复合变性淀粉的合成及性能评价

论文摘要

以淀粉、氯乙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸和交联剂等为主要原料,通过交联醚化、交联接枝共聚反应合成了复合变性淀粉,并探索了其在石油工业领域作为泥浆材料的性能。在交联羧甲基淀粉合成中,其优化合成工艺条件为：质量浓度为85%的乙醇为溶剂,溶剂与淀粉的质量比控制在5：1左右, n（氯乙酸）：n（淀粉）大于0.6,n（氢氧化钠）：n（氯乙酸）在1.6左右,交联剂用量为淀粉质量的12.5%,反应温度控制在52℃-58℃,反应时间控制在90mm。在合成淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物的过程中,优化合成工艺条件为：淀粉与甲基丙烯酸质量比为1：2,氢氧化钠与甲基丙烯酸中和度为75%,引发剂为淀粉质量的1.5%,交联剂为淀粉质量的10%,反应温度为55℃,反应时间3h。在淀粉-丙烯酸接枝共聚物的合成中,水与淀粉的质量比为8：1,糊化温度为76℃和时间为30mm,丙烯酸与淀粉的质量比为3：1,丙烯酸中和度为75%,引发剂与丙烯酸的质量比为1：50,交联剂与淀粉的质量比为1：100,反应温度为56℃,反应时间为3h的条件下,所形成的淀粉丙烯酸接枝共聚物的吸水倍数较大,为137.7倍。实验考察了高取代度高粘度交联羧甲基淀粉样品的作为泥浆处理剂的性能,检测结果显示：高取代度高粘度改性淀粉样品无论在淡水泥浆、4%盐水泥浆和饱和盐水泥浆中都表现出了良好的增粘和降滤失水效果,其性能指标均高于中粘羧甲基纤维素钠规定的性能指标要求。实验考察了淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物做为钻井液中处理剂有较好的增粘降滤失作用,其表观粘度随着浓度增加而增大,滤失量随着变性淀粉含量增加而减小,未老化的钻井液各项性能均好于老化后的钻井液性能,所合成的高粘变性淀粉也具有一定的抗盐性和抗温性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 淀粉概述
• 1.1.1 淀粉的种类及来源
• 1.1.2 淀粉的结构
• 1.1.3 淀粉的主要性质
• 1.2 变性淀粉
• 1.2.1 变性淀粉的研究现状
• 1.2.2 淀粉变性的方式
• 1.3 交联淀粉
• 1.4 羧甲基淀粉（CMS）
• 1.5 交联羧甲基淀粉（CCMS）
• 1.6 接枝共聚变性淀粉
• 1.6.1 接枝淀粉共聚原理
• 1.6.2 接枝淀粉的合成工艺
• 1.7 复合变性淀粉研究现状
• 1.8 本论文研究的目的、意义及内容
• 第二章 交联羧甲基淀粉的合成及性能研究
• 2.1 实验仪器和试剂
• 2.2 羧甲基淀粉的合成方法
• 2.3 交联羧甲基淀粉的合成工艺
• 2.4 交联羧甲基淀粉的合成条件研究
• 2.4.1 淀粉的选择
• 2.4.2 交联剂的选择
• 2.5 高粘度改性淀粉制备工艺条件研究
• 2.5.1 溶剂的选择
• 2.5.2 氯乙酸和氢氧化钠用量对交联羧甲基淀粉粘度的影响
• 2.5.3 交联剂用量对交联羧甲基淀粉粘度的影响
• 2.5.4 反应温度对交联羧甲基淀粉粘度的影响
• 2.5.5 反应时间对交联羧甲基淀粉粘度的影响
• 2.6 交联羧甲基淀粉的结构表征
• 2.7 交联羧甲基淀粉流变性能研究
• 2.7.1 剪切速率对CCMS糊液流变特性的影响
• 2.7.2 温度对CCMS糊液流变特性的影响
• 2.7.3 CCMS的触变性
• 2.7.4 流变模型确定
• 2.8 交联羧甲基淀粉在钻井液中的性能评价
• 2.9 小结
• 第三章 淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物的制备及其在钻井液中的应用
• 3.1 实验试剂和仪器
• 3.2 实验内容
• 3.2.1 淀粉/甲基丙烯酸接枝共聚物的合成
• 3.2.2 表观粘度的测定
• 3.2.3 流变性能测试
• 3.2.4 以变性淀粉为处理剂的钻井液性能评价
• 3.3 淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物的合成
• 3.3.1 淀粉与甲基丙烯酸质量比对淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物表观粘度的影响
• 3.3.2 甲基丙烯酸中和度对淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物表观粘度的影响
• 3.3.3 引发剂加量对淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物表观粘度的影响
• 3.3.4 交联剂加量对淀粉/甲基丙烯酸接枝共聚物表观粘度的影响
• 3.3.5 反应时间对淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物表观粘度的影响
• 3.3.6 反应温度对淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物表观粘度的影响
• 3.4 正交实验
• 3.5 交联-接枝淀粉糊液触变性
• 3.6 淀粉甲基丙烯酸接枝共聚物处理钻井液性能测试
• 3.7 本章小结
• 第四章 淀粉丙烯酸接枝共聚物的合成及吸水性能
• 4.1 主要试剂及仪器
• 4.2 实验内容
• 4.2.1 淀粉丙烯酸接枝共聚物的制备
• 4.2.2 淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水倍数的测定
• 4.3 淀粉丙烯酸接枝共聚物的制备
• 4.3.1 淀粉与丙烯酸质量比对淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水性的影响
• 4.3.2 糊化淀粉用水量对淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水性的影响
• 4.3.3 糊化温度对淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水性的影响
• 4.3.4 糊化时间对淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水性的影响
• 4.3.5 丙烯酸中和度对淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水性的影响
• 4.3.6 引发剂用量对淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水性的影响
• 4.3.7 交联剂用量对淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水性的影响
• 4.3.8 反应时间对淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水性的影响
• 4.3.9 反应温度对淀粉丙烯酸接枝共聚物吸水性的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要