高强度吸水树脂的合成及性能评价

1、第卷第期年月精细石油化工高强度吸水树脂的合成及性能评价关海萍，杨旭，汤明娟，陶震，万用波（西南石油大学化学化工学院，四川成都）摘要：吸水树脂作为调剖剂，在地层中吸水膨胀，封堵大孔道，起到调整吸水剖面，提高采油效率的目的。采用水溶液聚合法，以丙烯酸（）和丙烯酰胺（）为聚合单体，聚乙二醇双丙烯酰胺为交联剂合成高强度吸水树脂。讨论了交联剂的用量、单体浓度为、单体比例、引发剂用量和聚合反应温度对吸水树脂性能的影响。吸水树脂吸盐水后强度最高的反应条件为：聚乙二醇（）的相对分子质量为，交联剂用量为，单体浓度为，（）：”（）一，引发剂用量为，（氧化剂）：（还原剂），聚合温度为。最优化条件下吸盐水率可达。关键

2、词：吸水树脂丙烯酰胺丙烯酸调剖剂中图分类号：文献标识码：吸水树脂作为功能性材料被用于石油调剖技术中，其机理是树脂在高含水层孑道表面产生吸附与在孔道中捕集和堵塞作用。在水的浸泡下，树脂吸水膨胀，封堵大孔道，迫使水流转向，波及中低渗透区，起到调整吸水剖面，提高采油效率的目的。在树脂的合成中常用的交联剂为，一亚甲基双丙烯酰胺，但树脂吸水后树脂强度较差，比较碎。笔者以聚乙二醇（）与丙烯酰胺（）反应的产物作为交联剂（该交联剂的链段比常规交联剂，一亚甲基双丙烯酰胺的链段长，吸水能力高），采用中低温复合引发体系，低温引发剂先发生反应，随着反应温度的升高，中温引发剂发生作用产生二次引发，提高吸水树脂的相对分子

3、质量，树脂强度得到提高。采用水溶液聚合法口，氧化还原引发体系，以丙烯酸（）和为聚合单体合成高吸水树脂，并对吸水树脂的聚合体系进行研究。值。恒温水浴条件下反应一定时间，得到亮黄色的液体。高吸水树脂的制备向烧杯中加入一定量的，用水溶液调节适当的中和度，依次加入、适量的复合交联剂，用去离子水调节至合适的单体浓度，再加人引发剂，将烧杯至于恒温水浴锅中反应。将合成的吸水树脂剪碎，烘干。吸盐水率的测定称取一定量的树脂加人装有溶液的烧杯中，静置至吸水饱和，用医用纱布将吸水后的树脂过滤至无水滴下。称出吸水后树脂的质量，按下式计算吸盐水率：一（一）（）式中：为吸盐水率，；，为吸盐水前树脂的质量，；为吸盐水后树脂

4、的质量，。树脂强度的评价采用感官评价法。结果与讨论实验部分原料相对分子质量对高吸水树脂性能的影丙烯酰胺，成都科龙公司；、浓、丙烯酸、氢氧化钠，成都科龙公司。实验步骤响实验考察的相对分子质量对吸盐水率的变化的影响，结果见图。由图可见：随着收稿日期：一一；修改稿收到日期：。交联剂聚乙二醇双丙烯酰胺的制备作者简介：关海萍（一）女，硕士在读，主要从事堵水调剖剂的研究。：。在装有冷凝管和搅拌器的三口烧瓶中加入去离子水，依次加入和，调节适当的精细石油化工年月相对分子质量的增加，吸盐水率先增大后降低。当相对分子质量为时，吸盐水率最高，达到。当相对分子质量为时，产物的强度最好。相对分子质量的大小决定了网状空间

5、的大小。当相对分子质量较小时，交联的分子链之间的空间很小，水分子进入的比较少。当相对分子质量较大时，分子链之间的距离较大，网状空间较大，进入的水分子比较多，很难保持规则的网状空间，产物吸水后出现近似于溶于水的状态。为保持产物有较好的强度，选择相对分子质量为的作为交联剂合成的原料。小，当单体质量分数为时，产物的吸盐水倍数最高，达到。随单体质量分数的增加产物吸水树脂强度先升高后降低，单体质量分数为时，强度最高。单体质量分数的变化主要影响反应的散热情况和聚合物相对分子质量的大小，由于在溶液聚合中，单体质量分数低时，聚合反应速率慢，聚合物相对分子质量小，甚至溶于水，故吸盐水率较低，强度也较差；单体质量

6、分数过高时，由于聚合过程中散热困难，易引起爆聚，而使吸盐水率较低，强度变差。州单体），相对分于质量图相对分子质量对吸盐水率的影响图单体质量分数对吸盐水率的影响单体比对高吸水树脂性能的影响固定其他反应条件，考察单体质量配比对吸盐水率的影响，结果见图。由图可见：随着丙烯酰胺用量的增加，吸盐水率先升后降，当心（）：咒（）时，吸盐水率最大，达到。随着单体配比的增大，产物吸盐水后强度先升高后降低，当行（）：咒（）一时，强度最好。交联剂的用量对高吸水树脂性能的影响固定其他反应条件，改变交联剂用量，吸盐水率的变化情况见图。由图可见：随着交联剂用量的增加吸盐水率先升高后降低，当叫（交联剂）一时，吸盐水率最大。

