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两亲高分子的合成及其溶液性能研究

作　者: 吴亚芊
导　师: 赵丰
学　校:
专　业: 应用化学
关键词: 两亲高分子水溶液胶束共聚合疏水单体聚集行为流变性能
分类号: TQ316.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着社会经济的高速发展以及汽车工业的普及，石油资源已经逐渐成为目前限制经济发展的重要因素，如何通过设计合成具有超高分子量的新型疏水单体的两亲性聚丙烯酰胺来提高石油采收率，充分利用有限的石油资源，已经成为许多科研工作者关注的焦点与热点。本文从实际运用出发，对合成具有较优良的耐温抗盐特性的两亲高分子P(AM-TBAM-NMMAD)展开研究，运用正交实验的方法对新型疏水单体N-(2,3,3-三甲基异丁基)丙烯酰胺（TBAM）、阳离子单体N’-2-甲基-N’-(2-甲基十二烷基)季铵盐（NMMAD）与丙烯酰胺AM三元共聚合反应中复合引发剂的用量进行筛选，以1500mg/L的聚合物二次水溶液的动力粘度为正交实验的响应值，筛选得出合成P(AM-TBAM-NMMAD)的最佳引发剂的用量。再根据此引发剂的最佳用量配方，分别对一系列的不同单体投料比(TBAM:NMMAD)组成的反应物进行合成（其他条件均不发生改变），并对其在1500mg/L的聚合物二次水溶液中的动力粘度进行对比，选出两组在二次水溶液中流变性能的较为优良的两组聚合物P1和P2配方待用。根据正交实验的筛选，针对耐温抗盐的性能要求，选取在二次水溶液中具有较高流变性能的两组聚合物，对其进行宏观流变行为，微观聚集行为以及耐温抗盐的性能展开研究探讨。由于这两种聚合物分子链段中各功能基团的配比的不同，可以分别对比其以上三种性质，以期对其耐温抗盐性能的进一步提高，提供相关的数据支持。通过研究这种耐温抗盐特性的新型聚合物P(AM-TBAM-NMMAD)的相关性质,得到以下结论，（1）本论文以正交实验的聚合工艺出发，对具有耐温抗盐的聚合物P(AM-TBAM-NMMAD)的合成工艺进行优化筛选，合成两亲高分子P1，P2备测。（2）通过对两亲高分子P(AM-TBAM-NMMAD)微观聚集行为与宏观流变性能的研究，得出两亲性高分子在水溶液中的聚集体形貌呈空间网状结构，且随着浓度的递增，所形成的空间网络则更密集，这是两亲高分子溶液具有较高流变性能的重要理论基础。（3）通过对比不同的矿化度、温度对两亲高分子溶液的影响，以市售的某类常规聚合物驱油剂（样品S）为对比发现，我们通过正交实验设计筛选合成的两亲高分子P(AM-TBAM-NMMAD)三元共聚物在高温高矿化度的情况，具有更为良好的耐温抗盐功能，且具有一定的应用潜力，为今后开发设计合成更好的耐温抗盐性能的两亲高分子聚合物具有重要的推进意义。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-25
  1.1 选题意义  11-12
  1.2 聚合物驱油的现状与问题  12
  1.3 疏水缔合水溶性聚合物  12-19
    1.3.1 两亲聚合物的分类  13-14
    1.3.2 两亲高分子的疏水作用  14-15
    1.3.3 两亲高分子的制备及和合成方法  15-19
      1.3.3.1 共聚合法  16-18
      1.3.3.2 大分子反应法  18-19
  1.4 两亲性高分子的溶液性质的影响因素  19-21
    1.4.1 疏水基团的种类与在链段中所占的比例  19
    1.4.2 两亲高分子的聚合度的影响  19
    1.4.3 两亲高分子结构中离子基团的影响  19-20
    1.4.4 添加剂对两亲高分子溶液性质的影响  20-21
  1.5 两亲高分子溶液常用的研究方法和手段  21-23
    1.5.1 光谱技术对结构的表征  21-22
    1.5.2 光散射技术在两亲高分子溶液的中应用  22
    1.5.3 荧光探针技术在两亲高分子溶液的中应用  22
    1.5.4 电子显微镜技术两亲高分子溶液的中应用  22
    1.5.5 其他技术在两亲高分子溶液中应用  22-23
  1.6 两亲高分子溶液理论研究的现状  23-24
  1.7 本论文的研究思路及主要研究内容  24-25
第2章两亲高分子的制备工艺的研究  25-34
  2.1 合成原理  25-26
  2.2 实验部分  26-28
    2.2.1 实验所用试剂与仪器  26
    2.2.2 合成方法  26-27
    2.2.3 正交实验的安排  27
    2.2.4 动力粘度的测定  27-28
    2.2.5 单体投料比对流变性能的影响  28
  2.3 实验结果与讨论  28-32
    2.3.1 最佳因素选择与极差分析  28-30
    2.3.2 正交实验的方差以及因素显著性分析  30-32
    2.3.3 单体投料比对流变性能的影响  32
  2.4 性能最优的两亲高分子合成  32
  2.5 本章小结  32-34
第3章 P(AM-TBAM-NMMAD)的性能表征与溶液行为的研究  34-51
  3.1 试剂与仪器  34
  3.2 化学结构表征  34-35
    3.2.1 傅里叶变换红外光谱（FTIR）  35
    3.2.2 核磁共振波谱（NMR）  35
  3.3 溶液性质的研究  35-38
    3.3.1 临界缔合浓度的研究  35-37
    3.3.2 溶液聚集体流体力学半径的测定  37
    3.3.3 聚集体形貌的研究  37-38
  3.4 实验结果与讨论  38-49
    3.4.1 P(AM-TBAM-NMMAD)的化学结构  38-40
    3.4.2 临界缔合浓度的研究  40-43
    3.4.3 聚集体大小的研究  43-44
    3.4.4 聚集体形貌的研究  44-49
  3.5 本章小结  49-51
第4章两亲高分子溶液的流变性能的研究与应用  51-61
  4.1 试剂及仪器  52
  4.2 溶液的流体力学的性能的测定  52-53
    4.2.1 储能模量 G’与耗能模量 G’’曲线的测定  52
    4.2.2 屈服应力值的测定  52
    4.2.3 零件切粘度的侧定  52-53
    4.2.4 溶液耐温抗盐性质的研究  53
  4.3 结果与讨论  53-59
    4.3.1 储能模量 G’与耗能模量 G’'曲线的测定  53-55
    4.3.2 屈服应力值的测定  55-56
    4.3.3 零剪切粘度的测定  56
    4.3.4 溶液耐温抗盐性能的研究  56-59
  4.4 本章小结  59-61
第5章结论  61-63
参考文献  63-71
攻读硕士学位期间的研究成果  71-72
致谢  72

两亲高分子的合成及其溶液性能研究

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