1、毕业设计(论文)题目名称：反相微乳液聚合法合成梳形聚合物的研究题目类型：毕业设计学生姓名：成芳院(系)：石油工程学院专业班级：油工10607班指导教师：刘卫红辅导教师：
3、2.3合成共聚物特性粘数的测定143结果与讨论173.1合成条件对聚合物特性粘数的影响173.2粘均分子量的计算183.3合成共聚物的结构表征183.4合成共聚物溶液的性质204结论与建议25参考文献26致谢28长江大学毕业设计(论文)任务书学院（系）石油工程学院专业石油工程班级油工10607学生姓名成芳指导教师/职称刘卫红/高级工程师1.毕业设计(论文)题目：反相微乳液聚合法合成梳形聚合物的研究2.毕业设计（论文）起止时
5、(3)采用反相微乳液聚合的合成方法合成梳形聚合物，确定实验的最佳反应条件。(4)在实验的基础上完成论文报告的撰写。I5．毕业设计(论文)的目标及具体要求(1)通过毕业设计，使学生在查阅文献资料、专业外语翻译、实验设计及实施等方面有所提高，并通过毕业设计使学生掌握科学研究的手段和方法。(2)通过研究使学生对聚丙烯酰胺梳形在油气田开采中的应用以及其合成方法有一定的认识和了解；(3)要求学生查阅一定的文献资料,完成实验的设计,实施以及报告的撰写。6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求需部分相应的化学试剂、玻璃仪器等实验设备，以及能上网查阅资料的
6、电脑。任务书批准日期年月日教研室(系)主任(签字)任务书下达日期2010年3月29日指导教师(签字)刘卫红完成任务日期年月日学生（签名）I长江大学毕业设计(论文)开题报告题目名称反相微乳液聚合法合成梳形聚合物的研究题目类别毕业设计学院（系）石油工程学院
9、作方便,原料易得,成本较低,并可与调整油水剖面相结合,在化学驱中技术比较成熟,效果优异而倍受青睐。然而在高温高盐油藏中聚合物驱油技术的应用受到阻碍。因而，研制具有耐温抗盐性能的聚合物成为国内外科学工作者研究的重点。为此，梳形聚合物的研究成为国家科技部“973”计划项目“大幅度提高石油采收率的基础研究”中重要研究课题之一。专家们经过十几年的科技攻关，在聚合物研究领域取得了突破性的进展，成功研制了新型“耐温”、“抗盐”、“抗剪切”的聚合物—梳形水溶性聚合物。但是目前仍只是停留在基础研究上，主要是对功能单体的开发研制、梳形聚合物的基本结构以及其耐温抗盐机理等方面的研究。对于梳形聚合物
11、2):71-76,104[2]付美龙,刘杰.梳形聚合物comb-1的合成[J].石油天然气学报,2008,30(6):123~126[3]周文富,赖莺.梳型聚苯乙烯环氧醚聚氨酯合成与热分析[J].涂料工业,2006,36(5):17-21[4]赵勇,何炳林.反相微乳液中疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成及其性能研究[J].高分子学报,2000,5:550-553[5]饶明雨,钟传蓉,何文琼等.梳型丙烯酰胺共聚物的合成及溶液性能[J].高分子材料科学与工程,2009,25(5):1-4[6]李文兵,王光华,李蕾.聚丙烯酰胺的反相微乳液聚合研究[J].武
12、汉化工学院学报,2003,25(3):28-31[7]赵勇,李维云,哈润华等.(AM/AA/DADMAC)共聚物堵水剂的反相乳液法制备研究[J].精细化工,1997,(6):35-37[8]闫丽娟,赵达文,毕成良等.反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺及其应用[J].天津化工,2007,21(1):32-34[9]刘莲英,孟晶,杨万泰.丙烯酰胺/氧化-还原引发体系的反相乳液聚合[J].北京化工大学学报,2002,29(2):59-62[10]叶文玉,刘治国,张普玉等.Na2S2O8-Na2SO3体系引发的AMPS的反相乳液聚合[J].河南大学学报(自然科学
