阳离子型疏水缔合聚合物的合成与性能研究

摘要

石油是21世纪最重要的一次能源之一，随社会经济的飞速发展，对于石油的需求量也是与日俱增。但常规石油资源有限，历时几十年的开采，已经逐渐枯竭，因此大量的稠油资源成为我们关注的热点。随着采油技术的提高，稠油资源有望在能源中占据主导地位，缓解世界能源危机。
　　因为稠油具有高粘度、高凝固点、流动性差等特点，给稠油的开采及运输工作带来了极大困难。为了克服这些难题，目前面临的最重要的工作就是对稠油进行降粘。常用的降粘技术有:稀释降粘法、加热降粘法、乳化降粘法和油溶性降粘剂降粘法等。其中水溶性乳化降粘由于效果明显、成本低和工艺简单而备受关注及广泛应用。
　　本文的工作主要研究阳离子型疏水缔合聚合物的合成及表征，共聚物溶液的聚集行为及其稠油降粘性能。
　　1.通过N-（3-二甲氨基丙基）丙烯酰胺和溴代十六烷季铵化反应合成了阳离子单体N-(3-丙烯酰胺丙基)N，N-二甲基N-十六烷基溴化铵(DMPHDBA)，然后将其与丙烯酰胺(AM)、N-丙烯酰胺吗啉(ACMO)自由基共聚，合成了9种单体比例不同的共聚物，并通过核磁共振、红外光谱等手段对共聚物的结构进行了表征，用动态光散射研究了共聚物在水溶液中的聚集行为。通过界面张力、接触角研究了共聚物与原油之间的相互作用，考察了共聚物与稠油组成乳液的稳定性和粘度变化。聚合物结构中阳离子单体DMPHDBA的引入，使得共聚物具有一定的乳化性能，而单体ACMO的引入，加强了聚合物与稠油组分之间的相互作用，有利于提高油水乳液稳定性，大大降低了稠油粘度。
　　2.通过N,N-二甲基十二胺和4-乙烯基苄氯季铵化反应合成了阳离子单体4-乙烯基苄基十二烷基二甲基氯化铵(VBDDMAC)，然后将其与丙烯酰胺(AM)、N-丙烯酰胺吗啉(ACMO)自由基共聚，合成了8种单体比例不同的共聚物，用核磁共振、红外光谱等对共聚物结构进行了表征，用共振光散射对共聚物在水溶液中的聚集行为进行了考察。此外，通过界面张力和接触角研究了共聚物与原油之间的相互作用，考察了共聚物对稠油的降粘性能，发现阳离子单体VBDDMAC和ACMO的引入，使得共聚物具有一定的自乳化性能，对稠油有较好的降粘效果。
　　3.通过N，N-二甲基十二胺和烯丙基氯季铵化反应合成了阳离子单体烯丙基十二烷基二甲基氯化铵(ADDMAC)，然后将其与丙烯酰胺(AM)、二十二烷基聚氧乙烯基醚甲基丙烯酸酯(BEM)自由基共聚，合成了不同单体比例的共聚物，用核磁共振、红外光谱、动态光散射、共振光散射、荧光光谱、接触角等手段对共聚物的结构和共聚物在水溶液中的聚集行为进行了研究。此外，考察了共聚物对稠油的降粘性能，发现阳离子单体ADDMAC及单体BEM均可使聚合物具有一定的乳化性能，而单体中的长疏水烷基链使得聚合物具有疏水缔合作用，这都加强了与稠油的相互作用，降低了稠油粘度。
　　4.设计合成阳离子单体环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵(EPDDMAC)，然后与黄原胶在碱性条件下进行开环醚化反应，通过改变EPDDMAC的投料比，得到不同醚化度的改性黄原胶(XEAC)。通过核磁共振、红外光谱、元素分析等对XEAC进行结构表征，用动态光散射、表面张力等手段表征聚合物的溶液性质，初步测试该系列聚合物的降粘性能，发现改性后的黄原胶具有较好的表面活性，可以对稠油具有一定的乳化降粘作用。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 稠油降粘研究现状

1．2．1 稠油的分类

1．2．2 稠油降粘技术

1．2．3 稠油乳化降粘技术研究现状

1．2．4 稠油乳化降粘技术机理研究

1．3 疏水缔合型聚合物

1．3．1 疏水缔合水溶性聚合物的分类

1．3．2 疏水缔合水溶性聚合物的合成

1．4 论文研究意义及研究内容

1．4．1 研究意义

1．4．1 研究内容

参考文献

第二章 聚丙烯酰胺／N-(3-丙烯酰胺丙基)N，N-二甲基N-十六烷基溴化铵／N-丙烯酰胺吗啉三元共聚物PADMO的合成与性质

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品

2．2．2 测试方法

2．2．3 合成步骤

2．3 结果与讨论

2．3．1 共聚物PADMO的结构表征

2．3．2 共聚物PADMO的热性质

2．3．3 共聚物PADMO的溶液性质

2．3．4 共聚物的乳状液类型测试

2．3．5 共聚物PADMO与稠油乳液的稳定性

2．3．5 共聚物PADMO对稠油的降粘性能

2．4 小结

参考文献

第三章 聚丙烯酰胺／4-乙烯基苄基十二烷基二甲基氯化铵／N-丙烯酰吗啉三元共聚物PAVMO的合成与性质

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品

3．2．2 测试方法

3．2．3 合成步骤

3．3 结果与讨论

3．3．1 共聚物PAVMO的结构表征

3．3．2 共聚物PAVMO的溶液性质

3．3．3 共聚物PAVMO的稠油降粘性能

3．4 小结

参考文献

第四章 聚丙烯酰胺／烯丙基十二烷基二甲基氯化铵／二十二烷基聚氧乙烯基醚甲基丙烯酸酯三元共聚物PAAB的合成与性质

4．1 引言

4．2．1 实验药品

4．2．2 测试方法

4．2．3 合成步骤

4．3 结果与讨论

4．3．1 共聚物PAAB的结构表征

4．3．2 共聚物PAAB的溶液性质

4．4 小结

参考文献

第五章 环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵改性黄原胶的合成与性能

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验药品

5．2．2 测试方法

5．2．3 合成步骤

5．3 结果与讨论

5．3．1 改性黄原胶的结构表征

5．3．2 改性黄原胶的溶液性质

5．4 小结

参考文献

第六章 全文结论

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文