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酚醛树脂是以酚类化合物与醛类化合物缩聚而成的,其中以苯酚和甲醛缩聚制得的酚醛树脂最为重要、应用最广。水溶性酚醛树脂是油井调剖堵水作业中一类高活性的交联剂,本论文的主要工作是针对它在储存过程中非常容易发生变质而导致其交联性能降低或失效的情况,研究了多种条件下交联剂的合成,并研究了用稀释法、调节其pH等改善其储存稳定性的方法。
用甲醛溶液和苯酚为原料,以氧化钙为催化剂,甲醛、苯酚、氧化钙物质的量之比为1.5:1:0.01,反应温度为50℃,反应时间5 h,一步法合成水溶性酚醛树脂,然后探索各种条件对酚醛树脂的稳定性的影响。结果表明:合成的酚醛树脂的游离甲醛含量约为6%,羟甲基含量约为39%,pH值为7.97,产品的贮存时间为63天。用蒸馏水稀释(蒸馏水与树脂的体积比为1:2)后贮存时间延长到了156天,将pH值升高到9.95后贮存时间略微延长到了84天,将pH值降低到5.72后贮存时间超过了420天。在这些储存条件下,羟甲基的含量均变化不大,但是这种酚醛树脂与聚丙烯酰胺交联的成胶能力很差。
用甲醛溶液和苯酚为原料,以氢氧化钠为催化剂,氢氧化钠的量为原料(纯物质)总质量的5.0%,甲醛与苯酚物质的量之比为3.0:1,两步碱催化法合成水溶性酚醛树脂,然后探索各种条件对酚醛树脂的成胶性能的影响。结果表明:随着催化剂用量的降低,羟甲基和游离甲醛含量有明显上升趋势,但成胶强度逐渐减弱。随着甲醛与苯酚物质的量之比的增加,羟甲基含量有降低的趋势,游离甲醛含量反而逐渐升高,成胶强度出现先升高后降低的趋势,在两者之比为3.0:1,氢氧化钠的量为5.0%时,成胶强度最好(D级),有较好的吐舌弹性,明显挂壁,但是其稳定性很差,只能贮存24天。
用甲醛溶液和苯酚为原料,以氧化钙为催化剂,甲醛、苯酚、氧化钙物质的量之比为3.0:1:0.01,反应温度为50℃,反应时间5 h,一步法合成得到水溶性酚醛树脂,其pH值为7.84。研究了pH对酚醛树脂稳定性的影响及与聚丙烯酰胺交联性能的影响,得到最佳pH范围是8.70~9.00,测得其成胶强度为D级较强,是典型的弱凝胶。用4.00mol/L的HCI溶液将树脂的pH调到5.87,常温贮存时间能达到390天。在浓度为0.2%的聚丙烯酰胺溶液中,加入0.9%的酚醛树脂交联剂,75℃水浴24 h,测老化时间65 h的样品的成胶强度仍为D级,比较理想。