13、版),1997,27(1):29-33[11]吉永超,张立武,李冲等.ABEP-NaHSO3引发AM/DMDAAC反相微乳液共聚的研究[J].精细石油化工进展,2008,9(3):44-47[12]王中华,张辉,黄弘军.耐温抗盐聚合物驱油剂的设计与合成[J].钻采工艺,1998,21(6):54-56.[13]贾贺峰,申利春.三次采油技术的研究现状[J].化工科技市场,2006,29(12):31-34[14]李圣勇,李圣涛,陈馥.聚合物驱提高采收率发展现状与趋势[J].化工时刊,2005,19(8):40-42[15]DavidC.Deh
14、m,KennethL.Hoy,RichardC.Hoy.WATER-SOLUBLEPOLYURETHANECOMBPOLYMERPRODUCTION［P］.UnitedStatesPatentDehmetal.4,496,708,Jan.1985四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向1、国内外现状和发展趋势：三次采油技术已成为中国提高原油采收率的主要措施之一，目前驱油常用的水溶性聚合物有两类：（1）人工合成的部分水解聚丙烯酰胺；（2）生物聚合物黄原胶。然而，聚丙烯酰胺抗温抗盐性能较差，不仅不适用于高温高盐油藏，就是在低温高盐油藏条件下，
15、也因为其增稠能力下降，而使三次采油基本无经济效益。黄原胶热稳定性和生物稳定性相对较差,易发生降解从而堵塞油层,且成本较高,因此,也不适用于高温高盐油藏。为解决油藏高温、高盐阻碍聚合物驱油技术应用的问题,近年来国内外科学工作者在提高聚合物耐温抗盐性能方面开展了大量的研究工作,研究方向主要有两大方面：一是合成具有耐温抗盐结构单元的非缔合型丙烯酰胺类聚合物,二是合成具有特殊相互作用的聚合物驱油剂。目前研制的新型水溶性聚合物有六类：两性聚合物、耐温抗盐单体、疏水缔合聚合物、复合型聚合物、共混聚合物、梳形聚合物（本文就梳形聚合物展开研究）。通过分析研究这些聚合物的抗温抗盐机理，有关专家认为梳形聚
16、合物最具有应用前景，将成为油田新一代三次采油的高效驱油剂。梳形聚合物由于其特异的一级分子结构，致使其在本体或溶液中具有许多特异的、优良的性能，规整结构梳形聚合物的性能更佳。近年来，经过专家们的不断创新，许多合成梳形聚合物新方法的发现促进了梳形聚合物的广泛应用。利用环烯烃的活性开环歧化聚合反应和由中国旅美学者王景山等首先发明的原子转移自由基聚合及与其它活性聚合反应联用，可以设计、合成各种性能优异、结构规整的梳形聚合物，这是高分子合成化学领域中近年来出色的研究工作之一，以期为我国在21世纪研究、开发优异性能的新材料做出贡献。２、研究的主攻方向：由于部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)线型的分
17、子结构和超高分子量,使得其溶液的抗盐性能较差。对此，从改变其线型分子结构入手，通过引入一种单体形成梳形聚合物使得整个分子链的刚性和伸展性增加,从而达到提高聚合物水溶液的耐盐性能的目的。五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路1、研究内容：(1)新型单体的研制。离子型含有长链侧基的新型单体，由于侧链同时带亲油基和亲水基，亲油基团和亲水基团的相互排斥和亲水基团之间的相互排斥，使得分子内和分子间的卷曲，缠结减少。高分子链在水溶液之中排列成梳子形状。(2)梳形聚合物的合成技术研究。利用筛选出来的功能单体与丙烯酸、丙烯酰胺采用反相微乳液聚合法共聚。(3)梳形聚合物的最佳弱控制
18、聚合条件研究。主要研究丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）和功能单体B的质量比、引发剂浓度、单体浓度以及聚合温度对合成聚合物特性粘数、结构和分子量的影响(4)梳形聚合物的结构表征技术研究。采用红外光谱对聚合物的结构进行表征，判定所研制的聚合物是否是目标聚合物结构。(5)梳形聚合物基本理化性能指标研究。主要包括固含量、相对分子质量、水溶液粘度、耐温抗盐性能等的研究。2、研究重点：(1)单体的筛选或新型单体的研制。(2)梳形聚合物的合成技术研究。(3)梳形聚合物的结构表征技术研究。3、解决思路：(1)利用实验室条件首先制得具有长亲水链结构的新型功能单体B；(2)将
