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本论文以疏水缔合水溶性聚合物为研究对象,不但研究了该共聚物的合成和体相溶液增粘性能和机理,同时还着重考察了疏水缔合聚合物的界面行为及其与不同类型表面活性剂的相互作用,探索了界面上存在的特殊聚集体对界面膜性质的影响,并得出一些有意义的结论,为提高石油采收率的微观机理研究提供了必要的依据。具体内容和结果如下:
采用自由基胶束共聚合法,由丙烯酰胺分别和少量疏水单体(正辛基丙烯酸酯OA、2-乙基己基丙烯酸酯2-EHA、环己基乙基丙烯酸酯CHEA和苯乙基丙烯酸酯BEA)合成了四个不同疏水单体含量、不同序列结构的疏水缔合型嵌段丙烯酰胺-烷基丙烯酸酯共聚物;测定了不同疏水基含量的聚合物的溶液性能,发现它们有较强的疏水缔合能力,容易发生分子间缔合,使溶液粘度大幅度上升。同时发现这些聚合物具有疏水增粘性和高效抗盐性;应用静态荧光光谱、UV、1HNMR、二维NOESY谱、SEM和TEM等方法研究了共聚物在水溶液中的聚集行为,发现随聚合物浓度增加,聚合物形成了网状结构超分子聚集体。
研究了共聚物P(AM/2-EHA)与阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠SDS、非离子型表面活性剂TritonX-100和阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺CTAB的相互作用,发现共聚物和表面活性剂可以发生疏水缔合作用,形成混合胶束聚集体,引起溶液粘度骤增,在临界胶束浓度CMC附近达到最高峰,这种缔合增粘作用直接和聚合物结构以及表面活性剂的类型有关。
采用小幅低频振荡法和界面张力弛豫法重点研究了疏水缔合聚合物P(AM/2-EHA)在正辛烷-水界面上的扩张粘弹性质,考察了不同类型表面活性剂SDS、Tx-100和CTAB对其界面扩张性质的影响,以及界面扩张模量的弹性和粘性随扩张频率的变化规律。发现聚合物的疏水嵌段在界面和紧挨界面的亚层间存在快速的交换过程,而这种交换过程不可避免地导致聚合物链发生构象的变化;当聚合物体相浓度足够大时(接近其临界缔合浓度),界面上的疏水嵌段也会形成类似体相中的聚集体,此时聚合物界面吸附膜的性质主要由疏水嵌段与界面聚集体之间的快速交换过程控制;表面活性剂对疏水缔合聚合物的界面膜性质有较大影响,它与聚合物的疏水嵌段在界面上可能形成类似于混合胶束的聚集体,表面活性剂分子与界面聚集体间的交换比疏水嵌段与聚集体间的交换更快,能强烈改变界面膜的性质。