聚合物驅油是一種提高石油采收率行之有效的方法，三次采油用水溶性聚合物主要是部分水解的 聚丙烯酰胺及其衍生物，鑒于三次采油中的油藏溫度高以及礦化度高的特點，要使驅油劑達到理想的效 果，聚合物必須具有很好的增粘能力和很強的耐溫抗鹽性及抗剪切能力[1，2]。但聚丙烯酰胺耐溫抗鹽性 能較差，在高溫時易水解，有鹽存在時粘度急劇下降，特別是在二價金屬離子存在下會使其產生沉淀而 失去粘度，不適合于高溫高鹽油藏，在低溫油藏條件下，也因其增稠能力下降，而使其應用受到限制。

水溶性疏水締合型聚合物是指聚合物親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團的一類水溶性聚合物， 疏水基團的摩爾分數一般在1% ~5%[3~5]。在疏水締合水溶性聚合物溶液中，由于離子基團的靜電相 互作用和疏水基團之間由于憎水作用而發生聚集，使大分子鏈產生分子內和分子間締合。在臨界締合 質量分數以上，形成分子間締合為主的超分子結構，增大了流體力學體積，故具有較好的增黏性。在鹽 溶液中，由于小分子電解質的加入增加了溶液極性,使疏水締合作用增強，表現出明顯的抗鹽性質。

膠束聚合是目前常用的制備疏水締合型水溶性聚合物的方法[6〃]，本工作采用甲基丙烯酸十八酯 作為疏水單體,利用膠束聚合的方法合成了 1種疏水締合型水溶性聚合物，并對共聚物溶液性質進行了 研究。

1實驗部分

1.1試劑和儀器

丙烯酰胺（AM)，江蘇南天科農化工有限公司，生物法生產，乙二胺四乙酸二鈉（EDTA)，分析純;甲 基丙烯酸十八酯(0M，浙江省巨化集團），純度為95%，未進一步處理;過硫酸胺(北京化工廠），分析純; 氯化鈉（北京化工廠），分析純;十二烷基硫酸鈉(SDS，上海凌峰化學試劑有限公司），化學純。Brookfield L VDV-M型程序流變儀（美國BrookfieW公司）；Nicolet NEXVS-360型FT-IR紅外光譜儀。

1.2共聚物的合成

在去離子水中溶解10 g的AM和0. 5 g的EDTA，加人3 g的SDS和0. 2 g的0M。將反應器置于恒 溫水浴中，通1^氣30 min后加人引發劑，恒溫50尤攪拌反應12 h。產物用丙酮沉淀提純，并反復洗滌 后在真空干燥器內烘干至恒量備用。

1.3分析測試

聚合物溶液的表觀粘度用程序流變儀，在恒溫30弋下測試。

共聚物溶液特性粘度[77]用烏式粘度計，以1 mol/L NaCl溶液作為溶劑，配制0.丨％的聚合物溶液以蒸餾水為溶劑，在(30 ±1) 下測定。共聚物的分子量參照文獻「81給出的聚丙烯酰胺的方程[n] 4.75 X1(T3<8 來計算。

紅外光譜表征，室溫下,將烘干的試樣在蒸餾水中溶解完全，涂膜，干燥。

2結果與討論 2.1共聚物的紅外光譜圖

共聚物的紅外譜圖如圖1所示。1 654 cm — 1處為酰胺的C=0伸縮振動峰,3 198和3 337cm-1處為 酰胺的N—H伸縮振動峰,1 419 cm-1處為C—N的 混合面內彎曲振動峰，1 452 cm_l處為N—H的混合 面內彎曲振動峰。1 180 cnT1處為酯的0—C一C伸 縮振動峰，1 735 cm 4處為酯的0=0伸縮振動峰。

說明共聚物中含有酯基單元，甲基丙烯酸十八酯疏 水基(0M)已被引入到共聚物的分子鏈中。

2.2共聚物的特性粘數及分子量測定

通過烏氏粘度計來測定疏水改性聚丙烯酰胺溶 液的特性粘度，隨著疏水單體投料增加，共聚物水溶 液的值逐漸減少，未加人疏水單體的聚丙烯酰 胺溶液的[77] =3.96 diyg，當加人0.5%的疏水單 體,共聚物溶液的[7J] =2.86 dI7g，當加入1.5%的 疏水單體，共聚物溶液的[^] =2. 16 dl/g,這是由于在聚合物稀溶液里，疏水基團的締合是以分子內締 合為主，隨著疏水單體M的增加，分子內締合增強，分子鏈卷曲、收縮。使共聚物的[T;]也隨之下降，共 聚物的分子M參照文獻A給出的聚丙烯酰胺的方程[77] =4.75 xlO_3Af°/來計算求得,未加入疏水單 體的聚丙烯酰胺溶液的分子量為14. 1 x 105,當加人0. 5%的疏水單體，共聚物溶液的分子量為9. 4 x 105,鳥加人1. 5%的疏水單體，共聚物溶液的分子最為6. 64 x 105，生成的共聚物分子量逐漸減少。