22、指导老师：长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见学生姓名专业班级毕业论文(设计)题目指导教师职称评审日期评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评审意见：指导教师签名：
23、评定成绩（百分制）：_______分III长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语学生姓名专业班级毕业论文(设计)题目评阅教师职称评阅日期评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名：
26、性能，使得解决聚合物在耐温抗盐性能上存在的问题成为可能，因此具有重大的研究价值。本文通过反相微乳液聚合法采用过硫酸铵（(NH4)2S2O8）和亚硫酸氢钠（NaHSO3）氧化还原体系引发丙烯酰胺、丙烯酸和单体B水溶液进行三元共聚，以获得具有一定耐温抗盐性能的梳形聚合物。考察了聚合反应中单体B含量对聚合物特性粘数的影响。通过实验，确定了获得该聚合物的适当工艺参数，并对聚合物进行了结构分析和性能评价。实验结果表明：（1）获得梳形聚合物的适当工艺参数：单体总浓度为40%，引发剂加量为0.15%，反应温度为40℃，单体B含量为17%及pH值为7-8；（2）从红外光谱测试结果中可以看出实验室研制的共聚物是
27、梳形聚合物的结构；（3）共聚物具有一定的耐温抗盐性，在清水和盐水中均有剪切变稠的特性，制得的微乳液体系水溶性和稳定性均较好。（4）共聚物特性粘数为5.96dl/g、分子量为236万。[关键词]梳形聚合物；反相微乳液聚合；氧化还原引发剂；水溶性共聚物；溶液性质；结构表征StudyonInverseMicroemulsionPolymerizationofCombPolymerStudent：ChengfangpetroluemengineeringcollegeInstructor：Liuweihongpetroluemengin
28、eeringcollegeAbstract:Thelimitationofwatersolublepolymer’sapplyinginthereservoirwhichhasahightemperatureandhighsaltmadetheresearchofthepolymerwhichisdurothermicandsalt-resistingbecomefocusofconcernbothathomeandabroad.Thecombpolymerhasmanyexcellentper
29、formancesbecauseofitsuniquemolecularstructurewhichmadeitpossibletosolvetheproblemontemperatureandsaltresistance.Soitisvaluableforthestudyofthiskindofpolymer.Thesynthesisoftricopolymersused(NH4)2S2O8andNaHSO3redoxsystembyinitiatedacrylamide,acrylicacidan
30、dmonomerBinaqueoussolutionisstudied,andacombshapedpolymerwhichcanberesistanttemperatureandsalt-resistantinsomedegreewasobtained.ThroughtheexperimentswestudiedthemassratioofAM,AAandmonomerBfunctionsvalueonthesyntheticpolymer-viscosity,andidentifiedtheo
