阴离子型酸液稠化剂的合成与评价.pdf

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石油与天然气化工
第38卷第4期
CHEMICAL ENGINEERING OF OIL GAS
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阴离子型酸液稠化剂的合成与评价
李豪浩胥晓伟
1.胜利油田分公司石油开发中心2.中国石油大学(华东)石油工程学院)
摘要阴离子型単体2一丙烯酰胺基一2一甲基丙碱酸(AMPS)和丙媂酰胺(AM)共聚,探
索了两者共聚的合成条件,研究了聚合方法、引发体系、引发温度、单体比例、单体浓度以及溶液
pH值等因素对共聚物相对分子质量影响,使所合成的稠化剂在酸液中县有高稠化能力和良好的
热稳定性;同时,以相对分子质量、剪切粘度和溴值为评价指标,研究了不同发体系引发所得共聚
物的性能。
关键词稠化剂阴离子单体共聚物合成评价
D(I:10.3969/1.issn.1007-3426.2009.04.019
丙烯酰胺(AM)作为一种非离子型单体,虽均钠,分析纯,淄博市临淄天德精细化工研究所;淀粉
聚物稠化能力小,但耐盐性较强,近年来出现了不
分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司;溴酸钾,
关于AM与离子型单体共聚以增强稠化能力的研分析纯,上海试剂二厂;醋酸,分析纯,天津化学试剂
究。AMPS单体引入聚丙烯酰胺结构,可以显著有限公司;氮气,工业品,山东省半导体研究院。
改善PAM的抗温抗盐性,但价格较贵,使用受到限1.1.2仪器
制。研究它们结构和性能的关系,采用新方法新工.
ZN-D6型六速旋转粘度计,青岛照相机总
艺改进合成技术,提高产品质量,降低成本是研究这厂;Jー2型增力电动搅拌器,江苏省金坛医疗仪器
类产品的重要课题。大量的实验证明,AM
厂;ZK一82A型真空干燥箱,上海市实验仪器总
AMPS共物其有较高的热稳定性和酸稳定性,常FW80型高速万能粉悴机,天津市泰斯特仪器有限
用作酸液稠化剂。该共聚物的相对分子质量越高,公司;单孔、多孔型电热恒温水浴锅,龙口市先科仪
对酸液的增粘能力越好。
器公司;AE-20型精密电子天平,瑞士 METTI.FR
1实验部分
公同
实验方法
1.1试剂和仪器
1.1试剂
1.2.1AM一AMPS共聚物的制备
丙烯酰胺(AM),化学纯,上海国药集闭化学试
称取一定量的AMPS和AM于白制反应器中,
剂有限公司;AMPS,分析纯,河南省辉县振兴化工加水溶解。用氢氧化钠溶液调节pH值至7~8,加
广乙二胺四こ酸(EDTん),分析纯,上海国药集团一定量的EDTA液作为络合剂,通氮气排氧15
化学试剂有限公司;重铬酸钾,分析纯,北京化工厂;
min后,加入甲醛合次亚硫酸氢钠和过硫酸铵溶液
硫代碗酸钠,沈阳试剂一厂;浓硫酸,分析纯,菜阳市继续通氮气,在氮气保护下,反应一定时间,制得稠
双双化工有限公司:氯化钠,分析纯,上海国药集闭化剂的胶体。反应方程式如下
化学试剂有限公司;盐酸(20%),工业品,实验室配
CE2=CH +NCE-CH-TCH-CL-CH2 -CH
CONH2
じONH
CONH
制;偶氮引发剂,1业品,上海西宝生物科技有限公
CHI3-C一CI3
司;碘化钾,分析纯,中国医药集团上海化学试剂公
CH2$: H
CH2S03 H
司;硫酸汞,分析纯,上海化学试剂有限公司;硝酸
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阴离子型酸液稠化剂的合成与评价
