水溶性聚丙烯酸穩(wěn)泡劑的研制_實(shí)驗(yàn)論文-資料下載頁
2025-08-21 19:22本頁面
【導(dǎo)讀】聚丙烯酸水溶液在不同溫度下都有著很高的粘度,采用在發(fā)泡體系中溶液聚合法直接增加發(fā)泡體系的泡沫穩(wěn)定性，從而提高高溫下的泡沫穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下采用氣流來評價法泡沫的穩(wěn)定性，通過實(shí)驗(yàn)篩選水溶性聚合物穩(wěn)泡劑，最后通過合成聚丙烯酸作為高溫體系下的穩(wěn)泡劑。詳細(xì)測量了溫度與泡沫衰變時間的關(guān)系，記錄了泡沫衰變時間與泡沫體積的相關(guān)數(shù)據(jù)。通過涂料黏度計測量了一部分發(fā)泡體系的粘度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明75℃高溫時，用PEG2000作為交聯(lián)劑，聚丙烯酸穩(wěn)泡劑濃度為1:8時，穩(wěn)泡性能較好。分析發(fā)泡液溫度與半衰期的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其滿足指數(shù)關(guān)系。通過討論穩(wěn)泡劑的濃度對粘度的影響，在一定范圍內(nèi)發(fā)泡液的粘度越大，泡沫的穩(wěn)定性也越好。泡沫的穩(wěn)定性是指生成泡沫的持久性，即泡沫存在壽命的長短。穩(wěn)定性是泡沫研究的核心問題。
【正文】 方面，特征時間應(yīng)大于泡沫局部達(dá)到熱力學(xué)和力學(xué)平衡的時間。 泡沫衰變的概率模型根據(jù)Krotov [17]等人的模型和以上假設(shè)，提出以下概率模型：在每個泡沫單層破裂的基本事件中產(chǎn)生的空缺，然后被一個新的大小相同的泡沫所占領(lǐng)。實(shí)驗(yàn)表明上部薄膜的破裂是隨機(jī)。這意味著所有的泡沫，包括那些剛形成的，有幾乎完全相同的啟始狀態(tài)，任何泡沫在給定的時間內(nèi)消失的概率是相同的。假設(shè)W是氣泡在單位時間內(nèi)消失的概率，N是氣泡的數(shù)量。然后在時間dt內(nèi)消失的氣泡數(shù)是：（41）根據(jù)假設(shè)氣泡體積與氣泡數(shù)量是成正比關(guān)系的，固有：（42）移項(xiàng)得到：（43）即消泡速率正比于氣泡體積，由此證明了消泡過程屬于一級反應(yīng)。 泡沫衰變曲線解微分方程（43）得到：（44）這與實(shí)驗(yàn)擬合到的曲線（31）的形式相同，比較系數(shù)有a = C, b = k.由此可以知道隨著消泡時間的推移，消泡速率將越來越小，理論上完全消泡的時間為無限大，實(shí)際上由于空氣流動，重力等因素消去理論上95 %的體積時就可以認(rèn)為是完全消泡。 泡沫衰變的半衰期 理論半衰期設(shè)初始體積為V0，消掉一半體積V0/2的時間為半衰期，將體積代入到方程（44）中得到半衰期的表達(dá)式：（45）因此該反應(yīng)的半衰期與起始?xì)馀蒹w積無關(guān) 實(shí)驗(yàn)曲線半衰期為了保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，時間計時點(diǎn)并不取泡沫體積最大的時候開始計時，而是對450 mL250 mL時間段計時，為此我們設(shè)法通過理論曲線來計算氣泡的半衰期。固有下式：（46）故有：（47）。計算實(shí)驗(yàn)曲線半衰期與理論半衰期的相對偏差：表41 相對偏差PEG2000PEG4000PEG6000 % % %半衰期也滿足（33）式，有：（48）式中，L為常數(shù)。5結(jié)論1）通過實(shí)驗(yàn)篩選現(xiàn)有的幾種水溶性聚合物穩(wěn)泡劑，高溫下穩(wěn)泡效果不理想。2）聚合丙烯酸的引發(fā)劑為過二硫酸鉀、鏈轉(zhuǎn)移劑為十二硫醇和加為丙烯酸重量300%的蒸餾水，在75 ℃水浴鍋內(nèi)敞開環(huán)境下，條件易實(shí)現(xiàn)，且實(shí)驗(yàn)重復(fù)性較好。3）固化劑為聚乙二醇，含量越高，加入聚丙烯酸中反應(yīng)越迅速，凝膠越明顯，但直接影響其水溶性；而含量過低，加入聚丙烯酸中反應(yīng)不完全，形成的高分子網(wǎng)狀膜強(qiáng)度偏低，穩(wěn)泡效果不理想。4）PEG2000作為聚丙烯酸交聯(lián)劑情況下，在穩(wěn)泡劑濃度為1:8時，在各溫度下穩(wěn)泡效果最好。