接枝締合丙烯酰胺共聚物與表面活性劑的相互作用研究.pdf

1、本文主要研究一種接枝締合型丙烯酰胺共聚物(PAAV)與五種不同分子結(jié)構(gòu)的表面活性劑間的相互作用機(jī)理,五種典型表面活性劑分別為十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP—10)以及十二烷基二甲基胺乙內(nèi)酯(BS-12)。研究了溫度、鹽濃度、剪切速率以及共聚物濃度對溶液表觀粘度和對復(fù)合鹽水溶液表、界面張力的影響,結(jié)果表明,聚合物PAAV由于很強(qiáng)的分子間締合作用,具有

2、較好的增粘性能、抗鹽性能、耐溫性能以及兩親性能。研究了純水和鹽水中五種表面活性劑濃度分別對聚合物溶液增粘性能的影響規(guī)律。并得到各表面活性劑與接枝締合共聚物復(fù)配的最佳濃度。研究并得到了聚表二元體系在純水中的流變規(guī)律,以及pH值對復(fù)合溶液表觀粘度的影響規(guī)律。研究了表面活性劑濃度對聚合物鹽水溶液表面張力和界面張力的影響規(guī)律,揭示出接枝締合共聚物與各表面活性劑的相互作用機(jī)理。
　　 在寬的NaCl濃度范圍內(nèi),PAAV顯示了較好的增粘能力

3、和兩次鹽增稠效應(yīng)。在5000 mg/L NaCl鹽水溶液中,0.20g/dL PAAV溶液粘度為693.9 mPa·s；當(dāng)NaCl濃度為30000 mg/L和90000 mg/L時(shí),溶液粘度分別為265.9 mPa·s和193 mPa·s。在20～80℃范圍內(nèi),0.20g/dL PAAV由于強(qiáng)的分子間締合作用,在5000 mg/L NaCl溶液中顯示了良好的耐溫性能和兩次熱增稠行為,且在25℃時(shí)溶液中粘度最高,為889.8 mPa·s;

4、高于45℃后,溶液粘度隨溫度升高緩慢下降,即使在80℃時(shí)共聚物鹽水中的溶液粘度仍然高達(dá)510.9 mPa·s。
　　 0.2g/dL PAAV在純水和鹽水溶液中,聚合物表觀粘度隨著SDS、SDBS、CTAB濃度的增加都是先急劇增大再減小,然后趨于平衡。在純水溶液中,溶液表觀粘度極值分別為3443 mPa·s、3521 mPa·s和2879 mPa·s,此時(shí)最佳增粘濃度為分別為2mmol/L、0.8 mmol/L和0.5 mmol

5、/L；在5000mg/L NaCl鹽水溶液中,溶液的粘度極值分別為869.3 mPa·s、905.1 mPa·s和1107.8 mPa·s,此時(shí)最佳增粘濃度為分別為1mmol/L、0.3 mmol/L和0.3 mmol/L。隨著BS-12濃度的增加,聚合物表觀粘度先增大后趨于平衡。當(dāng)BS-12濃度為1 mmol/L時(shí),0.2g/dL PAAV純水溶液表觀粘度為1036 mPa·s,鹽水溶液表觀粘度下降為753.5 mPa·s。隨著OP-

6、10濃度的增加,聚合物溶液表觀粘度先急劇降低,然后趨于-穩(wěn)定值。當(dāng)OP-10濃度為1 mmol/L時(shí),0.2 g/dL PAAV純水溶液表觀粘度為84 mPa·s；在鹽水溶液中,相同OP—10濃度時(shí),溶液表觀粘度為12 mPa·s。結(jié)果表明,OP-10增粘能力最弱。淡水中SDBS對復(fù)合溶液的增粘能力更強(qiáng),但鹽水中CTAB更強(qiáng)。
　　 從pH對復(fù)合溶液表觀粘度的影響規(guī)律看出:對于SDS或SDBS參與的復(fù)合溶液,在純水溶液中,加入鹽

7、酸時(shí),隨著pH值的降低,溶液粘度下降；當(dāng)加入堿時(shí),pH值在7～9時(shí),粘度下降。在鹽水溶液中,當(dāng)加入鹽酸時(shí),隨著pH值的降低,溶液粘度先增加再減?。划?dāng)加入堿時(shí),pH值在7～9時(shí),粘度下降。對于CTAB參與的復(fù)合溶液,在純水溶液中,變化趨勢同SDS,在鹽水溶液中,當(dāng)加入鹽酸時(shí),隨著pH值的降低,溶液粘度減小；當(dāng)加入堿時(shí),pH值在7～9時(shí),粘度下降。
　　 0.01g/dL PAAV在5000 mg/L NaCl鹽水溶液中,隨著表面活

8、性劑的濃度增加,PAAV溶液的表、界面張力的均先迅速降低,當(dāng)SDS、SDBS、CTAB、OP—10、BS-12濃度分別為8 mmol/L、1.2 mmol/L、0.8 mmol/L、0.08 mmol/L和7 mmol/L時(shí),表、界面張力趨于-穩(wěn)定最低值,對應(yīng)的最低表面張力值分別為28.2mN/m、26.2 mN/m、25.2 mN/m、37.4 mN/m、29.2 mN/m；對應(yīng)的最低界面張力值分別為1.01 mN/m、0.07mN/

9、m、0.011 mN/m、0.11 mN/m、4×10-4mN/m。
　　 PAAV鹽水溶液具有較好的表、界面活性。隨著聚合物濃度的增加,PAAV溶液的表、界面張力先迅速降低,當(dāng)聚合物濃度高于0.04 g/dL,后,聚合物水溶液的表、界面張力均趨向穩(wěn)定,分別為29.2 mN/m和3.5 mN/m。一定濃度的表面活性劑條件下,5000 mg/L NaCl鹽水溶液中,聚表二元復(fù)合溶液隨PAAV濃度的增加,表、界面張力先迅速降低,然后

10、均趨向穩(wěn)定,且都低于單獨(dú)的聚合物溶液。當(dāng)SDS、SDBS、CTAB、OP-10、BS-12濃度分別為1 mmol/L、0.3 mmol/L、0.3 mmol/L、0.03 mmol/L和1 mmol/L時(shí),所對應(yīng)的聚表二元復(fù)合鹽水溶液在PAAV達(dá)到一定濃度后,出現(xiàn)的最低表面張力值分別為27.1 mN/m、24.1 mN/m、22.5 mN/m、28.4 mN/m和26.4mN/m；出現(xiàn)的最低界面張力值分別為0.75 mN/m、0.42