疏水改性聚丙烯酰胺（本實驗室合成，分子量為 1.25X 106,由丙烯酰胺、丙烯酸鈉和疏水側鏈長度為 C18的陽離子型疏水單體通過自由基聚合而成，其合 成、純化和表征見文獻[2])聚丙烯酰胺（本實驗室合 成，分子量為3.⑴X 105,合成及表征見文獻[2])次氯 酸鈉(分析純)，冰醋酸(分析純，重慶化學試劑廠）粘 土 (主要成分為高嶺土，除有機物、粗砂后加碳酸鈉將 其處理為鈉高嶺土 )。

1.2疏水改性聚丙烯酰胺在粘土表面吸附機理的研究實驗儀器

721型分光光度計（四川儀表九廠);HZS — H恒溫 水浴振蕩器（哈爾濱東聯電子技術開發有限公司， ±0.1 °C);高速冷凍離心機GL21 (湖南儀器儀表總廠 離心機廠）真空干燥箱（Z(—B2A型，上海市實驗儀 器總廠);HJ — 6多頭磁力加熱攪拌器(金壇市富華電 器有限公司）電子天平(精度0.0001 g上海天平儀器 廠)。

1.3實驗方法 1.3.1標準曲線的測定

參照文獻[3]報道的方法，取一定濃度的HMPAM 溶液2 ml于錐形瓶中，然后按HMPAM :CH3COOH :Na- C1O = 1 :2 :2的比例，加入濃度為5 mol/l的醋酸溶液和 1.31%(w)的次氯酸鈉溶液，搖勻。待沉淀反應完成 后，溶液產生渾濁，用721型分光光度計，在波長為470 nm處測定一系列濃度聚合物溶液的吸光度[4]，用直線

作為一種新型水溶性聚合物材料，疏水改性聚丙 烯酰胺(HMPAM)在過去20多年中受到極大關注。這 種聚合物是通過在常規的水溶性聚合物主鏈上引入少 量疏水基團而形成的。由于疏水締合是以非共價鍵的 形式存在，因而在剪切力作用下極易拆散，溶液表現出 剪切稀釋能力;但當剪切力降低或撤去時，疏水締合又 重新形成，溶液粘度得到恢復。這種粘度隨剪切力作 用表現出的可逆特性使這種聚合物具有一定抗剪切能 力。HMPAM的這些獨特性能使其在涂料、顏料、化妝 品、食品等眾多領域特別是在石油開采中具有較大的 應用潛力，因為HMPAM的這些特性能克服傳統的高 分子量聚丙烯酰胺（PAM )或部分水解聚丙烯酰胺 (PAM )具有的抗鹽、抗溫和抗剪切性能差的缺陷，從 而成為一類具有良好前景的油氣開采用水溶性聚合 物：1]。由于丙烯酰胺具有價格低廉、聚合能力強、水溶 性好等優點，因此對具有油氣開采應用價值的HMPAM 的研究常常是以丙烯酰胺為主體即通過膠束聚合等 方法在常規的PAM或HPAM的親水主鏈上引入極少 量(一般低于2%(x)2 )疏水側基而形成疏水改性聚 丙烯酰胺(麗PAM)。HMPAM的合成、表征及溶液流 變性研究已有較多報道，但對于其在固一液界面特別 是在粘土表面的吸附行為則報道較少，而在粘土表面 的吸附行為正好是水溶性聚合物用于油氣開采必不可 少的研究內容。

本文利用濁度法對HMPAM和常規聚丙烯酰胺在 粘土表面的吸附行為進行了初步探索，對其吸附機理 進行了分析。 

 

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聚合物濃度，mg/1

圖2 PAM與HMPAM的吸附等溫線對比

 

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方程擬合，即得標準曲線。PAM的標準曲線按同樣方 法繪制。

1.3.2吸附等溫線的測定

準確稱取質量為0. 2000 g的粘土放在錐形瓶中， 再加入5 ml蒸餾水，疏水改性聚丙烯酰胺在粘土表面吸附機理的研究，讓其在室溫下水化24 h將預先 配制好的聚合物溶液，加到己經充分水化的粘土中，然 后每隔一段時間輕輕搖動一次，使其充分吸附。達到 吸附平衡(時間為24匕）后[51，取出錐形瓶在高速冷凍 離心機中以10 000 i/ min的速度離心10 min。準確移 取一定量的上層清液，用濁度法測定其吸光度。而后 從工作曲線上查出相應的濃度，由移取清液的量計算 出吸附體系中聚合物的剩余濃度，即平衡濃度。由初 始濃度、剩余濃度、溶液總體積按公式（1)計算出聚合 物在粘土表面的吸附量，繼而繪制出其吸附等溫線。 所有實驗均在在室溫下進行。

