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基本信息

項(xiàng)目名稱：
環(huán)糊精改性的陰陽(yáng)離子丙烯酰胺聚合物的合成和性能研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
丙烯酰胺和烯丙基環(huán)糊精兩種單體都分別與丙烯酸和十六烷基二甲基烯丙基氯化銨通過(guò)自由基共聚作用合成了陰離子聚合物和陽(yáng)離子聚合物。采用傅里葉紅外光譜和電子掃描電鏡對(duì)合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。隨后，對(duì)這兩種聚合物在最佳聚合反應(yīng)條件、水溶性、特性粘數(shù)、粘均分子量、流變學(xué)性質(zhì)、表面張力以及緩蝕性能方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
詳細(xì)介紹：
丙烯酰胺（AM）和烯丙基環(huán)糊精（A-CD）兩種單體分別與丙烯酸（NaAA）和十六烷基二甲基烯丙基氯化銨（C16DMAAC）通過(guò)自由基共聚作用合成了AM/A-CD/NaAA陰離子聚合物和AM/A-CD/C16DMAAC陽(yáng)離子聚合物。采用傅里葉紅外光譜和電子掃描電鏡對(duì)合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征證實(shí)合成產(chǎn)物為目標(biāo)聚合物。隨后，對(duì)這兩種聚合物在最佳聚合反應(yīng)條件、水溶性、特性粘數(shù)、粘均分子量、流變學(xué)性質(zhì)、表面張力以及緩蝕性能方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子聚合物具有更好的水溶性、耐溫性、耐鹽性和緩蝕性能，且反應(yīng)條件也比較溫和；而陰離子聚合物具有更好的空間結(jié)構(gòu)、增粘性、抗剪切性能以及表面張力。綜合以上因素比較，陰離子更適合于油藏開采中提高采收率，而陽(yáng)離子聚合物更適合應(yīng)用在管道緩蝕，絮凝水處理等更為廣泛的運(yùn)用范圍。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

目的:制備高抗鹽抗溫抗剪切性的環(huán)糊精改性陰離子聚丙烯酰胺，來(lái)代替聚丙烯酰胺作為三次采油的驅(qū)油劑，從而提高原油采收率。并用于減緩鋼管腐蝕，延長(zhǎng)油輸管道使用壽命。 思路:丙烯酰胺單體和實(shí)驗(yàn)室自制環(huán)糊精單體都分別與陰陽(yáng)離子單體反應(yīng)合成陰陽(yáng)離子丙烯酰胺聚合物。通過(guò)流變學(xué)性能實(shí)驗(yàn)比較陰陽(yáng)離子聚合物及聚丙烯酰胺的性能，研究它們提高石油采收率的可行性。進(jìn)行掛片腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)探究它們?cè)谟洼敼艿乐袑?duì)鋼管的緩蝕效果。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

關(guān)于聚丙烯酰胺作為驅(qū)油劑用于三次采油的報(bào)道非常之多。但是將環(huán)糊精的包絡(luò)作用引入到聚丙烯酰胺，再與陰陽(yáng)離子單體共聚得到陰陽(yáng)離子丙烯酰胺聚合物用于油藏開采和管道腐蝕，國(guó)內(nèi)外幾乎沒有這方面的研究。實(shí)驗(yàn)室首次合成新型共聚物，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)該類聚合物確實(shí)存在高耐溫抗鹽性和抗剪切性以及強(qiáng)緩蝕行為等良好特性。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

化學(xué)劑驅(qū)已廣泛用于油氣開采，但是它仍存在些許不足。研究報(bào)道，一般聚合物驅(qū)油劑由于地層高溫高礦化度的影響，對(duì)提高油藏采收率作用有限，甚至還有副作用。針對(duì)以上問題，我們研究新型水溶性陰陽(yáng)離子聚合物，通過(guò)改善水-油-黏土表面張力，提高驅(qū)替率，并減少表面活性劑損失。此外，針對(duì)管道腐蝕嚴(yán)重，該陽(yáng)離子聚合物還能有效地吸附在管道內(nèi)表面，減緩油管腐蝕。這類環(huán)糊精改性丙烯酰胺聚合物在油藏開采方面具有很大的潛在運(yùn)用。

學(xué)術(shù)論文摘要

丙烯酰胺（AM）和烯丙基環(huán)糊精（A-CD）兩種單體分別與丙烯酸（NaAA）和十六烷基二甲基烯丙基氯化銨（C16DMAAC）通過(guò)自由基共聚作用合成了AM/A-CD/NaAA陰離子聚合物和AM/A-CD/C16DMAAC陽(yáng)離子聚合物。采用傅里葉紅外光譜和電子掃描電鏡對(duì)合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。隨后，對(duì)這兩種聚合物在最佳聚合反應(yīng)條件、水溶性、特性粘數(shù)、粘均分子量、流變學(xué)性質(zhì)、表面張力以及緩蝕性能方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子聚合物具有更好的水溶性、耐溫性、耐鹽性和緩蝕性能；而陰離子聚合物具有更好的空間結(jié)構(gòu)、增粘性、抗剪切性能以及表面張力。綜合以上因素比較，陰離子更適合于油藏開采中提高采收率，而陽(yáng)離子聚合物更適合應(yīng)用在管道緩蝕，絮凝水處理等更為廣泛的運(yùn)用范圍。

