揉搓性、抗粘连性和附着力性能均呈现先上升后下降的趋势。当DAAM用量为3%时,DAAM-ADH-ACR水性油墨性能最佳,其彻干时间为1min 23s,耐揉搓次数达61次,抗粘连性89.06%,附着力等级为2级。

秦岭桦树树轮纤维素氧同位素的年内变化特征及其气候意义

树轮氧同位素的生理机制较为明确,且具有分布范围广、连续性强等优点,常被用于古气候、古环境的重建研究.年际树轮氧同位素已被成功用于气候信息(如源水、温度、相对湿度等)的重建,年内高分辨率的树轮氧同位素则记录了更加丰富的年内气候变化信息.以秦岭南坡桦树(落叶阔叶植物)为研究对象,本文开展了年内高分辨率树轮全样及纤维素样品的碳、氧同位素分析,同时分析了树轮纤维素分子内的氧同位素组成,即树轮纤维素分子内2号位氧原子(δ^(18)O_(2))和3~6号氧原子(δ^(18)O_(3~6)).通过模拟树木径向生长变化,并结合基于日尺度气象数据的降雨氧同位素模拟结果.结果表明:桦树树轮年内全样以及α-纤维素的δ^(13)C和δ^(18)O的变化趋势符合年内树轮同位素的变化规律;在生长旺季(7~8月),桦树树轮α-纤维素氧同位素(δ^(18)Oα-cell)与温度呈正相关、与相对湿度和降水量呈负相关(相关系数R分别为0.81、-0.84、和-0.69);生长旺季的树轮α-纤维素分子内2号位氧原子的同位素组成(δ^(18)O_(2))与源水的氧同位素(δ^(18)O SW)具有一定的相关性(R=0.58).

阻垢聚合物压裂液的制备及其性能评价

为提高阻垢性能和改善生物降解性,本文以丙烯酰胺为主要单体,马来酸酐为阻垢单体,引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酸,采用水溶液聚合法合成了阻垢压裂液稠化剂(PAM-ZG),并对该压裂液体系进行流变性能评价、阻垢性能评价。结果表明,PAM-ZG溶液经170 s^(-1)剪切后,在90℃和120℃条件下最终黏度分别在99.60 mPa·s和60.15 mPa·s。PAM-ZG压裂液用量对CaCO3、CaSO4和BaSO4垢阻垢效率均大于95%。本文可为油田现场施工“压裂-阻垢”一体化奠定基础。

无金属催化烯烃反马氏氧化为酯类化合物研究

烯烃的化学转化一直是新物质创造科学研究的前沿和核心,其中烯烃的氧化官能团化在合成化学中具有重要的研究意义和应用价值.以烯烃为原料,通过筛查不同的碘源、反应温度、溶剂、反应时间等因素,探究烯烃在Oxone条件下高选择性反马氏氧化为酯类化合物.该催化体系对含有吸电子或者给电子基团取代的烯烃都很良好的适用性.通过对照实验探究了反应可能的机理,即反应通过串联碘官能团化/芳基迁移,经由醛、羧酸中间体进而转化为酯类产物.

秦岭地区高等植物叶片游离氨基酸碳稳定同位素分析

植物叶片是植物与环境发生气体交换的主要器官,其δ^(13)C差异主要受植物类型、温度、降水量、生长地水文环境以及植物体内有机质含量等因素影响,在这些因素诱导下会使植物体内有机质产生不同程度的碳同位素分馏.氨基酸作为自然界构成生命的基本单元之一,叶片内氨基酸碳稳定同位素值的变化可以反应植物生长过程的环境变换及自身代谢规律,单个氨基酸能记录更为精细准确的环境信息.为此本研究基于提取植物叶片内游离氨基酸的实验方法,以秦岭南北地区的植物为研究对象,探究了相同地区不同种类与不同地区相同种类两组植物叶片内特定氨基酸含量及其对应的δ^(13)C值变化,获得如下认识:(1)气候处于相对较冷的环境,植物生长速度缓慢,氨基酸δ^(13)C值较高;气温有上升趋势时,氨基酸δ^(13)C值有所下降,温度与各氨基酸的δ^(13)C值呈负相关性;(2)在植物正常生长情况下,叶片内单个氨基酸δ^(13)C值规律有:δ^(13)C_(Ile)>δ^(13)C_(Val)、δ^(13)C_(Ile)>δ^(13)C_(Leu)、δ^(13)C_(Tyr)>δ^(13)C_(Phe);(3)环境胁迫影响下,叶片内Phe含量减少,其他氨基酸含量增加;δ^(13)C_(Tyr)相对贫化,其他氨基酸δ^(13)C相对富集.

