I丙烯酰胺类聚合物合成摘要丙烯酰胺AM类聚合物是指丙烯酰胺的均聚物及丙烯酰胺与其它单体形成的共聚物的统称。聚丙烯酰胺PAM及其衍生物是一类新型的精细功能高分子产品是水溶性聚电解质中最重要的品种之一。除了在石油工业中用于驱油剂外它还广泛应用于化工、冶金、地质、煤炭、造纸、轻纺、水处理等工业部门。本论文主要研究丙烯酰胺类聚合物的合成及性能分别合成了超高相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺、超高相对分子质量的阳离子型聚丙烯酰胺、具有反聚电解质溶液行为的两性聚合物、耐温抗盐型聚丙烯酰胺衍生物以及兼具梳形结构和两性离子结构的聚丙烯酰胺衍生物并对它们的性能进行了评价具体研究内容和结果如下⒈采用自行研制的双官能度引发剂与还原剂和水溶性偶氮化合物组成的复合氧化还原引发体系引发AM水溶液均聚经微波后水解制备超高相对分子质量部分水解聚丙烯酰胺HPAM。结果表明在AM浓度32双官能度引发剂浓度10mg/L聚合温度6℃偶氮化合物用量25mg/LEDTA用量60mg/L甲酸钠用量5mg/L尿素用量400mg/L得到PAM平均相对分子质量高达3.0×107。优化水解工艺条件为PAM浓度15微波反应器输出功率420W水解时间8min助溶剂NP-10用量100mg/L得到的HPAM相对分子质量高达3.3×107水解度达到设计要求。采用浓度为800mg/L的HPAM水溶液在人造非均质岩心上进行驱油性能评价可提高采收率15以上与相同条件下的国产HPAMDQ2500相比采收率提高幅度达5。⒉以丙烯酰胺AM和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵AETMAC作为共聚单体采用新型复合氧化还原体系引发AM与AETMAC共聚合反应合成超高相对分子质量≥1.0×107、阳离子度可在150范围内任意调控的超高相对分子质量阳离子聚丙烯酰胺。最佳工艺参数为引发剂浓度60mg/L对单体单体浓度为20pH值为8引发温度为10℃DA浓度为600mg/L尿素浓度为100mg/LEDTA浓度为100mg/LSpan-20浓度为100mg/L偶氮浓度为80mg/L。分别采用F-R法、K-T法和YBR法三种方法对AETMAC与AM的竞聚率进行测定结果表明应用K-T法和YBR法测定竞聚率比较准确AETMAC与AM的竞聚率分别为rAETMAC0.3835rAM2.2863。对合成的超高分子量阳离子絮凝剂CPAMAETMAC-AM絮凝评价试验结果表明絮凝效大庆石油学院博士研究生学位论文II果显著优于目前国内广泛应用的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂与无机絮凝剂复配使用效果更佳。⒊选择适当的原料自行合成3种三种甜菜碱型乙烯基两性离子单体使其与丙烯酰胺共聚制备具有反聚电解质溶液行为的两性聚合物并对两性聚合物的反聚电解质溶液性质、驱油性能等进行研究。结果表明AM/MSBM、AM/SBM和AM/CBM三种聚合物在矿化度为10004000mg/L的盐水中随着盐浓度增加聚合物溶液粘度增加表现出明显的反聚电解质溶液行为。同时也具有很好的抗温性和抗剪切性。AM/MSBM、AM/SBM和AM/CBM三种聚合物在人造非均质岩心上均有较好的驱油效果在水驱之后AM/MSBM聚合物可提高采收率13以上AM/SBM可提高采收率12以上AM/CBM可提高采收率10以上。⒋以AM、AMPS和DMAM为原料在复合型氧化还原体系引发下采用前加碱共聚法首先合成了AMPS-DMAM-AM三元共聚物通过正交试验考察了各工艺参数对聚合的影响确定了三元共聚的最佳工艺条件在最佳工艺条件下得到的共聚物特性粘数平均值达到22.0dL/g以上。采用微波后水解工艺得到AM-DMAM-AMPS-AA四元共聚物四元共聚物的特性粘数达到27.0dL/g左右对水解产物进行了元素分析和红外光谱表征证实了水解产物具有四元共聚物的结构。分别对三元共聚物和四元共聚物的溶液性能进行了研究两种共聚物均有较好的溶解性和增粘特性两种共聚物均有较好的抗盐能力抗一价阳离子能力优于抗二价阳离子能力在45℃2000rpm下作用1h两种共聚物溶液的粘度保持率在90以上两种共聚物的抗老化性能优异在90℃下放置30d其粘度保持率在85以上表面活性剂SDS对两种共聚物溶液的粘度均有较大影响。⒌以甲基丙烯酸二甲氨乙酯与10-溴代癸酸为原料合成具有长亲水链结构的两性功能性单体溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基铵确定了合成工艺条件以过量DM为溶剂反应温度为55℃甲基丙烯酸二甲胺乙酯与10—溴代癸酸的摩尔比为2∶1反应时间为8h在此条件下进行反应每8h滤出固体产物滤液加入催化剂继续反?进行4次产率可达78。该单体可与丙烯酰胺共聚合成兼有两性聚合物优良抗盐性能和梳形聚合物高粘弹性特点的新的一种丙烯酰胺类共聚物。对合成的共聚物的性能研究表明共聚物溶液具有优异的抗剪切性能具有良好的抗盐性能在一定的浓度下表现粘弹性特点具有疏水缔合共聚物溶