A-P-035_耐酸性磺酸类共聚物的合成

耐酸性磺酸类共聚物的合成

崔文娟1，庄玉伟2，曹建2，王颖2，赵根锁2，张国宝2*

1河南工业大学化学化工学院，郑州，450001； 2河南省分析测试中心，郑州，450002 酸化是使用酸液清除生产油井、注入井的井底和近井地层中污染物或溶蚀岩胶结构，恢复或提高地层渗透率，增加原油产量的技术 [1]。针对高温深井、强酸性作业环境的特点，酸液稠化剂需要耐酸、耐高温、抗剪切性能好；而目前国内的酸液稠化剂大多是二元共聚物产品，存在上述缺点，因此迫切需要对稠化酸体系进行更系统的研究，合成多元高分子稠化剂，且在酸液中具有良好的增稠性、溶解性、稳定性等优点。

本实验采用水溶液聚合法，用丙烯酰胺（AM）、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸（AMPS）、二甲基二烯丙基氯化胺（DMDAAC）作单体，聚乙二醇二丙烯酸酯 （PEGDA ）为扩链剂 ,在氧化还原引发体系下聚合， 研制了一种注酸时稠化能力强、返排时粘度低的新型酸液稠化剂。

本文探讨了引发剂浓度、单体浓度、反应温度、反应体系的pH值、扩链剂的量、反应时间等因素对共聚物特性粘数和性能的影响。引发剂用量过大或过小，共聚物溶液的粘度都较低，这是因为动力学链长与引发剂浓度的平方根成反比[2]。从表1可以看出，单体浓度较高或较低时都不能得到相对分子量较高的产物。单体含量过高会使聚合反应出现暴聚或链转移现象，致使相对分子质量急剧降低；为了防止暴聚或凝胶现象，通过实验确定单体含量为25%。另外pH值会影响单体的竟聚率，从而影响反应速率和聚合物的结构和性质[3]。在较高的pH值下，链转移速率太大，溶液很快由流动态转变为胶体状态乃至类似橡胶态[4]；而较低的pH 值下，会伴有分子内和分子间的酰亚胺反应，形成支链或交联型聚合物；实验结果见表2，选择在弱碱性的环境中进行，能得到较好的高平均相对分子质量的产物。聚乙二醇二丙烯酸酯在本实验中用作扩链剂。扩链剂的加量过少，稠化剂粘度没有提高；扩链剂的加量过多，会生成不能溶解的网状高分子，从而交联，粘度突增，因此，扩链剂的加量要适当。实验通过红外光谱研究了共聚物分子结构,见图1中3337.052cm-1为–NH2吸收峰，2930.366cm-1为–CH2–吸收峰，1664.324 cm-1

河南省自然科学基金项目（082300420100）资助

为–C＝O吸收峰，1451.704 cm-1为典型的–CH2–剪式振动和CH3反对称变形振动的叠合吸收峰，1179.961、1039.031cm-1为–SO3-的不对称和对称振动吸收峰，1368.786 cm-1为N–CH3伸缩振动吸收峰，1305.022 cm-1为C–N伸缩振动吸收峰，表明了此聚合物是由磺化丙烯酰胺/丙烯酰胺/二甲基二烯丙基氯化铵三元共聚而成[5]。根据(SY/T6214-1996)“酸液稠化剂评价方法”进行测定，其中稠化剂质量分数为0.8%，盐酸体积浓度为20%，该共聚物在酸液中表现出良好的酸溶性且有较好的粘度见图2。

反应体系的pH值 5 7 8.2 9 9.5

剪切粘度η，mP a·s 交联交联120 29 交联

根据实验结果，确定了最佳合成条件：在适量扩链剂的条件下，引发剂浓度为0.01%，单体总浓度为25%，实验在弱碱的环境中进行，引发温度为20℃，恒

温40℃条件下反应8小时以上，可以得到剪切粘度120mPa·s的共聚物。该两性共聚物水溶液具有较高的粘度,良好的热稳定性、耐酸性和抗剪切性。

参考文献

[1]陈国牛，余悼深，杨叶毅，马喜平，刘艳华. 酸液稠化剂GD-112-6的研制. 精细与专用化学品，2002；10（21）：27.

[2] 赵晓珂，葛际江，张贵才，杨永飞.新型水溶性偶氮引发剂AM/DMDAAC的共

聚研究.2006年全国油田化学品发展研讨会全国油田化学品发展研讨会文集.2006.

[3] 王景霞，范晓东，秦华宇. 二甲基二丙烯基氯化铵-丙烯酰胺共聚物的合成

与结构表征[J]. 油田化学，2003，20（1）：83～85.

[4] 孙艳萍.超高相对分子质量阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的合成研究:[硕士论

文].大庆:大庆石油学院,2004.23.

[5] 庄玉伟，王颖，赵根锁，张国宝.反相乳液聚合法制备丙烯酰胺-丙烯酸铵共

聚物[J].化学研究，2007，1.

The Synthesization of the Acid Resistance of the Sulfonic Copolymer

Cui Wenjuan1,ZhuangYuwei2,Cao Jian2,Wang Ying2,Zhao Gensuo2,Zhang Guobao2

（1 School of Chemistry,Henan University of Technology,Zhengzhou,450001；

2 Henan Analysis and Testing Center，Zhengzhou，450002）Abstract: Copolymers were synthesized from acrylamide(AM)，2-acryamido- -2-methylpropane sulfate acid (AMPS) and dimethyl-dially-ammoniumchloride (DMDAAC) by means of aqueous solution polymerization. Polyethylene glycol diacrylate ester( PEGDA )as chain extender.The research result show that when the total concentration of monomer is 25%, the conentration of initiator is 0.1%, PH value is alkalescence, react in the temperature of 40℃, then can create the copolymer which invert ratio is 90% and the viscosity is 120 mPa·s . The results showed thant the terpolymer synthesized under above conditions had high viscosity, good high-temperature stability, and good shearing resistance.

Key words:acrylamide 2-acryamido-2-methylpropane sulfate acid

chain extender acid resistance

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