盐对聚丙烯酰胺黏度的影响

来源： admin 发布时间：2021-01-05 15:57

盐对聚丙烯酰胺黏度的影响

聚丙烯酰胺的抗盐、抗剪切功用较差，且有必定的化学降解功用，因此，聚合物（PAM）驱油剂的耐盐、增黏问题已经成为三次采油技术中极具挑战性的研讨课题。

影响溶液黏度的要素较多，本文首要硏究几种离子对聚丙烯酰胺黏度的影响。以分子量500-700万的聚丙烯酰胺为质料，在必定温度下，根究不同的放置时间及不同的离子浓度下所构成的聚丙烯酰胺水溶液的黏度，经过测量其不同情况下的黏度，研讨离子对聚丙烯酰胺的降黏作用。

实验作用标明，聚合物的浓度越高，聚丙烯酰胺水溶液的黏度越大；聚合物浓度必守时，加人必定的盐，水溶液体系的黏度下降，且跟着盐浓度的增加，体系黏度减小得更为明显。当盐的量抵达某一程度，体系的黏度不再减小。此类盐的离子中，钙、镁、钡等二价离子的降黏作用较为明显，对聚丙烯酰胺水溶液黏度的影响依次为Ca²⁺＞Mg²⁺＞Ba²⁺＞K⁺＞Na⁺。

聚丙烯酰胺较早在1893年由Moureu用丙烯酰氯与氨在低温下反应制得，1954年首先在美国结束商业化出产。开始，丙烯酰胺（AM）单体由丙烯腈（AN）经硫酸催化水合而得，经过丙烯酰胺均可聚合制得非离子型聚丙烯酰胺（PAM），随后开发了用碱部分水解的阴离子型聚丙烯酰胺。

20世纪70年代，跟着丙烯酰胺出产的第二代“催化水合法”和第三代“微生物工程法”工艺技术的相继问世，聚丙烯酰胺的系列产品不断被开发。

20世纪90年代，国外对两性聚丙烯酰胺的开发较为生动，已有产品问世。

我国对聚丙烯酰胺的研讨和出产始于20世纪60年代，出产工艺首要有水溶液聚合法、反向乳液聚合法、反相悬浮聚合法、辐射引发法。

聚丙烯酰胺的大多数运用环境都存在不同的盐，其离子的特性能够改动聚丙烯酰胺的溶解性、黏度、溶液的性质。本文以分子量为500-700万的部分水解聚丙烯酰胺为研讨方针，测定必定温度下、不同的放置时间和不同盐的浓度下，构成的聚丙烯酰胺水溶液的离子聚合物，点评不同离子对其黏度的影响，然后分析对其黏度影响较大的盐的作用机理。

1、实验部分

1.1实验资料和仪器

氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化钡（均为分析纯）。

SXKW型数显控温电热套，TD型电子天平，NDJ-85数字显现黏度计，HH-（2）双孔恒温水浴锅。

1.2HPAM/盐离子水溶液的制作

制作1.0g·L^-1的聚丙烯酰胺水溶液，别离参加0.1-2.0g·L^-1的盐，拌和均匀，置于50℃的恒温水浴锅中恒温，每隔一段时间测量一次黏度。开始时测量时间距离较短，等到聚合物水溶液安稳之后，时间距离较长一些。以水为溶剂，别离制作500、1000、1500、2000、3000、5000mg·L^-1的HPAM水溶液。

2、作用与评论

2.1空白实验

表1聚合物黏度的空白实验

聚合物浓度/mg·L^-1	放置时间/h
聚合物浓度/mg·L^-1	0	1	2	5	10	24	48	72
500	0.084	0.086	0.082	0.086	0.086	0.086	0.085	0.086
1000	0.134	0.138	0.138	0.137	0.139	0.136	0.138	0.136
1500	0.256	0.260	0.257	0.261	0.258	0.258	0.260	0.258
2000	0.335	0.337	0.338	0.336	0.337	0.336	0.336	0.336
3000	0.473	0.474	0.476	0.480	0.474	0.475	0.476	0.473
5000	0.654	0.670	0.681	0.678	0.675	0.668	0.672	0.676

不参加盐，测定聚合物的黏度，作用见表1。由表1可知，跟着聚合物浓度增加，水溶液的黏度逐渐增加，其黏度巨细不随时间的改动而改动，且聚合物浓度越大，其体系越不安稳，不易控制。

2.2离子对聚丙烯酰胺黏度影响

用水制作HPAM溶液，浓度为1.0g·L^-1。运用的盐有氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化钡。对不同放置时间、不同盐浓度的HPAM的水溶液聚合物的黏度进行测定，作用如下。

1）氯化钠/HPAM水溶液的黏度数据见表2。

表2HPAM黏度与NaCl浓度的联络（50℃）

放置时间/h	NaCl浓度/g·L^-1
放置时间/h	0.1	0.2	0.5	1.0	2.0
0.0	0.028	0.034	0.016	0.014	0.011
0.5	0.030	0.028	0.015	0.012	0.010
1.0	0.031	0.030	0.014	0.012	0.010
2.0	0.031	0.030	0.015	0.012	0.010
24.0	0.030	0.028	0.015	0.012	0.010
48.0	0.034	0.027	0.014	0.012	0.010