獲獎(jiǎng)情況

暫未在任何刊物上發(fā)表，但已經(jīng)向Carbohydrate Polymers期刊(Elsevier雜志)投稿，正在審稿中。

鑒定結(jié)果

暫無(wú)

參考文獻(xiàn)

1、聚丙烯酰胺驅(qū)油技術(shù)作為化學(xué)驅(qū)油劑在三次采油領(lǐng)域中得到了推廣應(yīng)用，是目前一種常用的提高石油采收率的方法。 2、超分子化學(xué)是化學(xué)的一個(gè)嶄新的分支。在超分子體系中，研究最多的是環(huán)狀糊精化合物。環(huán)糊精分子擁有”外親水，內(nèi)疏水”的特殊結(jié)構(gòu)，能夠與有機(jī)分子形成主客體包絡(luò)物。 3、緩蝕劑由于添加量少、工藝簡(jiǎn)便，能降低介質(zhì)的侵蝕性和材料的腐蝕速率，被廣泛運(yùn)用于石油開采、化學(xué)清洗、水處理和金屬制品儲(chǔ)運(yùn)等工程中。 檢索目錄： 1、超星電子圖書館 檢索式： 書名=水溶性聚合物 2、中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 檢索式： 關(guān)鍵詞=（聚丙酰胺）*（三次采油）*（提高采收率） 關(guān)鍵詞=（超分子化學(xué)）*（環(huán)糊精） 關(guān)鍵詞=（主客體）*（環(huán)糊精） 關(guān)鍵詞=（陰陽(yáng)離子聚合物）*（緩蝕劑） 3、Google 學(xué)術(shù)搜索 檢索式： 包含字詞=( supramolecular chemistry)and(cyclodextrin) 包含字詞=(polyacrylamide) and (enhance oil recovery) 包含字詞=(polyacrylamide) and (anionic and cationic polymers) and (corrosion inhibitor) 包含字詞= (polymer) and (tertiary oil recovery) 4、Elsevier 及 John Willy 全文期刊 檢索式： Keywords=(polyacrylamide) and (enhance oil recovery) Keywords=(anionic and cationic polymers) and (corrosion inhibitor) Keywords=( supramolecular chemistry)and(cyclodextrin) Keywords=( acrylamide polymers)

同類課題研究水平概述

1、目前，水溶性聚合物廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，在石油開采、污水處理、化工及藥物等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)水溶性聚合物提出了更高的要求。 2、近年來(lái)，超分子化學(xué)迅速發(fā)展，已日益成為當(dāng)代化學(xué)家注目的焦點(diǎn)。在超分子體系中，研究最多的是環(huán)狀糊精化合物，環(huán)糊精（CDs）是由多個(gè)吡喃葡萄糖單元以α-1，4鍵合的環(huán)狀產(chǎn)物，具有內(nèi)腔疏水、外壁親水去頂錐形空腔的特殊結(jié)構(gòu)，能夠包結(jié)陰離子表面活性劑和陽(yáng)離子表面活性劑，在油－水兩相體系中具有廣泛的應(yīng)用前景。 3、目前用于提高采收率技術(shù)的化學(xué)驅(qū)主要有聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿驅(qū)以及上述三種驅(qū)的復(fù)合驅(qū)。由于化學(xué)劑間的協(xié)同效應(yīng)，聚合物驅(qū)能更大幅度的提高石油采收率，成為人們關(guān)注的對(duì)象。 4、針對(duì)二次采油未能采出的殘余油和剩余油，進(jìn)行三次采油是提高采收率的重要方法，其中聚合物驅(qū)油是我國(guó)三次采油中非常重要并大規(guī)模實(shí)施的技術(shù)。相對(duì)分子質(zhì)量高的部分水解聚丙烯酰胺被廣泛用作三次采油中的聚合物驅(qū)，可以提高油田注入液的粘度、調(diào)整水油流度比、改善油藏的非均質(zhì)性、提高注入液的波及系數(shù)。但部分水解聚丙烯酰胺在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問題，如耐溫抗鹽性能差等。隨著油藏溫度的升高，地層水礦化度增大，聚丙烯酰胺水溶液的粘度大幅下降，不能滿足在高溫、高鹽條件下增加注入液粘度的要求。 5、實(shí)用的緩蝕劑, 多是由含有N、O、S、P 等易提供孤對(duì)電子的原子或不飽和鍵的活性基團(tuán)分子構(gòu)成的復(fù)配體系。緩蝕劑緩蝕作用的實(shí)現(xiàn)途徑：改變腐蝕金屬的表面狀態(tài), 從而降低腐蝕速度；起負(fù)催化作用, 改變腐蝕過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理,從改變腐蝕金屬表面狀態(tài)的情況來(lái)對(duì)緩蝕劑分類。可將其分為成膜型和吸附型。吸附型緩蝕劑通過(guò)物理或化學(xué)吸附作用, 在金屬/介質(zhì)界面發(fā)生聚集,抑制金屬離子化的陽(yáng)極反應(yīng)和/或介質(zhì)中氧化劑去極化的陰極反應(yīng), 從而降低金屬的腐蝕速度。研究表明, 大多數(shù)有機(jī)緩蝕劑是通過(guò)在金屬/介質(zhì)界面吸附來(lái)抑制金屬腐蝕。
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