31、ptimalexperimentalconditionsofsynthesizedthiskindofpolymer.Wealsoanalyzedthestructureandperformanceevaluationofthepolymer.Theresultsshowthat:(1)Wedeterminedtheoptimalprocessparametersofthepolymerizationthroughtheexperiment:thetotalconcentrationofmonomeris40%,
32、thecontentofmonomerBis17%,thedosageofinitiator0.15%,thereactiontemperatureis40℃andpHvalueequalto7to8;(2)WecanseethatthecopolymerinthelaboratoryisthetargetofthestructureofthecombshapedpolymerfromtheIRtestresults;(3)Itshowsthatthecopolymerwegotcan
33、beresistanttemperatureandsalt-resistantinsomedegree,what’smore,ithasagoodshearthickeningpropertiesinbothclearandsaltwatersolution,inaddition,themicroemulsionsystemhasagoodwater-solubilityandstability.(4)Theintrinsicviscosityofthecopolymeris5.96dl/g,andthem
34、olecularweightisabout2,360,000.Keywords:combpolymer;inversemicroemulsionpolymerization;redoxinitiator;watersolublecopolymer;solutionproperties;structurecharacteristics前言前言我国油藏类型繁多，沉积环境各不相同，储层物性特点各异，油藏温度有高有低，原油性质千差万别，油藏水性千变万化。这些特点使我国的提高采收率技术面临严重挑战。其中，最突出的问题在于水溶性聚合物在高温高盐
35、油藏中的不适应。例如，中原油田、胜利油田、大港油田、江汉油田的“高温”、“高盐”储层，使得常规水溶性聚合物的应用受到严格的限制。而解决的途径之一就是研究能够耐温抗盐的聚合物[1-4]。经过十来年的科技攻关，在聚合物研究领域取得了突破性的进展，成功研制了新型“耐温”、“抗盐”、“抗剪切”的水溶性聚合物，使聚合物驱和复合化学驱的应用范围大大拓宽，从而使得该聚合物在高温和高盐油田的大规模应用成为可能[5-6]。聚合物驱是在注入水中加入少量水溶性高分子聚合物，通过增加水相粘度和降低水相渗透率来改善流度比、提高波及系数，从而提高原油采收率。当油藏的非均质性比较严重或水驱流度比较高时，聚合物驱可以取得
36、明显效果。由于聚合物驱油技术在三次采油中扮演着重要的角色，因此多年来，国内外许多研究者一直都在致力于聚合物驱油机理的研究。对于现有的耐温抗盐聚合物产品对储层状况和水质条件有很强的针对性，即缺乏具有广泛适用性的耐温抗盐聚合物。本文涉及新型聚合物的合成与结构分析，聚合物的性能表征，具有重要的理论探讨意义；本文所合成的聚合物和性能研究结果可直接作为原始资料应用于原油采收率的提高，而由此产生的新的技术具有重大的应用价值。第27页（共28页）概述1概述1.1本文研究的目的和意义随着社会经济的发展，人们对石油的需求量越来越大，而石油作为不可再生资源，其储量随着人们的开采不断