喹啉型双子季铵盐缓蚀剂的实验及理论分析

以喹啉为母体、1,4-对二氯苄和顺-1,4-二氯-2-丁烯为联结基,制备了2种具有疏水结构的水溶性双喹啉季铵盐(BQA-1和BQA-2).通过失重实验、电化学测试、扫描电子显微镜(SEM)及量子化学计算等手段研究了BQA-1和BQA-2对1 mol/L盐酸中Q235钢的缓蚀性能,并讨论了其在Q235钢表面的吸附机理.失重结果显示,BQA-1和BQA-2对盐酸中的钢片均具有良好的缓蚀效果,30℃下,当浓度为0. 5 g/L时,BQA-1和BQA-2的缓蚀率均超过94. 59%;升温导致BQA-2的脱附速率比BQA-1更快.电化学测试结果显示,BQA-1和BQA-2是以抑制阴极为主的混合型缓蚀剂.分析热力学参数可知,BQA-1和BQA-2在钢表面的吸附为自发、放热过程,符合Langmuir等温式,且以化学吸附为主.量子化学计算结果表明,BQA-1和BQA-2的吸附活性集中在喹啉环及杂原子上,且BQA-1和BQA-2分子得电子与Fe作用的能力要强于供电子与Fe作用的能力.

叔胺型响应表面活性剂的合成及性能研究

以油酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料,氟化钠为催化剂,合成了一种具有CO_(2)响应性的长链叔胺(油酸酰胺丙基二甲基叔胺(DMOA)),测定了其通入CO_(2)和N2下的电导率,证实了合成的DMOA溶液具有CO_(2)响应性能。测定了在通入CO_(2)下DMOA与反离子复配的表面张力,发现将DMOA与二元反离子草酸钠复配能显著降低溶液的表面张力。研究了DMOA与草酸钠复配体系的黏度的CO_(2)响应性能,结果表明,复配体系能够显著提高体系的黏度,并具有CO_(2)响应性和循环可逆性。研究了复配体系的起泡性能和在石蜡膜上的接触角,发现在通入了CO_(2)条件下,复配体系能够降低起泡性能和与疏水表面的接触角。

石蜡包覆微量元素在缓释性饲料中的应用

为了提高饲料中微量元素的利用率,降低环境污染,以石蜡、硬脂酸、单硬脂酸甘油酯为黏合剂,以醋酸钠和磷酸氢钙为填充剂制备出了一系列缓释微丸。并将其在模拟胃液与肠液中进行释放,通过紫外可见分光光度计(UV)测定缓释体系中CuSO_(4)的浓度,并计算缓释8 h后CuSO_(4)的累积释放量。探究黏合剂用量、填充剂用量以及微丸粒径对累积释放量的影响。结果表明,石蜡阻滞能力大于单硬脂酸甘油酯大于硬脂酸,填充剂醋酸钠的加入效果优于磷酸氢钙,缓释微丸粒径大小对累积释放量影响不大,填充剂的加入量越大,累积释放量也越大。当石蜡∶醋酸钠∶硫酸铜=0.5∶1∶1时,硫酸铜在模拟胃液与肠液中的累积释放量可达到85.21%。

非离子表面活性剂在黏土矿物表面的吸附规律研究

为针对不同地层选取适应性更强的化学剂,减少黏土矿物对表面活性剂的吸附损耗,以脂肪醇聚氧乙烯类表面活性剂为例,采用静态吸附法研究非离子表面活性剂在不同黏土矿物表面的吸附规律,探讨不同EO加成数、不同碳链数、临界胶束浓度和Zeta电位对非离子表面活性剂吸附机理的影响。结果表明,在吸附过程中,碳链长度-疏水性-吸附量之间始终为正反馈效果;EO加成数-氢键/疏水性-吸附量之间的关系取决于氢键强度与疏水性强度的关系。优选得出十二烷基醇聚氧乙烯醚-7为抗吸附性较好的非离子表面活性剂,也为三次采油过程中化学剂的选取提供了依据。

阳离子型聚合物稠化剂的合成与性能评价

以丙烯酰胺、30%丙烯酰胺/甲叉双丙烯酰胺(29∶1)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十六/十八烷基二甲基烯丙基氯化铵为主要合成单体,聚合引发剂为水溶性2,2-偶氮二(2-甲基丙基脒)二盐酸盐,合成疏水缔合型阳离子聚合物稠化剂(PASM)。对产物进行结构表征及性能测试,结果表明,稠化剂PASM的临界缔合浓度为0.5%,分子量为417.3×104,耐Na+和Ca2+能力强,并且随着矿化度的增加,起初体系的粘度呈现出上升趋势,表现出优异的增稠性能。低浓度使用状态下即可达到较好的防膨效果,悬砂性能优异,经过硫酸铵破胶后无残渣,破胶液不会对地层造成二次伤害,具有广阔的工业化前景。

有机硅改性环氧树脂的研究进展

本文从物理和化学改性两个方面重点综述了官能基聚硅氧烷、硅烷偶联剂、POSS及其他有机硅改性环氧树脂的研究进展。结合材料科学的发展需求,提出水性和光固化环保型有机硅改性环氧树脂将是今后的发展方向。

