抗溫改性羧甲基纖維素的制備研究.pdf

1、羧甲基纖維素(CMC)是最重要的纖維素醚之一，它是以天然纖維素(漿粕)為基本原料，經(jīng)過(guò)堿化、醚化反應(yīng)而生成的，原料為綠色產(chǎn)品有很高的市場(chǎng)價(jià)值。羧甲基纖維素具有增稠、懸浮、分散和降濾失等性能，已被廣泛應(yīng)用于石油鉆井液中。但是，隨著石油勘探領(lǐng)域的擴(kuò)大和鉆井深度的增加，高粘、中粘和低粘等普通CMC溶液在140℃、12h密閉高溫實(shí)驗(yàn)后其粘度損失率均大于90％，進(jìn)一步提高CMC的抗高溫性能成為了纖維素醚類大分子新的研究?jī)?nèi)容。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)

2、交聯(lián)也是纖維素及其衍生物功能化改性的方便途徑之一。采用適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑，并控制交聯(lián)度，可顯著提高纖維素的抗溫性能，在不破壞其活性的前提下提高產(chǎn)品的物性。 本文在總結(jié)大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，研究了不同交聯(lián)劑與羧甲基纖維素交聯(lián)改性后的的抗溫性能，包括水溶性密胺樹(shù)脂、戊二醛、對(duì)二氯芐、水溶性酚醛樹(shù)脂和三氯乙醛等。交聯(lián)產(chǎn)品經(jīng)140℃、12h密閉高溫實(shí)驗(yàn)比較，水溶性酚醛樹(shù)脂改性的羧甲基纖維素具有較好的抗溫性能，粘度損失率3.7％。研究了羧甲

3、基纖維素和水溶性酚醛樹(shù)脂的交聯(lián)縮合動(dòng)力學(xué)的測(cè)試方法并得到了該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。因?yàn)樗苄苑尤?shù)脂是多種活性中間體的混合物，羧甲基纖維素是受羧甲基取代度和聚合度影響的大分子，兩者的交聯(lián)縮合反應(yīng)可以同時(shí)發(fā)生在多點(diǎn)、多分子之間，動(dòng)力學(xué)研究較為復(fù)雜，所以本文分別采用Borchardt-Daniels模型和Kissinger模型方法，根據(jù)差示掃描量熱儀(DSC)測(cè)定不同升溫速率下的羧甲基纖維素和水溶性酚醛樹(shù)脂交聯(lián)縮合反應(yīng)的熱流曲線數(shù)據(jù)，計(jì)算得到反

4、應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。利用非等溫單一掃瞄速率法的Borchardt-Daniels模型得到的動(dòng)力學(xué)參數(shù)為：反應(yīng)級(jí)數(shù)n 1.05，反應(yīng)活化能E 93.86kJ/mol，指前因子lnA16.23。采用非等溫多加熱掃描速率法的Kissinger模型計(jì)算得到的動(dòng)力學(xué)參數(shù)為：反應(yīng)級(jí)數(shù)n 1.04，反應(yīng)活化能E94.37kJ/mol，指前因子lnA15.96。三個(gè)熱力學(xué)參數(shù)值分別相差0.55％、1.71％和1.14％，證明兩種模型計(jì)算結(jié)果較一致。水溶性酚醛