尼龙6/笼形八苯基硅倍半氧烷复合材料、梳型破乳剂的合成与性能的研究

论文摘要

尼龙6因其力学强度高、韧性好等优异性能而被广泛应用。但由于尼龙的酰基和水分子之间容易形成氢键,因此存在着吸湿性、制品·尺寸稳定性差等缺陷,这限制了尼龙6的应用范围。为此,国内外的研究者对尼龙6进行了大量的增强、增韧等改性研究和开发,但对改进尼龙6疏水性的研究却很少。笼形硅倍半氧烷(POSS)是由三维Si—O链形成的无机骨架和完全覆盖它的有机取代基组成。其中,Si—O键的键能(450KJ/mo1)远大于C—C键能,因而具有耐高温性、疏水性等优良性能,密度较大的无机内核,能抑制聚合物分子的链运动,有利于提高聚合物的力学等性能；相应的有机取代基和高分子链则赋予杂化材料良好的韧性和可加工性,使材料同时具备有机聚合物和无机物的基本特征。本文以熔融混合方法制备了尼龙6/笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)(PA6/OPS)复合材料,并通过扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(PLM)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)等对其性能进行了研究。结果表明,OPS含量为2%时,复合材料的力学性能、疏水性都有较大的改善；OPS微粒在尼龙6基体中起到成核剂的作随着采油技术的不断开发,驱油用的表面活性剂数量和品种不断地增加,使原油的组成变得更加复杂,加上原油中胶质、沥青质含量的增加,油田采出的原油含水含盐率逐年增加,原油乳状液更加稳定。原来使用的破乳剂已不再胜任了,国内各采油厂基本上遇到了原油脱水困难的问题,都期待新型破乳剂解决原油破乳问题。梳型高分子表面活性剂是近年来研究热点之一,在降低表面张力方面要明显强于普通的高分子表面活性剂；梳状结构的高分子破乳剂比常用于破乳的立体多支结构的高分子破乳剂更易于在原油中扩散,提高破乳速度。另一大特点是比常规的嵌段聚醚具有更高的相对分子质量,在破乳过程中能够起到架桥、连接原油乳液中大小液滴的作用,从而使得液滴逐渐聚并,达到油一水分离的目的。本课题以丙烯酸和聚醚为主要原料,采取两种反应路线。第一种方法是先将丙烯酸和聚醚在催化剂和阻聚剂的存在下,用带水剂脱水进行酯化反应,得到含有双键的酯化物;利用含有双键的酯化物和丙烯酸在引发剂的作用下进行共聚反应,可得到以聚丙烯酸为主干链,在主干链上的每一个丙烯酸链节的侧方都有不同比例的羧基或聚醚链段作为梳齿,构成了具有梳状结构的聚合物破乳剂;第二种方法是先在引发剂作用下进行丙烯酸的聚合然后与聚醚进行酯化反应。另外,考察合成条件对破乳剂性能的影响,并确定较佳的合成工艺。结果表明,第一种路线的聚合很不稳定易发生凝胶,而在原料比相同的条件下,采用第二种合成路线要比第一种操作简单,容易控制,并且合成出的聚合物破乳效果良好,部分产品脱水量已经超过国外破乳剂产品RP6294,15min脱水量达到或超过15ml

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一篇 尼龙6/笼形八苯基硅倍半氧烷复合材料的结构与性能
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 PA6改性研究进展
• 1.2.1 填充增强改性
• 1.2.2 共混改性
• 1.2.3 纳米复合改性
• 1.3 本实验研究内容
• 第二章 尼龙6/笼形八苯基硅倍半氧烷复合材料的制备
• 2.1 主要原料
• 2.2 试样制备
• 2.3 测试与表征
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 OPS用量对材料力学性能的影响
• 3.2 PA6/OPS复合材料的形态
• 3.3 OPS对水接触角及相对吸水率的影响
• 3.4 OPS对PA6晶体的影响
• 3.5 OPS对PA6结晶动力学的影响
• 3.5.1 PA6及PA6/OPS2%非等温结晶行为
• 3.5.2 非等温结晶动力学
• 3.6 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 第二篇 梳型破乳剂的合成研究
• 第一章 绪论
• 1.1 原油乳状液的稳定性及破乳
• 1.1.1 原油乳状液的形成
• 1.1.2 原油乳状液的稳定性
• 1.1.3 原油乳状液破乳分析
• 1.1.4 原油乳状液破乳机理
• 1.2 原油破乳方法
• 1.2.1 机械破乳
• 1.2.2 物理破乳
• 1.2.3 化学破乳
• 1.3 原油破乳剂
• 1.3.1 原油破乳剂的进展
• 1.3.2 原油破乳剂的分类
• 1.3.2.1 SP型破乳剂
• 1.3.2.2 AP型破乳剂
• 1.3.2.3 AE型破乳剂
• 1.3.2.4 AR型破乳剂
• 1.3.2.5 含硅破乳剂
• 1.4 破乳剂组成、结构等性质与破乳脱水的关系
• 1.4.1 破乳剂组成与破乳的关系
• 1.4.2 破乳剂分子结构对破乳的影响
• 1.4.3 破乳剂用量的影响
• 1.5 原油破乳剂的发展趋势
• 1.6 本实验研究内容
• 第二章 梳型破乳剂的合成与制备
• 2.1 实验和分析用试剂
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 先酯化后聚合法制备梳型破乳剂
• 2.3.2 先聚合后酯化法制备梳型破乳剂
• 2.4 分析测试
• 2.4.1 聚醚羟值的测定
• 2.4.2 氢谱核磁共振法（1H NMR）测定酯化率
• 2.4.3 红外测试（FTIR）
• 2.4.4 凝胶渗透色谱法（GPC）测试
• 2.4.5 破乳剂产品性能检验
• 2.4.6 引发剂过氧化苯甲酰BPO的精制
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 原料聚醚的分析与表征
• 3.1.1 聚醚羟值的测定结果
• 3.1.2 聚醚的分子量及其分布
• 3.1.3 聚醚的红外谱图
• 3.2 先酯化后聚合法制备梳型破乳剂的研究结果与讨论
• 3.2.1 原材料聚醚与丙烯酸的比例对酯化率的影响
• 3.2.2 催化剂的种类和比例对酯化率的影响
• 3.2.3 阻聚剂的种类和比例对酯化率的影响
• 3.2.4 酯化反应小结
• 3.2.5 酯化物与丙烯酸的质量比对脱水量的影响
• 3.2.6 引发剂BPO量的变化对脱水量的影响
• 3.2.7 分子量调节剂量的变化对脱水量的影响
• 3.2.8 先酯化后聚合法制备梳型破乳剂总结
• 3.3 先聚合后酯化制备梳型破乳剂的研究结果与讨论
• 3.3.1 引发剂BPO量对脱水量的影响
• 3.3.2 丙烯酸与比聚醚的比例对脱水量的影响
• 3.3.3 三种不同的聚醚混合先聚合后酯化法制备破乳剂
• 3.3.4 二元聚醚先聚合后酯化制备破乳剂
• 3.3.5 三元聚醚先聚合后酯化制备破乳剂
• 3.3.6 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 研究成果及发表的学术论文
• 致谢
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书