阴非离子表面活性剂的合成及其作为渗吸剂的性能研究

以辛基酚聚氧乙烯醚和马来酸酐为原料、对苯甲磺酸为催化剂,合成一种可提高致密油压裂液体系渗吸效率的阴非离子表面活性剂BGT-16。通过红外光谱和核磁共振氢谱对BGT-16分子结构进行表征,并对BGT-16的表界面张力、临界胶束浓度、润湿性能、自发渗吸效率等性能进行了测试。结果表明,质量分数为0.3%的BGT-16的表面张力为33.88 mN/m、界面张力为3.52 mN/m、CMC为1.19×10^(-4)mol/L,其γCMC为33.66 mN/m,具备良好的表面活性,对疏水载玻片具有良好的润湿性能;合成的BGT-16的渗吸效率受高盐环境影响较小、适用范围广。

基于羟基含氟丙烯酸树脂的防腐抗菌涂层的制备与性能研究

以丙烯酸羟丙酯(HPAA)、丙烯酸(AA)及甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)为原料,制备了一种溶液共聚型全氟羟基丙烯酸树脂(PFHA),用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)对PFHA进行了结构表征。以PFHA、油水两用型钛白粉和季铵基硅溶胶包覆纳米银(QAg-SiO_(2))等为主要成分配制了溶剂型含氟丙烯酸涂料,分别考察了树脂羟基含量、纳米二氧化钛和QAg-SiO_(2)含量对涂层性能的影响。结果表明:当树脂羟基含量为3.3%、涂料中TiO_(2)和QAg-SiO_(2)的含量分别为25%和10%时(均为质量分数),涂层的水接触角为114°,硬度为3H,附着力为1级,且经硫酸盐还原菌浸泡168 h后无腐蚀,具有优良的物理性能与防腐抗菌性能。

聚醚阴离子表面活性剂的制备及其在乳液聚合中的应用

利用阴离子开环聚合(AROP)和巯基-烯(Thiol-ene)点击反应相结合的策略制备了一种聚醚阴离子表面活性剂.首先,以烯丙基缩水甘油醚(AGE)为单体,叔丁醇钾(t-BuOK)为引发剂,通过AROP制备聚烯丙基缩水甘油醚(PAGE),之后,以PAGE为不饱和聚醚骨架,利用Thiol-ene点击反应依次将亲水基磺酸基及疏水基丁烷基团引入PAGE的侧链,形成两亲性结构.红外光谱(FT-IR)和核磁共振波谱(NMR)表征验证成功制备了系列中间产物及目标产物.表面张力的测试证明此类聚醚阴离子表面活性剂(缩写为PAGE anionic)可有效降低溶液的表面张力,其CMC值为:0.017 mg/mL,在此浓度下,溶液的表面张力可低至41.67 mN/m.接触角测试显示PAGE anionic对油性表面具有较好的润湿性.溶液电导率测试显示PAGE anionic的Krafft点低于0℃.将PAGE anionic应用于苯丙乳液的制备,激光粒度仪和透射电镜分析显示,成功获得稳定均匀的乳液,其平均粒径Dz=164 nm,PDI=0.038,乳液体现出较好的耐盐性.

腐植酸丙烯酸酯接枝共聚物土壤固化剂的制备及其应用研究

以丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)和苯乙烯(st)为主单体,利用腐植酸(HA)接枝,制得土壤固化剂PAAB和PAAH,对其进行结构表征和应用性能测试。结果表明:(1)合成乳液稳定,粒径分布均匀;(2)固化土/水接触角、静水中团聚体稳定性、抗冲刷性均有明显增强效果;(3)随着养护龄期和固化剂掺量的增大,固化土试样的无侧限抗压强度呈现增大的趋势。适量加入生石灰和水泥,可以提高无侧限抗压强度值。加入土壤固化剂PAAH能显著提高土样的抗水和抗压性能,在路基施工领域具有广阔的应用前景。

基于EPEG单体的两性聚羧酸减水剂的合成及抗泥性能

以活性较高的新型大单体乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)与丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)等进行水溶液自由基聚合反应,合成了抗泥型聚羧酸减水剂PCE-ES和PCE-ESD。采用FTIR、1H NMR进行结构表征,通过水泥净浆流动度测试了减水剂的抗泥性能,并采用XRD和XPS探究不同减水剂与蒙脱土、水泥之间的作用机理。结果表明,当减水剂的掺量为水泥质量的0.25%,蒙脱土掺量3%时,掺PCE-ES和PCE-ESD有一定的抗泥性,且PCE-ESD的抗泥性能更佳;XRD表明,蒙脱土吸附PCE-ES、PCE-ESD的层间距变化不大,说明蒙脱土对减水剂的负面作用一定程度上有所降低,从而提高了减水剂对水泥的分散能力。