A= (C0- C) V/ 1000M(1)

式中：：為吸附量，mg/g; V為吸附的溶液體積，ml; M 為吸附粘土的質量，g; C〇為初始濃度，mg^;C 為剩余濃度，mg/1-

2結果與討論

2.1聚合物的標準工作曲線

圖1是根據濁度法測定的HMPAM和PAM的標準

工作曲線。

 

聚合物濃度.IT1B/I

圖1 PAM與HMPAM的標準工作曲線

從圖1可以看出PAM和HMPAM在0 ~ 450 mg/1

的濃度范圍內，其濃度是和吸光度成線性關系的。它 們的擬合范圍和相關系數如表1。

表1 PAM與HMPAM的標準線性方程

聚合物擬合公式擬合區間，mg/ l相關系數(R2)

PAMY = 0. 0008X0 ~ 5000. 9929

HMPAMY = 0. 0022X0 ~ 5000. 9595

由表1我們可以看出這些疏水改性聚合物濃度標 準曲線的相關系數很好。疏水改性聚丙烯酰胺在粘土表面吸附機理的研究，但同時我們也看到它們的適 用范圍在500 mg/1之內。為了能夠測出HMPAM的高 濃度值，我們采用稀釋法。其具體做法為:將待測HM- PAM溶液用蒸餾水稀釋兩倍，然后測出稀釋液的吸光 度值，再在對應的標準曲線上查出稀釋液的濃度，用稀 釋液濃度值乘以2就得到HMPAM的濃度值。

2.2疏水締合聚丙烯酰胺在粘土表面的吸附等溫線

圖2是HMPAM和PAM在粘土表面的吸附行為對 比。

 

 

實驗發現在所研究的濃度范圍內，PAM表現出十 分經典的吸附行為，吸附量先隨著聚合物濃度的増大 而急劇増加，在聚合物濃度高于220m^l時，出現一個 平臺區，這表明PAM在粘土表面的吸附己達到飽和。 而HMPAM在粘土表面的吸附行為則明顯不同，其吸 附量隨著濃度的増加而持續増加，無明顯“平臺區”。 這種實驗結果與Aigilliei•等人的報道1 6完全一致。與 這兩種吸附行為相對應的聚合物構象變化示于圖3和 圖4。

一般認為PAM在粘土表面的吸附層是由鏈、環、 尾三部分組成的[7’8,且它的吸附是“單層”吸附，當 PAM濃度比較低時，其吸附量隨著平衡濃度的増加而 増加。當PAM的濃度足夠大時，它在粘土表面的吸附 達到飽和，這從平臺區的出現可以得到佐證。這一點 與文獻報道[9]是完全吻合的。顯然，在其他條件都相 同的情況下，HMPAM與PAM吸附行為的差異來源于 它們結構上的差異。而這種結構上的差異僅僅體現在 前者的分子結構中引入了少量疏水基團。HMPAM也 是聚合物的一種，因而它在粘土表面的吸附層也是由 鏈、環、尾三部分組成的。與PAM相比，只是多了疏水 基的作用而己。對HMPAM而言，在平衡濃度小于220 mg/l時其吸附等溫線的形狀是與相同條件下PAM的 吸附等溫線形狀是非常相似的。這說明HMPAM在低 濃度下，其疏水鏈是不與粘土表面相互作用的（即使有 也是非常微弱的）當HMPAM的平衡濃度大于310 mg/l時，疏水改性聚丙烯酰胺在粘土表面吸附機理的研究，從圖2可以看出，PAM的吸附量仍然變化不 大。但是HMPAM的吸附量卻隨HMPAM濃度的増大 而急劇増加。這說明HMPAM鏈上的疏水基在其吸附 過程中發揮了一定的作用。如圖3所示，PAM在粘土 表面吸附時，盡管每一個PAM分子鏈不是完全與粘土 表面接觸的，但至少有一部分是與粘土表面接觸的。 與此相反，HMPAM在粘土表面吸附時，由于疏水基的 存在，因而HMPAM在水溶液中呈相對“收縮”的構型 (圖4)。有一部分HMPAM鏈是不與粘土表面直接接 觸的，而是通過疏水基的締合作用而間接地吸附在粘 土表面上，從而形成了多分子層吸附。