【正文】
共聚物紅外光譜圖10 聚合物的紅外光譜圖10是共聚物的紅外光譜圖。,,=O伸縮振動(dòng)吸收峰,從這幾組吸收峰中證明了聚合物中丙烯酰胺結(jié)構(gòu)的存在。,,,這幾組吸收峰是單體B所有而丙烯酰胺所沒(méi)有的,證明了共聚物中含有單體B。 合成共聚物溶液的性質(zhì) 共聚物溶液粘度的時(shí)間穩(wěn)定性在室溫下稱取2g合成的乳液溶于200mL蒸餾水中配成溶液(10000mg/L),用Brookfield DVⅢ+粘度儀(LV,)測(cè)定其在靜置不同時(shí)間后的粘度,轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/分??梢缘玫皆摼酆衔锼芤旱恼扯入S時(shí)間的變化趨勢(shì)。該測(cè)定過(guò)程可以直接反映聚合物在溶劑中從溶脹到完全溶解過(guò)程的形態(tài)變化。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表8。表8 表觀粘度隨時(shí)間的變化時(shí)間(天)12345678表觀粘度(mPs)圖11 表觀粘度隨時(shí)間變化圖從上圖11可知,隨著放置時(shí)間的增加,聚合物水溶液的粘度先增加,隨后達(dá)到基本穩(wěn)定,再往后逐漸減小,第3天達(dá)到最大。溶液呈現(xiàn)該趨勢(shì)的原因在于:W/O型反相乳液在水溶液中首先要經(jīng)歷一個(gè)反相過(guò)程,然后經(jīng)歷兩階段,即水分子滲入到高分子內(nèi)部,使高分子體積膨脹,稱為溶脹,之后高分子均勻分散在溶劑中,達(dá)到完全溶解。故隨時(shí)間的推移,共聚物溶液粘度逐漸增大后達(dá)到穩(wěn)定。由于溶液置于空氣中,內(nèi)部含有一定量的氧,放置時(shí)間久了會(huì)發(fā)生氧化降解,故粘度會(huì)逐漸減小。在室溫下稱取1g、2g、3g、4g、5g共聚物乳液于5個(gè)干燥的燒杯中,分別用蒸餾水配制成200mL的水溶液,靜置到其完全溶解。用Brookfield DVⅢ+粘度儀(LV,)分別測(cè)定它們完全溶解后攪拌前后粘度達(dá)到的最大值,轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/分。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表9。表9 表觀粘度隨聚合物濃度變化聚合物濃度%%%%%攪拌前表觀粘度(mPs)攪拌后表觀粘度(mPs)圖12 表觀粘度隨聚合物濃度變化圖從圖12可見(jiàn),共聚物粘度隨聚合物濃度升高而增高,且攪拌后測(cè)得的值更大。當(dāng)溶液完全溶解,靜置不攪拌直接進(jìn)行測(cè)量時(shí),粘度的增高較為平緩;而在測(cè)量前對(duì)其進(jìn)行攪拌,隨濃度增高粘度的增加則較快,且粘度值更大。由此可見(jiàn),攪拌可增大聚合物溶液粘度,且濃度越大,粘度的增量越大。粘度隨濃度增大而增大是因?yàn)闈舛仍酱螅肿娱g作用力越大,分子中的長(zhǎng)支鏈末端為羧鈉基團(tuán),在水溶液中電離形成-COO-,鏈與鏈之間相互排斥,使得分子線團(tuán)膨脹、疏松,體積變大,從而導(dǎo)致溶液粘度增加。攪拌后粘度增大則是由于靜置時(shí),水溶液中乳液由反相轉(zhuǎn)為正相,即W/O型轉(zhuǎn)化為O/W型,油相成分散狀態(tài),阻礙了分子間的接觸,攪拌后使其得到較大改善,從而粘度有較大增量。在油田勘探開(kāi)發(fā)工作液的配制過(guò)程中所用的油田水通常都有一定的礦化度,而當(dāng)工作液進(jìn)入地層后,又總會(huì)接觸含鹽地下水。在鹽存在下聚合物溶液的粘度衰減對(duì)工作液的應(yīng)用效能有至關(guān)重要的影響 [28]。在室溫下稱取不同質(zhì)量的(1g、2g、3g)聚合物乳液用蒸餾水配制成200mL的水溶液,再向其中加入0~1%不同量的(、、)NaCl,使其充分溶解后用Brookfield DVⅢ+粘度儀(LV,)測(cè)定它們的粘度,轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/分。評(píng)價(jià)鹽濃度對(duì)它們的水溶液粘度的影響。所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表10。表10 表觀粘度隨聚合物濃度和鹽濃度變化表觀粘度/mPsNaCl加量濃度聚合物%%%%%%%%%%圖13 表觀粘度隨聚合物濃度和鹽濃度變化圖從圖13中可以看出,隨著鹽濃度的增加,三種濃度的聚合物溶液的表觀粘度都在下降,且濃度越大的下降的越快。從分子結(jié)構(gòu)上來(lái)看,其抗鹽性差的原因是因?yàn)槠浞肿又泻胁糠直┧峤Y(jié)構(gòu)單元和末端帶有羧鈉基團(tuán)的長(zhǎng)支鏈,在純水中由于它們的電離使聚合物分子帶著負(fù)電荷,分子鏈中同性電荷的靜電斥力導(dǎo)致聚合物分子線團(tuán)在溶液中伸展,體積較大;但在含鹽水溶液中,鹽對(duì)這些電離后的結(jié)構(gòu)單元有屏蔽作用,這使得原本疏松的分子線團(tuán)卷縮,體積變小,從而導(dǎo)致其粘度降低。 