速溶疏水缔合聚合物的结构与性能研究

论文摘要

石油是一种不可再生的具有战略储备意义的重要能源材料。解决石油短缺问题已成为当务之急。在提高油田采收率的三次采油应用中,疏水缔合水溶性聚合物作为驱油剂,由于其优良的耐温抗盐性能和粘度的稳定性,受到研究人员的广泛关注。本文以胜利石油管理局提供的速溶疏水缔合聚合物的结构与性能为主要的研究对象。实验通过元素分析,红外光谱(IR)和核磁共振(NMR)等多种分析方法对聚合物的结构进行了表征,得到了聚合物中各种元素的质量组成,官能团信息和原子环境信息,综合以上结果推断出了聚合物的大致结构。实验考察了聚合物溶液在不同浓度、温度、盐度、时间和剪切应力作用下的粘度,通过热重分析(TG)测定了聚合物的热稳定性,利用电导法测定了聚合物在水中的溶解速度,然后将以上结果与聚丙烯酰胺(HPAM)进行比较,表明疏水缔合聚合物样品在热稳定性、耐温抗盐性能和和溶解速度方面的性能都优于HPAM。论文中结合聚合物的结构对这种现象进行了讨论。本文采用粘度法测定了聚合物的相对分子质量,最大泡压法测定了聚合物溶液的表面张力,并考察了不同浓度、温度下的电导率,由此得出了临界胶束浓度(CMC);采用荧光光谱法对不同环境中聚合物溶液中的疏水微环境进行了分析,研究了聚合物溶液的疏水缔合性能。同时也利用荧光光谱法测定了CMC。两种方法所得结果基本相同。此外,实验还通过AFM,冷冻蚀刻,SEM等手段对疏水缔合聚合物溶液的微观聚集状态进行了研究,表明聚合物溶液从低浓度到高浓度时,聚合物分子不断聚集成胶束,直到形成空间网络结构。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 三次采油
• 1.2 聚合物驱油的机理
• 1.3 现有水溶性聚合物存在的问题
• 1.4 耐温抗盐聚合物研究进展
• 1.5 疏水缔合水溶性聚合物
• 1.5.1 疏水缔合聚合物的疏水机理
• 1.5.2 疏水缔合聚合物溶液性能的影响因素和作用原理
• 1.5.3 疏水缔合聚合物的分子设计
• 1.5.4 疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺的合成
• 1.5.5 聚丙烯酰胺疏水缔合物的应用
• 1.5.6 展望
• 1.6 课题的提出与主要研究方向
• 第二章 疏水缔合聚合物的表征
• 2.1 疏水缔合水溶性聚合物的分子量
• 2.1.1 实验仪器与药品
• 2.1.2 实验步骤
• 2.1.3 实验结果
• 2.2 疏水缔合水溶性聚合物的元素分析
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 元素分析谱图及结果
• 2.3 疏水缔合水溶性聚合物的红外光谱分析
• 2.3.1 实验仪器
• 2.3.2 红外谱图及谱图解析
• 2.4 疏水缔合水溶性聚合物的核磁共振谱图
• 2.4.1 实验仪器及操作过程
• 2.4.2 核磁共振谱图及谱图解析
• 2.5 疏水缔合水溶性聚合物的热失重研究
• 2.5.1 实验仪器及操作过程
• 2.5.2 测试结果及分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 疏水缔合聚合物的溶液性质
• 3.1 聚合物的表观粘度
• 3.1.1 实验仪器与药品
• 3.1.2 实验步骤
• 3.1.3 实验结果与分析
• 3.1.3.1 浓度对溶液粘度的影响
• 3.1.3.2 温度对溶液粘度的影响
• 3.1.3.3 盐度对溶液粘度的影响
• 3.1.3.4 时间对溶液粘度的影响
• 3.1.3.5 剪切应力对溶液粘度的影响
• 3.2 荧光光谱
• 3.2.1 实验仪器与操作过程
• 3.2.2 荧光光谱谱图分析
• 3.3 溶解能力和溶解速率
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 实验结果与分析
• 3.4 表面张力的测定
• 3.4.1 实验仪器和试剂
• 3.4.2 实验步骤
• 3.4.3 实验结果及分析
• 3.5 电导率及CMC 的测定
• 3.5.1 实验仪器及药品
• 3.5.2 实验步骤
• 3.5.3 实验结果及分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 聚合物微观聚集形态研究
• 4.1 原子力显微镜
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 AFM 谱图及谱图分析
• 4.2 冷冻蚀刻
• 4.2.1 实验仪器
• 4.2.2 冷冻蚀刻谱图及分析
• 4.3 扫描电子显微镜（SEM）
• 4.3.1 实验仪器
• 4.3.2 扫描电子显微镜结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录
• 致谢