2.3疏水基團摩爾分數對聚合物溶液表觀粘度的影響

圖2為不同質量分數P( AM/0M)系列共聚物在蒸餾水中的表觀粘度以及溶液表觀粘度與聚合物 質量分數的關系曲線。PAM溶液表觀粘度隨其質量 分數的增加而平緩上升，而疏水共聚物的質量分數 在2% ~3%時其表觀粘度急劇增加，這是疏水締合 水溶性聚合物特有的性質，表明由于疏水基團 聚集而形成分子間締合為主的超分子結構，大分子 鏈變得更加伸展,增大了流體力學體積，共聚物的表 觀粘度顯著增加。當疏水單體含量的摩爾分數為 1. 5% ,疏水共聚物的質量分數為4%時，溶液的表 觀粘度達到2 500 mPa • s。而當疏水單體含量的摩 爾分數為3%，疏水共聚物的質量分數為4%時，溶 液的表觀粘度達到5丨00 mPa . 8。

2.4抗鹽性能的測定

在不N濃度的NaCl鹽水中，將疏水基改性的聚 丙烯酰胺和未改性的聚丙烯酰胺分別配制成水溶 液，疏水基改性聚丙烯酰胺共聚物和未改性的聚丙 烯酰胺聚合物在鹽水溶液中的質量分數均為1%。充分溶解后,在溫度30 "C下測定其表觀粘度。隨著 鹽水濃度的增加，未改性聚丙烯酰胺聚合物的表觀粘度變化不大，而疏水基改性聚丙烯酰胺聚合物的表

觀粘度隨著鹽水中NaCl質量分數的增加而增加，疏 水單體含量高的尤為明顯，當疏水單體含量為

1.5%，NaCl溶液濃度為5%時，溶液的表觀粘度達 到5 000 mPa . 8。而當疏水單體含量為3%，NaCl 溶液濃度為6%時，溶液的表觀粘度達到 12 000 mPa . s。這是由于加入了電解質NaCl溶液 后使疏水基改性聚合物溶液中溶劑的極性增大，使 疏水基改性聚合物溶液的疏水締合作用增強，導致 了溶液表觀粘度的增加。

2.S剪切對聚合物表觀粘度的影響

將疏水基改性聚丙烯酰胺聚合物和未改性的聚 丙烯酰胺聚合物分別配制成水溶液，疏水基改性聚 合物和未改性的聚丙烯酰胺的質量分數均為3%，

疏水基改性聚丙烯酰胺聚合物的疏水單體含量為1%，溶解后，在溫度30尤下測定其表觀粘度。可以看 出，未改性和改性的聚丙烯酰胺聚合物溶液的表觀粘度隨著剪切時間的延長而下降，在高剪切速率下， 純水配制的未改性聚丙烯酰胺聚合物溶液的表觀粘度持續下降，疏水基改性聚丙烯酰胺聚合物的表觀 粘度變化不大，在轉數達到100 i/min時，疏水基改性聚丙烯酰胺聚合物的表觀粘度下降了 12% ,共聚 物溶液的粘度變化不大，呈現出一種牛頓流體的流變性質，而未疏水改性的聚丙烯酰胺聚合物的表觀粘 度下降了 65%。可以看出，疏水基改性聚丙烯酰胺聚合物的抗剪切性能較未改性的聚丙烯酰胺聚合物 有了比較大的提高，這一結果與文獻[?結果一致，這可能是由于疏水基團在水溶液中，由于疏水締合作 用而對剪切產生一種抵抗的作用力。

2.6溫度對聚合物表觀粘度的彩響

將疏水基改性聚丙烯酰胺聚合物和未改性的聚丙烯酰胺聚合物分別配制成水溶液,疏水基改性丙 烯酰胺聚合物和未改性的丙烯醜胺聚合物的質量分數均為3%。溶解后，在不同溫度下測量它的表觀粘 度的變化情況，P(AM/0M)含不同疏水基聚合物的表觀粘度與溫度的關系如圖5所示。可以看出，未改 性和改性的聚丙烯酰胺聚合物的表觀粘度隨著溫度的增加而逐漸下降，在溫度達到80 t時，疏水單體 含量為3%的共聚物溶液的表觀粘度780 mPa • 8,而未改性的聚丙烯酰胺聚合物的表觀粘度下降至 60 mPa • 8。這是由于溫度的升高使聚合物溶液分子的熱運動增加,這勢必會破壞分子間的締合，從而 使分子之間疏水締合作用減弱，粘度下降。但疏水改性的聚丙烯酰胺比未改性的聚合物的耐溫性有明 顯的提高。