5）理論上得出消泡規(guī)律符合一級反應(yīng)規(guī)律，同時也得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持。6）半衰期與溫度的倒數(shù)關(guān)系符合指數(shù)關(guān)系。參考文獻(xiàn)[1] 趙劍曦. Gemini高效穩(wěn)泡劑[J]. 精細(xì)與專用化學(xué)品. 2011(06): 1114.[2] 楊燕，蒲萬芬，周明. 驅(qū)油泡沫穩(wěn)定劑的性能研究[J]. 西南石油學(xué)院學(xué)報. 2002(04): 6062.[3] 王克亮，杜姍. 穩(wěn)泡劑對泡沫性能影響室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 內(nèi)蒙古石油化工. 2008(22): 45.[4] Putyatin B V. Equations of foam hydrodynamics[J]. Fluid Dynamics. 1988, 23(5): 718722.[5] 王克亮，杜姍. 穩(wěn)泡劑對泡沫性能影響室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 內(nèi)蒙古石油化工. 2008(22): 45.[6] 唐金庫. 泡沫穩(wěn)定性影響因素及性能評價技術(shù)綜述[J]. 艦船防化. 2008(04): 18[7] 刁素，任山，林波，等. 高溫高鹽油藏泡沫驅(qū)穩(wěn)泡劑抗鹽性評價[J]. 石油地質(zhì)與工程. 2007(02): 9093.[8] 樊西驚. 原油對泡沫穩(wěn)定性的影響[J]. 油田化學(xué). 1997(04): 9195.[9] 韓國彬，吳金添，徐曉明. 二維泡沫穩(wěn)定性與拓?fù)鋵W(xué)性質(zhì)的關(guān)系研究[J]. 高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報. 2001(07): 11771180.[10] Durian D J, Raghavan S R. Making a frothy shampoo or beer[J]. Physics Today. 2010: 6263.[11] 謝劍耀，樊世忠. 泡沫穩(wěn)定性[J]. 油田化學(xué). 1988, 1(5): 5663[12] 樊明紅. 表面活性劑與聚合物相互作用的研究[D]. 哈爾濱工程大學(xué), 2004.[13] 錢昱，張思富，吳軍政，等. 泡沫復(fù)合驅(qū)泡沫穩(wěn)定性及影響因素研究[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā). 2001(02): 3335.[14] Putyatin B V. Equations of foam hydrodynamics[J]. Fluid Dynamics. 1988, 23(5): 718722.[15] 吳信榮,林偉民,姜春河. 空氣泡沫調(diào)驅(qū)提高采收率技術(shù)[M]. 北京：石油工業(yè)出版社. 2010:100114. [10] Duan M, Hu X, Ren D, et al. Studies on foam stability by the actions of hydrophobically modified polyacrylamides[J]. Colloid and Polymer Science. 2004, 282(11): 12921296.[17] Krotov V V, Nekrasov A G, Rusanov A I. A New Method for Studying Foaminess[J]. Colloid Journal. 2002, 64(6): 716718.特別鳴謝非常感謝指導(dǎo)老師孟老師、王老師的指導(dǎo)，還有張雪超、楊成斌學(xué)長的帶領(lǐng)。我們順利完成了這次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。通過本次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，我們了解了水溶性聚合物穩(wěn)泡劑篩選及聚丙烯酸穩(wěn)泡劑的制備的基本原理，掌握了制備穩(wěn)泡劑的操作過程，認(rèn)識到團(tuán)隊(duì)合作能力的重要性。最后，衷心地感謝學(xué)校給予我們這次機(jī)會參與創(chuàng)新實(shí)踐課程活動。17
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