2009
2.2特性粘数的测定
淀粉指示液,继滴定至蓝色消失即为终点
(1)测定溶剂的。将粘度计固定在30℃的恒
用水代替試样,作空自实验。以mg/g(每克试
温槽中,将20mL浓度为1mol/L的硝酸钠加到粘样所消耗溴的毫克数)表示的溴值(W3)按下式计
度计中恒温15min后,用秒表测定时间a,重复5算:
次,取平均值。
99メcX(V。ーV×1000
(2)
2)测定不同浓度聚合物溶液的t,方法同
式中:c为硫代硫酸钠桥准溶液的实际浓度,
mol/L;V。为空白实验消耗的硫代硫酸钠祢准溶液
(3)计算各溶液的浓度C及(即て,)的的体积、,mL为滴定中消耗的硫代硫酸钠标准溶
数值。以对C作图,将直线外推至浓度C为0液的体积mL;m为试样质量,8;0.0799为与1.00
mL硫代硫酸钠溶液[c(Na2S2Oa)=1.00mol/LT
处求[x,[=linc
相当的以克表示的溴的质量
1.2.3溴值的测定
2结果与讨论
(1)标定硫代硫酸钠。称取0.15g于120℃烘
至质量恒定的基准重铬酸钾,称准至0.001g。置下2楽合方法
碘量瓶中,溶于25mL水中,加2g碘化钾及20m
自由基聚合反应是高分子化合物的重要反应
硫酸溶液(20%),摇匀,于暗处放置10min。加15
一,通常有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚
mL-水,用硫代硫酸钠标准溶液c(Na2S2O2)=0.1合?水溶液業合操作简单方便,且合成的聚合物溶
mol/L滴定。近终点时加3mL淀粉指示液(5g
液可作为产品直接应用于酸液中而不需要再提纯除
I),继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色。
去反应溶剂。故实验采用水溶液法聚合。
硫代硫酸钠标准溶液浓度按下式计算
2.2引发体系的选择
C(Na, S, Oy)
(」ーva)X0.04903(1)
实验采用低活化能(0C~50C)的氧化一还原
引发体系。为了提高共聚物的性能,还研究了偶氮
式中:C(Na2SO0.)为硫代碗酸钠标准溶液物质引发剂引发体系。
的量浓度,mol/L;m为重铬酸钾质量,g;V1为硫代
固定实验条件:常温下AM与AMPS的比例为
硫酸钠溶液用量,mL;V2为空白实验硫代硫酸钠溶
7:3,单体的质量分数为20%,EDTA的浓度为200
液用量,mL;G.04903为与1.00mL.硫代硫酸钠标
mg/L,氧化还原体系的摩尔比为1:1,考察不同引
准溶液LC(Na2S2O3)=1mol/L」相当的以克表示的
发剂浓度对共聚物相对分子质量的影响。结果如图
重铬酸钾的质量
1、图2所示,由图可知,共聚物的特性粘度均随引发
(2)配制试液。称取约0,5g稠化剂试样(精
剂浓度的增加;先减小后有增大;随着引发剂用量
确至0.002g),全部转移到250mL容量瓶中,用水滅少,特性粘度変大,但用量太小,引发效率太低,聚
稀释至刻度,摇匀。
(3)移取25.00mL试液,置于250mL.碘量瓶
中。用移液管加入10.00m[ル溴酸钾一溴化钾溶
100
液,加20mL硫酸溶液,充分混匀。5min后加人5
求
mL硫酸汞溶液,摇匀,于暗处放置30min(温度控
80
制0C~20C)。加入15mL-p(NaC)=116g/L的
水溶液和10mLp(KI)=100g/L的水溶液,摇匀
10020030940
在暗处放置5min,加20mL水,用硫代硫钠标准
引发剂浓度,%
溶液滴定至淡黄色,加1mL质量浓度为10g/L.的
图1氧化-还原引发剂体系浓度对特性粘数的影响