37、减少。如按常规采油技术只能采出地层储量的30%～50%的原油，即剩余大量的原油无法采出，从而使得开采年限受到限制。因此，提高原油采收率已成为石油开采研究的重大课题，也是急需研究的课题。三次采油技术是中国近十年来发展起来的一项高新技术,它的推广应用对提高原油采收率、稳定老油田原油产量起到了重要的作用[7]。结合我国油田大多数是陆相沉积油田,油藏的非均质性较大,水驱流度比较高的特点,化学驱成为目前我国强化采油的主要手段，其中聚合物驱以其操作方便,原料易得,成本较低,并可与调整油水剖面相结合,在化学驱中技术比较成熟,效果优异而倍受青睐[8]。然而在高温高盐油藏中聚合物驱油技术的应
40、聚丙烯酰胺（HPAM）；（2）生物聚合物黄原胶（XG），其中尤以HPAM的应用居多[1]。但对于目前三次采油现场存在的高温、高矿化度的具体情况以及油田实际应用中存在的污水经过简单处理后用于配注聚合物溶液驱油效率下降等问题，HPAM和XG两种产品都存在自身性能的不足，严重制约了聚合物驱油与三元复合驱技术的推广和应用。其中，聚丙烯酰胺抗温抗盐性能较差，不仅不适用于高温高盐油藏，就是在低温高盐油藏条件下，也因为其增稠能力下降，而使三次采油基本无经济效益。黄原胶热稳定性和生物稳定性相对较差,易发生降解从而堵塞油层,且成本较高,因此,也不适用于高温高盐油藏。两者对比见表1。表1聚丙烯酰胺和黄
41、原胶性能比较表名称粘度剪切稳定性抗盐性抗温性成本聚丙烯酰胺高差一般适用范围广低黄原胶高好好适用温度低高为了克服以上聚合物的缺陷，人们已做了大量研究工作。美国专利4304902[9]披露了带长链环氧化物的氧化乙炔共聚物，但是该方法需高浓度（1%）才能增稠，且需加表面活性剂助溶。美国专利4814096[10]披露了丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸十二酯共聚物（即疏水缔合聚合物）具有耐温耐盐抗剪切的特性。该方法的缺点是甲基丙烯酸十二酯是水不溶的，进行共聚时，必须添加大量的表面活性剂，这一方面造成共聚物的成本高，另一方面也很难得到
42、高分子量的共聚物，致使增稠水介质的能力差，大大增大了应用的成本，限制了其推广。1.3梳形聚合物的研究进展三次采油技术已成为我国提高原油采收率的主要措施之一，目前三次采油用聚合物主要是聚丙烯酰胺及其改性产物。因其存在一定的缺陷，现对提高聚合物耐温抗盐性能的研究主要从两个方面展开：一是合成具有耐温抗盐结构单元的非缔合型丙烯酰胺类聚合物,二是合成具有特殊相互作用的聚合物驱油剂[8]。通过文献调研，我们认为国内外已研制出的耐温抗盐单体均太昂贵，只能少量采用；抗盐聚合物的研制主攻方向应在借鉴、反思多元组合型共聚物研制的思路基础上进行大胆创新。通过对生物聚合物虽具有较低相对分子质量但增粘能
43、力和抗盐能力却较强机理的分析，我们认为采用仿照生物聚合物的分子结构来设计合成抗盐聚合物的结构是有发展前景的。也就是说增大聚合物分子链的刚性和分子结构的规整性，使得聚合物分子链卷曲困难，分子链旋转的水力学半径增大，从而大大提高了其增粘抗盐能力。梳形聚合物的研究只有十多年的历史，研制的主要目标是想解决高分子表面活性剂由于分子量高、分子内及分子间易于相互缠结、不易在表/界面上排列、难以在表/界面上吸附等问题。在高分子化学中按结构分类的方法，梳形聚合物属接枝共聚物范畴，但它们与一般接枝共聚物在分子精细结构方面有明显的区别：梳形聚合物分子中所有侧链（梳齿）等长且短于主链；梳形聚合物的接枝密度远高于一