7、树脂强度随着交联剂用量的增加而增大，逐渐趋于不变；当训（交联剂）一时，强度最高。攀褂篙矧螫州交联开蚧，图交联剂用量对吸盐水率的影响（：（）图单体比例对吸盐水率的影响单体质量分数对高吸水树脂性能的影响固定其他条件不变，考察单体质量分数对吸盐水率的影响，结果见图。由图可见，随着单体质量分数的增大，产物吸盐水倍数先增大后减随丙烯酰胺用量增加，树脂吸盐水率先升高后降低，这是因为非离子型亲水基团一：与阴离子亲水基团一产生协同效应，削弱吸水过程的同离子效应和盐效应，使吸盐水率第卷第期关海萍，等高强度吸水树脂的合成及性能评价提高；但丙烯酰胺用量进一步增加时，吸盐水率反而下降，这是因为酰胺基的吸水性小于羧基，

8、随酰胺基的增多，羧基相对减少，导致吸盐水率下降。丙烯酸为离子型单体，丙烯酰胺为非离子型单体。离子型单体的耐盐性差，吸水后凝胶强度较低；非离子型单体的耐盐性较好，吸水后凝胶强度较高。所以随着非离子型单体丙烯酰胺用量的增加，产物吸盐水后的强度也增大。固定其他反应条件，改变氧化还原引发体系的氧化剂与还原剂的配比，吸盐水率的变化情况见图。由图可见：随着氧化一还原剂配比的增大，产物的吸盐水率先升高后降低。当咒（氧化剂）：行（还原剂）一时，吸盐水率最大。随着其比例的增大，产物吸盐水后的强度先增大后降低，当竹（氧化剂）：咒（还原剂）一时，强度最大。引发剂用量对高吸水树脂性能的影响引发剂的用量影响反应速率和相

9、对分子质量的大小，所以适当的引发剂用量十分重要。当引发剂用量较小时，反应活性中心少，反应速率慢，甚至不反应，导致转化率及交联度均低，故吸盐水率较低，强度较差。引发剂用量过多时，反应活性中心多，反应速率快，但生成的聚合物相对分子质量较小，甚至会出现水溶性，吸盐水率相应也低，强度变差；反应速率快也会导致产生大量反应热不易及时散失，使反应产生爆聚凹。固定其他反应条件，考察引发剂用量对吸盐水率的影响，结果见图。由图可见：随着引发剂用量的增加，产物吸盐水率先增后减，当砌（引发剂）一时，吸盐水率最大。产物吸盐水后强度随引发剂用量的增加先变好后变差，当叫（引发剂）一时，强度最好。，氧化剂）：（还原剂）图氧化

10、一还原引发体系配比对吸盐水率的影响聚合温度对高吸水树脂性能的影响反应温度主要影响聚合反应速率，同时也影响聚合物的相对分子质量、交联密度和反应是否出现爆聚。丙烯酸与丙烯酰胺的聚合反应属于自由基反应，是放热反应。反应温度过低，不能生成自由基或生产自由基数目过少，反应速度过慢，反应不完全，树脂交联程度低，吸盐水率低，强度也较差；反应温度过高，生成的自由基过多，单体聚合在瞬间快速进行，会产生爆聚，产物相对分子质量变小，交联不均匀，吸盐水率下降，强度也降低。固定其他反应条件，改变聚合反应的温度，吸盐水率的变化情况见图。由图可见：随着聚合反应温度的升高，产物的吸盐水率先升高后降低。当聚合反应温度为时，吸盐

11、水率最大。随着聚合温度的升高，产物吸盐水后的强度先增高后降低，当聚合温度为时，强度最大。，褂翱螫州引发剂），图引发剂用量对吸盐水率的影响氧化还原引发剂配比对高吸水树脂性能的影响氧化剂与还原剂的配比直接影响反应活性中心的数量。当氧化剂用量过少时，使还原剂产生剩余，反应活性中心的数量少；当还原剂用量过少时，使氧化剂产生剩余，反应活性中心的数量少，聚合不够完全。理论上氧化剂与还原剂是等摩尔比反应，但实际显示还原剂用量比氧化剂用量多，因为部分还原剂与氧气反应而失去作用。聚合温度，图聚合温度对吸盐水率的影响精细石油化工年月结论宁化工，（）：党娟华，郑峰，杨胜利，等环保型吸水膨胀聚合物凝胶的合成与评价油气

12、田环境保护，（）：以相对分子质量为的合成的产物作为交联剂，合成强吸水树脂的反应条件为：交联剂用量为，训（单体）一，咒（）：咒（）一，训（引发剂）一，行（氧化剂）：孢（还原剂）一，聚合温度。吸盐水率可达。合成强吸盐水树脂的最佳反应条件为：砌（交联剂）一，训（单体）一，咒（）：咒（）一，叫（引发剂）一，规（氧化剂）：（还原剂）一，聚合反应温度。参考文献李翠，刘炜，肖兵，等超强复合高吸水树脂的合成及性能评价精细石油化工进展，（）：纪朝凤，葛红江调剖堵水材料研究现状与发展趋势石油钻采工艺，（）：来水利，韩武军，陈峰，等敞开体系快速水溶液聚合法合成高吸水性树脂的研究化工新型材料，（）：任海林一种丙烯酸系列高吸水性树脂制备方法的研究辽宁化工，（）：一，陈振斌，马应霞，张安杰，等聚丙烯酸钠高吸水性树脂的改性研究进展口应用化工，（）：周智敏，苏高申丙烯酸与丙烯酰胺共聚制备高吸水性树脂田巍，白福臣，李天一，等高吸水树脂的发展与应用辽化学研究，（）：，（，矗口以咒乜以，“芒“口，咒甜，甜咒，以口）：订，（）