疏水缔合型相渗透率改善剂的结构与性能的关系

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本文以甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(MPEGA)和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)为共聚单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和失水山梨醇脂单油酸脂(Span-80)为复合乳化剂,以液体石蜡为连续相,采用反相微乳液聚合的方法合成了一种新型疏水缔合型聚合物P(MPEGA-DMAEMA)。探讨了单体总浓度、引发剂用量、乳化剂用量、油水质量比、单体摩尔比、水相pH、反应时间、反应温度对合成共聚物特性粘数和转化率的影响。实验得出最佳反应条件:单体总浓度为40%,引发剂浓度为0.8%,乳化剂(Span-80与OP-10质量比6:1)浓度为0.9%,油水质量比为0.36,n DMAEMA: n MPEGA为5.2:1,水相pH为8,Na2EDTA浓度为0.04%,60℃条件下反应6h,得到转化率为80.08%、特性粘数为9163.77mL/g的共聚物。通过FT-IR、1H NMR、TA、GPC、SEM手段对共聚物的结构和性能进行表征;采用F-R法求得DMAEMA和MPEGA的竞聚率分别为r1=0.29,r2=2.66;溶解性实验表明,该聚合物能溶于多种有机溶剂。此外,研究了聚合物、无机盐、温度、表面活性剂及剪切速率对共聚物水溶液表观粘度的影响。研究结果表明,共聚物P(MPEGA-DMAEMA)水溶液的临界缔合浓度为0.3wt%。合成的共聚物具有较好的耐盐性;其水溶液的表观粘度随剪切速率的增加急剧下降,呈现出假塑性流体的行为,剪切作用恢复后,粘度回升。共聚物浓度一定时,溶液粘度随表面活性剂SDS浓度的增加急剧下降。与共聚物P(MPEGMA-DMAEMA)相比,由于MPEGMA甲基位阻的存在,聚合得到P(MPEGMA-DMAEMA)的分子量较低,相同水溶液浓度时表观粘度较低。最后,以P(MPEGA-DMAEMA)的部分水解产物HP(MPEGA-DMAEMA)为主剂,醋酸铬为交联剂,形成相渗透率改善剂体系,考察主剂HP(MPEGA-DMAEMA)质量分数、聚交比、pH值、温度、矿化度对该新型相渗透率改善剂体系成胶性能的影响。结果表明:当主剂HP(MPEGA-DMAEMA)质量分数为0.4%、聚交比为30:1、pH值为7、温度为45℃时,该新型聚合物凝胶体系具有最佳的成胶强度。岩心驱替实验结果表明,该疏水缔合相渗透率改善剂体系具有不等比例降低油水相渗透率的性能。该体系与以HP(MPEGMA-DMAEMA)为主剂的相渗透率改善剂体系相比,当对油水相渗透率降低程度相同时,所需主剂HP(MPEGA-DMAEMA)的浓度较低。
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