44、般接枝共聚物；梳形聚合物分子中每个重复单元上均带有一个或两个接枝链。梳形聚合物的分子有很高的自组装性能，分子间排列有序性也较高，因而此类材料性能优异。经过大量文献调研可知，目前所研制的新型水溶性聚合物可归纳为六类：两性聚合物、耐温抗盐单体、疏水缔合聚合物、复合型聚合物、共混聚合物、梳形聚合物。通过对这些聚合物的抗温抗盐机理的分析与研究，梳形聚合物由于其特异的一级分子结构，致使其在本体或溶液中具有许多特异的、优良的性能。且梳形聚合物具有较高粘弹性，在相同的驱替条件下可获得较高驱油效率，可用于高矿化度油藏的化学驱和调剖堵水。现已研制出的新型梳形聚合物具有较好的抗温抗盐能力和良好的剪切稳定性。用
45、于聚合物驱时可直接用油田污水配制，节约了大量宝贵的淡水资源；用于复合驱时则可大大降低驱油剂费用，提高复合驱的经济效益，满足高温高盐油藏的需要，具有很好的推广应用价值[11-15]，并有望成为新一代油田三次采油用驱油剂。梳形聚合物的研制思路是在高分子的侧链同时带亲油基团和亲水基团，由于亲油基团和亲水基团的相互排斥，使得分子内和分子间的卷曲、缠结减少，高分子链在水溶液中排列成梳子形状，因此，将梳形聚合物用于油田三次采油，具有解决聚合物抗盐问题的可行性[9]。（图1）图1梳形聚合物在淡水和盐水中的分子构象变化示意图图1耐温抗盐聚合物在淡水和盐水中的分子构象变化示意图它们
46、通常是一类高分子液晶或类晶聚合物，在超强纤维、光学透镜、高强度膜分离材料及透明涂层、聚合物驱油等方面有重要用途。近年来，经过科学家的不断创新，许多合成梳形聚合物新方法的发现促进了梳形聚合物的广泛应用。利用环烯烃的活性开环歧化聚合反应和由中国旅美学者王景山等首先发明的原子转移自由基聚合及与其它活性聚合反应联用，可以设计、合成各种性能优异、结构规整的梳形聚合物，这是高分子合成化学领域中近年来出色的研究工作之一，以期为我国在21世纪研究、开发优异性能的新材料做出贡献。1.4反相微乳液聚合二十世纪80年代在反相乳液聚合的基础上，发展了反相微乳液聚合方法。反相微乳液聚合现已成为乳液聚合的一个
47、重要分支[17,20-21]。为了便于储存与使用，目前人们通常把这类聚合物制成油包水型的乳液（胶乳），它可以在用水稀释时迅速溶在水中。但采用一般反相乳液聚合方法仍存在胶乳不稳定而易有聚合物絮沉、凝胶和粒子大小分布过宽等问题。在反相微乳液中进行的这类单体的聚合可以从根本上解决上述问题[16]。1.4.1反相微乳液聚合的特点反相微乳液聚合是借助于W/O型乳化剂的作用，在热稳定体系下将水溶性单体乳化于非水介质中进行聚合得到高度稳定、清澈或透明、粒径很小、各向同性的微胶乳的过程。与一般乳液聚合相比，主要有以下特点[16-18,23]：（1）微胶乳粒子的粒径很小（8nm～80n
48、m），粒径分布窄；（2）反应速度很快，转化率高；（3）产物相对分子质量分布窄；（4）微胶乳粘度很低；（5）具有高度的稳定性。1.4.2反相微乳液聚合体系的研究反相微乳液聚合体系由水溶性单体、水、有机溶剂、W/O型乳化剂、引发剂五种组分组成。水溶性单体可以是非离子型，如丙烯酰胺(AM)；阴离子型，如丙烯酸钠(SA)；阳离子型，如2－甲基－丙烯酰氧乙基－三甲基氯化铵（DMMC）。有机溶剂一般采用异链烷烃（IsoParM）、白油和甲苯等芳烃。乳化剂则一般选择非离子型（如山梨醇酯类）复合使用，也常采用双（2－乙基己酯）磺酸钠（AOT）；反相微乳液中，乳化剂用量常达
49、10％～20％，而常规乳液聚合中，乳化剂用量为2％～4％。引发剂既可以用油溶性引发剂，如偶氮二异丁腈（AIBN）、过氧化苯甲酰（BPO），也可用水溶性引发剂，如过硫酸钾（KPS），还可用光引发等其他引发方式。[16,26-27]1.4.3反相微乳液聚合机理反相微乳液聚合，主要是研究丙烯酰胺（AM）的聚合及AM与丙烯酸钠等的共聚。Candau通过大量试验得到如下结论[23]：（1）反应体系中AM的加入，增大了体系相图中微乳液稳定区域，微乳液中，AM分子部分处于界面层中，起着助表面活性剂的作用；（2）聚合反应在微乳液滴内部进行，粒子成核贯穿于整个聚合过程，粒子增长主要是由粒子
