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水基泡沫不仅与我们的日常生活以及生产息息相关,并且目前在许多前沿领域(如红外消光,光电阻隔,爆炸缓解,电磁干扰屏蔽以及作为模板合成纳米材料等)中的应用也越来越广泛。随着与泡沫相关的新技术的产生与发展,如何满足在泡沫实际应用中遇到的各种各样的苛刻要求,已经成为迫在眉睫的难题。水基泡沫通常是利用表面活性剂溶液来生成,但随着泡沫应用领域的拓展,单纯由表面活性剂体系生成的泡沫往往不能满足应用的需求。例如,泡沫在应用于提高原油采收率具有重要的应用前景,但由于原油会严重降低表面活性剂泡沫的稳定性,耐油性不好的泡沫达不到提高采收率的目的;当前利用由烟道气捕集的二氧化碳和脱碳烟道气作为发泡气体进行泡沫驱油。环境、经济、社会意义均十分显著,但是烟道气中的二氧化碳使得泡沫稳定性显著下降,影响泡沫驱油的效果,是制约该技术发展应用的难题。因此研究不同泡沫剂的分子行为和泡沫稳定机制,开发设计对二氧化碳泡沫具有良好稳定性能并具有抗油性的体系,具有十分主要的意义。本文利用疏水改性的聚丙烯酸作为新型的发泡体系,得到了苛刻条件下都能超级稳定的泡沫,并探讨了分子行为规律和稳泡机制,取得的理论认识为泡沫的开发利用提供了了指导。 本论文主要分为两个部分: 第一部分为疏水改性的聚丙烯酸稳定性的泡沫性能和稳泡机制研究。采用半衰期法测量了泡沫的稳定性,对比了氮气和二氧化碳分别作为发泡气体时,活性聚合物泡沫与表面活性剂泡沫的差别,并进行了聚合物与表面活性剂氮气泡沫抗油性的对比。实验结果显示,由疏水改性的聚丙烯酸的溶液形成的泡沫,不论是采用氮气还是以二氧化碳为发泡气体,其稳定性都要优于表面活性剂泡沫,并且具有更高的抗油性。采用FoamScan、红外光谱测量了泡沫液膜含水量及液膜的气体透过率,并通过光学显微镜及透射电子显微镜观察了聚合物分子状态,深入探讨了疏水改性聚丙烯酸的分子行为对泡沫液膜性质和稳定性的影响,给出了水溶性活性聚合物形成超稳泡沫的机理,提出了一条通过疏水改性聚合物得到超稳泡沫的创新技术路线。 第二部分中,考察了疏水改性的聚丙烯酸与表面活性剂复配体系的泡沫稳定性,研究了表面活性剂浓度对泡沫稳定性的影响。采用表面张力测定和透射电子显微镜等方法,研究表面活性剂与聚合物的相互作用,提出了表面活性剂与聚合物协同稳泡的微观机理。 本论文的主要创新点 1.利用水溶性的疏水改性聚丙烯酸作为泡沫剂得到了超级稳定的泡沫体系,研究了聚合物分子状态对泡沫稳定性的影响,提出了疏水改性聚合物比表面活性剂具有更好泡沫稳定性的机制。 2.系统讨论了水溶性的疏水改性聚丙烯酸与表面活性剂在溶液中以及气液界面上的相互作用,阐明了表面活性剂和疏水改性聚合物复配体系的泡沫稳定机制。 3.研究了油相存在下活性聚合物泡沫的稳定性,,提出了提高泡沫抗油性的新路线。