【摘 要】
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本文合成了一种超支化单体,用该单体与具有可和乙酰丙酮锆反应的单体等制备一种耐温、抗剪切、可交联的超支化聚合物压裂液稠化剂,对作为压裂液用聚合物的性质进行了研究。以二乙醇胺（DEA）、丙烯酸甲酯（MA）为原料,通过Michael加成反应制备了AB2型单体N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯（HPAE）;以三羟甲基丙烷（TMP）与N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯（HPAE）为原料,对甲苯磺酸为催化剂,
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本文合成了一种超支化单体,用该单体与具有可和乙酰丙酮锆反应的单体等制备一种耐温、抗剪切、可交联的超支化聚合物压裂液稠化剂,对作为压裂液用聚合物的性质进行了研究。以二乙醇胺（DEA）、丙烯酸甲酯（MA）为原料,通过Michael加成反应制备了AB2型单体N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯（HPAE）;以三羟甲基丙烷（TMP）与N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯（HPAE）为原料,对甲苯磺酸为催化剂,反应得到端羟基超支化聚单体（HPAE-H）;采用顺丁烯二酸酐（MAH）对端羟基超支化单体（HPAE-H）改性得到端羧基超支化大单体（HPAE-C）。用红外光谱仪对HPAE、HPAE-H、HPAE-C进行表征,结果表明目标产物被成功合成。选用丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）及端羧基超支化大单体（HPAE-C）合成了四元共聚物。采用单因素法优选出四元共聚反应的最佳合成条件:反应温度为40℃,反应时间为6h,m（AM）:m（AA）=4:1（共占单体总质量的85%）,m（AMPS）:m（HPAE-C）=14.7:0.3（共占单体总质量的1 5%）,引发剂用量为0.3%（m（（NH4）2S2O8）:m（NaHSO3）=2:1）,单体总浓度为25%。采用红外光谱、核磁氢谱对产物进行了表征,并利用环境扫描电镜（SEM）对产物的微观形貌进行观察与分析。结果表明目标产物成功合成,且能够形成均匀且紧密的网状结构,说明超支化聚合物具有一定的支化结构,可增强聚合物分子链间的作用力,从而可以提高聚合物的抗剪切性能。聚合物水溶液的增黏性能、耐温性能、耐盐性能以及抗剪切性能室内研究结果表明:当浓度为3000 mg/L时,聚合物水溶液黏度可达846.7 mPa·s,90℃时,聚合物水溶液黏度仍为578.4 mPa·s;由Na+、Ca2+、Mg2+三种金属离子对聚合物水溶液表观黏度的影响可知,超支化功能大单体的引入提高了聚合物的抗盐性能;因聚合物分子特殊的外围支化结构相互缠结,当剪切速率增加时,能有效地减缓分子破坏的程度,有效的提高了聚合物的抗剪切性能。以乙酰丙酮锆为交联剂与合成的超支化聚合物进行交联反应,考察了交联比、pH值、交联温度对交联反应的影响,得到最佳的交联条件为:交联比为100:0.06,pH=5,交联温度为55℃。该交联体系具有良好的耐温抗剪切性能,在120℃,170 s-1下剪切100 min黏度仍能保持在450 mPa·s左右;加入破胶剂后破胶快速且彻底,无残渣,与压裂液黏土防膨剂、助排剂具有良好的配伍性。
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