50、间的碰撞或未聚合粒子中的单体的扩散；（3）聚合后反相微胶乳粒子细小、均一、高度稳定，在每个胶束中平均有一条高分子链；（4）终止机理随聚合体系的不同呈现不同的规律。他们提出的反相微乳液聚合机理如下[23]：（a）反应开始后，初级自由基生成，并进入一些微乳液滴中；（b）形成的胶粒由邻近的微乳液滴提供单体；（c）在微乳液滴间实现快速平衡，生成均匀、且不断减小的液滴；（d）在反应过程中，自由基不断生成，并进入未引发的液滴中引发。同时，旧的聚合物自由基终止；（e）这一过程不断重复，直到反应完毕，仅剩下乳胶粒和未反应的胶粒。上述过程如图2所示[16,19]：
51、图2AM的反相微乳液聚合的成核机理示意图Barton领导的小组在研究BPO引发的以甲苯为介质的AM反相微乳液聚合时，针对BPO引发剂给出的AM反相微乳液聚合机理如图3所示[23]：图3反相乳聚合粒子成核与增长机理示意图关于成核后粒子的增长可能存在两种机理：胶束碰撞机理和单体扩散机理，如图4所示[23]。未成核的溶胀胶束或微液滴作为单体仓库，不断为成核粒子提供原料。图4反相微乳液聚合粒子增长机理示意图李晓等人通过对以辛烷为介质的AM反相微乳液聚合的研究，提出AM反相微乳液聚合的物理模式如图5所示[22]：图5AM反相微乳液聚合过程简易模式图
52、聚合前，整个反相微乳液体系由分散于油相的微乳液滴构成，微乳液滴内包含了绝大部分的水、AM和乳化剂。仅有微量水，AM及少量乳化剂溶于油相。反应开始后，油溶性引发剂在油相中分解形成初级自由基，初级自由基引发油相中的微量单体。生成齐聚物自由基后，被液滴吸附成核，并在界面层中进行链增长，未成核液滴作为单体仓库通过扩散向活性粒子输送单体，活性粒子亦可通过与微液滴的碰撞、融合获取单体，活性链向乳化剂及单体的链转移则使链增长终止。单体自由基可发生解吸，解吸后在油相中增长，生成的齐聚物自由基可再吸附。此外，活性粒子吸附第二个自由基，或与其他活性粒子碰撞、融合，亦会使增长链发生终止。1.5本文主要研究内容
53、（1）新型单体的研制。离子型含有长链侧基的新型单体，由于侧链同时带亲油基和亲水基，亲油基团和亲水基团的相互排斥和亲水基团之间的相互排斥，使得分子内和分子间的卷曲，缠结减少。高分子链在水溶液之中排列成梳子形状。（2）梳形聚合物的合成技术研究。利用筛选出来的功能单体与丙烯酸、丙烯酰胺采用反相微乳液聚合法共聚。（3）梳形聚合物的最佳聚合反应条件研究。主要研究丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）和功能单体B的质量比、引发剂浓度、单体浓度以及聚合温度对合成聚合物特性粘数、结构和分子量的影响（4）梳形聚合物的结构表征技术研究。采用红外光谱对聚合物的结构进行表征，判定所研制的聚合物是否是目标聚合
54、物结构。（5）梳形聚合物基本理化性能指标研究。主要包括固含量、相对分子质量、水溶液粘度、耐温抗盐性能等的研究。实验部分2实验部分2.1原料及仪器2.1.1实验原料实验中所用原料如表2中所示。表2实验原料名称规格生产厂家10-羟基葵酸分析纯营口天元实业精细化工有限公司无水乙醇分析纯安徽安特生物有限公司氯丙烯化学纯国药集团化学试剂有限公司丙烯酰胺（AM）分析纯天津市光复精细化工研究所丙烯酸（AA）分析纯天津市光复精细化工研究所
55、过硫酸铵分析纯武汉市江北化学试剂有限责任公司亚硫酸氢钠分析纯武汉市江北化学试剂有限责任公司乙二胺四乙酸（EDTA）分析纯武汉市江北化学试剂有限责任公司NaOH分析纯天津福晨化学试剂厂NaCl分析纯成都金山化学试剂有限公司癸烷化学纯天津市光复精细化工研究所2810工业品实验室自制2.1.2实验仪器实验涉及到的仪器除下表3所示之外，还有250mL三颈烧瓶、氮气瓶、秒表、吸耳球、滴液漏斗、不同规格的容量瓶、移液管、烧杯、量筒和玻璃棒若干等。表3实验仪器名称型号生产厂家精密电子天平J
56、A2103N上海锦屏仪表有限公司电动搅拌仪JJ-1江苏省金坛市荣华仪器有限公司超级恒温水浴槽CS501上海锦屏仪表有限公司乌氏粘度计4-0.6上海申立玻璃仪器有限公司粘度仪(计)DV-III+美国Brookfield公司电热鼓风干燥箱FN101-2长沙仪器仪表厂FT-IR傅立叶变换红外光谱仪AVATAR-360型美国Nicolet公司2.2聚合物的合成综合以上文献调研分析和高分子化学理论，我们在分子设计时引入一种功能型单体，通过这种功能单体的作用来改善聚合物的耐温抗盐性。本文首先以氯丙烯、10-羟基癸酸和