由表2可知，跟着放置时间的延伸，黏度根柢安稳不变。与空白实验对比，聚合物体系的黏度减小，说明氯化钠起到了减小黏度的作用。而且跟着氯化钠浓度的增加，其黏度减小的作用愈加明显。

2）氯化钾/HPAM水溶液的黏度数据见表3。

表3HPAM黏度与KCl浓度的联络（50℃）

放置时间/h	KCl浓度/g·L^-1
放置时间/h	0.1	0.2	0.5	1.0	2.0
0.0	0.027	0.025	0.016	0.014	0.010
0.5	0.029	0.026	0.017	0.013	0.011
1.0	0.026	0.024	0.015	0.012	0.009
2.0	0.025	0.025	0.016	0.013	0.010
24.0	0.025	0.023	0.015	0.013	0.010
48.0	0.024	0.022	0.016	0.014	0.007

由表3可知，跟着放置时间的延伸，黏度根柢安稳不变。与空白实验对比，其聚合物体系的黏度减小，说明氯化钾起到了减小黏度的作用。而且跟着氯化钾浓度的增加，其黏度减小的作用越明显。

3）氯化钙/HPAM水溶液的黏度数据见表4。

表4HPAM黏度与CaCl₂浓度的联络（50℃）

放置时间/h	CaCl₂浓度/g·L^-1
放置时间/h	0.1	0.2	0.5	1.0	2.0
0.0	0.016	0.009	0.007	0.005	0.003
0.5	0.015	0.010	0.006	0.005	0.002
1.0	0.015	0.011	0.007	0.005	0.003
2.0	0.015	0.010	0.007	0.005	0.003
24.0	0.015	0.009	0.007	0.005	0.003
48.0	0.015	0.009	0.006	0.005	0.003

由表4可知，跟着放置时间的延伸，黏度根柢安稳不变。与空白实验对比，发现聚合物体系的黏度减小，说明氯化钙起到了减小黏度的作用。而且跟着氯化钙浓度的增加，黏度减小的作用越明显。与氯化钠、氯化钾比较，氯化钙的降黏作用更为明显。

4）氯化钡/HPAM水溶液的黏度数据见表5。

表5HPAM黏度与BaCl₂浓度的联络（50℃）

放置时间/h	BaCl₂浓度/g·L^-1
放置时间/h	0.1	0.2	0.5	1.0	2.0
0.0	0.023	0.018	0.010	0.007	0.004
0.5	0.024	0.019	0.008	0.006	0.004
1.0	0.025	0.020	0.009	0.006	0.003
2.0	0.024	0.019	0.009	0.007	0.003
24.0	0.024	0.018	0.008	0.007	0.003
48.0	0.024	0.018	0.008	0.007	0.003

由表5可知，跟着放置时间的延伸，黏度根柢安稳不变。与空白实验对比，发现聚合物体系的粘度减小，说明氯化钡起到了减小黏度的作用。而且跟着氯化钡浓度的增加，黏度减小的作用越明显。氯化钡和氯化钙的降黏作用相似。

5）氯化镁/HPAM水溶液的黏度数据见表6。

表6HPAM黏度与MgCl₂浓度的联络（50℃）

放置时间/h	MgCl₂浓度/g·L^-1
放置时间/h	0.1	0.2	0.5	1.0	2.0
0.0	0.025	0.015	0.008	0.005	0.004
0.5	0.026	0.014	0.008	0.006	0.004
1.0	0.025	0.014	0.009	0.006	0.003
2.0	0.024	0.015	0.009	0.007	0.002
24.0	0.027	0.015	0.008	0.006	0.003
48.0	0.026	0.015	0.008	0.007	0.003

由表6可知，跟着放置时间的延伸，黏度根柢安稳不变。与空白实验对比，发现聚合物体系的黏度减小，说明氯化镁起到减小黏度的作用。而且跟着氯化镁浓度的增加，黏度减小的作用越明显。当盐离子浓度抵达必定值时，胶液的黏度根柢安稳，不再跟着盐离子浓度的增加而下降。

由以上各表数据分析可知，HPAM部分水解作为聚电解质，其在溶液中构象的改动导致黏度随盐浓度的增加而改动。参加低浓度盐时，分子链较大扩展，表现为具有高黏度。跟着盐浓度增加，溶液离子的强度增加，低分子反离子进入高分子离子，屏蔽了有用电荷，使高分子链缩短，导致黏度活络下降。当有必定的盐存在时，降黏作用会逐渐减小，黏度下降变得峻峭。当参加CaCl₂、MgCl₂时，HPAM溶液黏度随盐浓度的增加急剧下降。这是由于跟着高价离子的增加，疏水缔合物遭到反电荷的静电屏蔽作用，分子链弯曲，其在溶液中的缔合网络结构被损坏，使得溶液黏度下降。

3、定论

本文首要研讨了几种盐离子对聚丙烯酰胺黏度的影响。作用发现，聚合物浓度越高，聚丙烯酰胺水溶液的黏度越大；聚合物浓度必守时，参加必定的盐，水溶液体系的黏度下降，而且跟着盐浓度的增加，体系黏度减小得更明显。几种盐离子中，钙、镁、钡等二价离子的作用较为明显。当盐的量抵达某一程度，体系的黏度就不再减小。阳离子对聚丙烯酰胺水溶液黏度的影响依次为Ca²⁺＞Mg²⁺＞Ba²⁺＞K⁺＞Na⁺。