抗温强抑制有机硅酸盐聚合物的合成与性能评价

摘要

为解决有机硅官能团在合成过程中易水解和易缩聚交联的技术难题,以2,2-偶氮二异丁腈(ABIN)为引发剂,采用了丙烯酸(AA)、二甲氧基甲基乙烯基硅烷(VMDS)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为反应单体并进行了乳液聚合反应,合成了一种新型有机硅酸盐聚合物(ADMOS)。ADMOS的最优合成条件为:单体物质的量比AA∶DMC=3∶1、VMDS加量为单体总质量的5.0%、ABIN浓度为0.3%、反应温度为70℃,反应单体总浓度为25%,pH值为5。采用核磁共振氢谱(1H-NMR)、热重分析(TGA)、凝胶色谱法(GPC)确定了产物的分子结构,TGA表明ADMOS具有优异的热稳定性。分别通过线性膨胀实验、滚动回收实验和泥球浸泡实验评价了ADMOS的性能,结果显示,当ADMOS加量为3.0%时,人造膨润土岩心的线性膨胀率由水中的83.37%降低至16.57%、页岩岩屑的回收率由水中的11.82%增高至92.85%。泥球实验结果表明,ADMOS可有效地防止水分子侵入泥球内部,从而抑制黏土颗粒的水化分散。通过Zeta电位、X射线衍射(XRD)、元素分析(EDS)、原子力显微镜(AFM)和红外-热重联用实验,从微观角度揭示了ADMOS的抑制作用机理。