57、氢氧化钠的醚化反应制备了10-丙烯氧基癸酸钠功能单体（单体B）。该单体一端是可以开键聚合的丙烯基，另一端是羧钠基，它们中间有一段含9个碳原子的烷烃链，以醚氧原子相连。然后以丙烯酰胺（AM）为主单体，单体B为功能单体再加上丙烯酸（AA）进行三元共聚，采用反相微乳液聚合法合成了聚合物。2.2.1单体B的制备功能单体B的制备方法是：将125份的10-羟基癸酸，溶于150份乙醇中再加入50份氯丙烯，加热回流并滴加苛性钠的浓溶液，蒸馏除去乙醇和水即得单体B。制备反应反应方程式为[24]：（1）2.2.2聚合物的制备本文采用反相微乳液聚合法制备聚合物，它为水溶性单体提供了具有高
59、AM单体B配制成水相溶液搅拌加热共聚反应反应终止2810癸烷加溶液调节pH值通入N2充分混合后加入引发剂AA最终产物配制油相图6共聚物合成工艺流程1.配水相：用电子天平（精确到0.0001g）准确称取一定量的丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）和单体B（实验室自制）放入干燥烧杯中，加蒸馏水配成水溶液，加入一定量的EDTA，然后用一定量的氢氧化钠溶液中和至一定的PH值。2.配油相：称取一定量的2810以及K溶剂（癸烷），并转入三口烧瓶中，持续搅拌并通入N2气。
60、3.形成反相微乳液：在30℃恒温下将配制好的水相溶液在30分钟内滴加到油相溶液中，持续搅拌并通氮气脱氧。20分钟后，加入一定量的亚硫酸氢钠-过硫酸铵复合引发剂。4.反应：将3得到的体系置于40℃的恒温水浴中反应5小时即得产品。整个实验过程在配有可控硅恒温水浴槽，JJ-1精密增力电动搅拌器的装置中完成的，实验装置如图7。铁架台JJ-1精密增力电动搅拌器氮气可控硅恒温水浴槽图7实验装置结构示意图2.3合成共聚物特性粘数的测定聚合物具有高效增粘性，其中最主要的原因是具有很高的分子量。当高分子聚合物溶于水中形成溶液时，
61、溶液的粘度往往大于水的粘度，通常用特性粘数来表示聚合物分子对溶液粘度的贡献。特性粘数是聚合物浓度趋近于零时比浓粘度的极限值，是表示单位聚合物分子在溶液中所占流体力学体积的相对大小，也是度量聚合物分子尺寸的一个重要参数。因此，测定聚合物的特性粘数对于评价聚合物在盐水中的增粘性能及分子尺寸有着非常重要的意义。2.3.1基本原理高分子稀溶液的粘度主要反应了液体分子之间因流动或相对运动所产生的内摩擦阻力。内摩擦阻力越大，表现出来的粘度就越大，且与高分子的结构、溶液的浓度、溶剂的性质、温度以及压力等因素有关。对于高分子进入溶液后所引起的液体粘度的变化，一般采用下列有关的粘度量进行描述。
62、（1）相对粘度ηr：若纯溶剂的粘度为η0，同温度下溶液的粘度为η，则ηr=η/η0。相对粘度随着溶液浓度的增加而增加。对于低剪切速率下的高分子溶液，其值一般实验部分大于1。（2）增比粘度ηsp：相对溶剂来说溶液粘度增加的分数，也是一个无因次的量，与溶液的浓度有关。（3）（3）特性粘度[η]：其定义为比浓粘度ηsp/c或对数粘度lnηr/c在无限稀释时的外推值，即（4）其值与浓度无关，量纲是浓度的倒数。表示单位聚合物分子在溶液中所占流体力学体积
63、的相对大小，也是度量聚合物分子尺寸的一个重要参数[2]。聚合物的特性粘数对于评价聚合物的增粘性能有着非常重要的意义。2.3.2一点法测定特性粘数[η]所谓一点法，即只需在一个浓度下，测定一个粘度数值便可算出聚合物分子量的方法。在较低的浓度范围内，聚合物比浓粘度和比浓对数粘度与其浓度成线性关系，服从Huggins方程及Kraemer方程[25]：（5）（6）图8乌氏粘度计大量实验研究证明，当聚合物溶解在良溶剂中时，k＋β＝1/2。以（5）减去（6）可得：