溫度對(duì)共聚物溶液粘度的影響 由于溫度是分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)激烈程度的反映,分子的運(yùn)動(dòng)必須克服分子間相互作用力,而分子間的相互作用,如分子間氫鍵、內(nèi)摩擦、擴(kuò)散、分子鏈取向、纏結(jié)等,直接影響粘度的大小,故高聚物溶液的粘度會(huì)隨溫度發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)用蒸餾水配制共聚物溶液(10000mg/L),在30~80℃范圍內(nèi)變更溫度,用Brookfield DVⅢ+粘度儀(LV,)測(cè)定在不同溫度下的溶液粘度,轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/分。得到其粘度的溫度依賴性。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表11。表11 表觀粘度隨溫度變化溫度(℃)3050607080表觀粘度(mPs)圖14 表觀粘度隨溫度變化圖由圖14可見(jiàn),隨著溫度升高,聚合物溶液粘度隨之下降。由于溫度升高,分子運(yùn)動(dòng)加快,分子間氫鍵被破壞,分子鏈解纏結(jié),因而溶液剪切粘度降低。結(jié)論與建議4 結(jié)論與建議(1)以氯丙烯和10羥基癸酸為原料的醚化反應(yīng)合成了一種帶端羧鈉基和長(zhǎng)脂肪鏈的功能單體B。采用過(guò)硫酸銨((NH4)2S2O8)和亞硫酸氫鈉(NaHSO3)氧化還原體系引發(fā)丙烯酰胺、丙烯酸與單體B共聚制備了W/O型聚合物微乳液。(2)通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn),確定了單體B加量的最大值。從而獲得制備梳形聚合物的適當(dāng)工藝參數(shù):?jiǎn)误w總濃度為40%、單體B含量為17%、%、油水質(zhì)量比為3:反應(yīng)溫度為40℃,分子量為236萬(wàn),所得微乳液體系穩(wěn)定性好,水溶性也較好。(3)通過(guò)對(duì)所得共聚物溶液性質(zhì)的研究可知:聚合物溶液具有剪切變稠的特性,即越攪拌溶液粘度越大。(4)本次實(shí)驗(yàn)采用了反相微乳液法制備梳形聚合物,得到的產(chǎn)物固相含量較高,且乳化劑用量少,可以作為理想的乳液狀增粘劑。(5)本次實(shí)驗(yàn)是在前人工作的基礎(chǔ)上展開(kāi)的,由于時(shí)間有限,對(duì)聚合物合成的條件沒(méi)有進(jìn)行過(guò)多探討,因此在條件允許的情況下可進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)研究,以得到更加全面的最佳反應(yīng)條件。實(shí)驗(yàn)合成的產(chǎn)物具有一定的分子量和耐溫抗鹽性,但與預(yù)期效果還有一定的差距,故在提高聚合物分子量和耐溫抗鹽性能方面還有待改進(jìn),需要做進(jìn)一步分析與研究。參考文獻(xiàn)[1]彭國(guó)峰,趙田紅,[J].化學(xué)工程師,2005,123(12):3639[2]Novak B M,Risse W,Grubbs R in ,1992,102:4772[3]Grubbs R H . and ,1994,A31:18291833[4] Turner,Rochester,。Donald ,Fanwood。Jan Bock,Bridgewater,both of copolymers[P].US 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謝本文是在導(dǎo)師劉衛(wèi)紅老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在論文完成過(guò)程中,他給予了多方面具有建設(shè)性的指導(dǎo),并對(duì)論文的撰寫(xiě)提出了許多寶貴的意見(jiàn)和建議,在此表示由衷的敬言和感謝。這次為期兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中,劉老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)及科研精神給我留下了深刻的印象。我之所以能順利完成實(shí)驗(yàn),完成論文寫(xiě)作,并最終完成畢業(yè)設(shè)計(jì),和劉老師的關(guān)心與幫助是分不開(kāi)的。實(shí)驗(yàn)期間,劉老師主動(dòng)關(guān)心和詢問(wèn)我的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展,并在實(shí)驗(yàn)失敗后給我新的指導(dǎo),最終使我不僅順利完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高了自己的實(shí)踐動(dòng)手能力,還從中學(xué)到了許多有關(guān)聚合物合成方面的知識(shí),增加了我對(duì)驅(qū)油用聚合物的認(rèn)識(shí)。這為我以后的學(xué)習(xí)、工作和生活打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),將使我受益終身。在此謹(jǐn)向劉老師表示衷心的感謝!在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,我還得到了付美龍教授和王榮海學(xué)姐的精心指導(dǎo),他們?yōu)槲翼樌瓿蓪?shí)驗(yàn)提出了很多寶貴建議,在此也向他們表示由衷的感謝。