隨著社會經濟的高度發展，人們對石油的需求量不斷增加.經過常規的初次石油開采后，還有占地質 儲量約70%的原油因各種因素以不連續相留在地層 中，因此尚需進行二次和三次采油以將其開采利 用.在二次和三次采油中，聚合物驅是有效提高原油 采收率的一種方式目前在采油應用最廣泛的聚合物是部分水解聚丙烯酰胺(PAM),然而PAM長期穩定性差、耐溫及耐鹽性能差、結構參數單一、與油藏 匹配性差等缺點導致了其驅油效率低[2]，因而可通過 對其進行改性提高其性能.目前我國能夠生產自由基聚合抗鹽聚合物的企業只有三四家，總生產能力在6xl04t/a 左右，遠遠不能滿足三次采油的需求，因此，耐溫抗鹽聚丙烯酰胺的開發具有廣闊的應用前景.
目前研究的改性丙烯酰胺聚合物主要有疏水改 性聚丙烯酰胺>5]和具有表面活性大單體兩親聚丙烯 酰胺甜菜堿型單體具有表面活性的兩性大單 體，因其具有良好的溶解性、增黏性和耐溫抗鹽性成 為研究熱點[8_1<>].在甜菜堿型單體中，磺基甜菜堿型 耐溫抗鹽較竣基甜菜堿型好[1M2],因此，筆者以2種 不同的磺酸甜菜堿表面活性大單體分子與丙烯酰胺、 N，N-二甲基丙烯酰胺合成了 4種具有增黏性、抗鹽 性和耐溫性含磺酸甜菜堿基團聚丙烯酰胺，并通過實 驗對其進行了表征和性能測試.
1實驗 1.1試劑和儀器
丙烯酰胺（AM) ;N，N-二甲基丙烯酰胺 (DMAM)(彡99%) ; [3-(甲基乙烯酰胺)丙基]二甲基- (3-磺酸）銨(DMMPPS)(多99.5%) ; [2-(甲基丙烯酰 基氧基）乙基]二甲基-(3-磺酸丙基）氫氧化銨 (DMAPS)(為99.5%);過硫酸鉀；亞硫酸氫鈉；氫氧 化鈉；氯化鈉；氯化鈣；六水合氯化鎂；高純氮 (99.999%);其他試劑均為分析純.
Nicolet IR 330傅里葉變換紅外光譜儀；Vario EL HI元素分析儀；BS223S電子天平；DF-101S集熱式 恒溫加熱磁力攪拌器；DZF-6050D真空干燥箱；烏氏 黏度計(0.57 mm).
12 聚合物的合成
在^應瓶#加人定量的單體及去離子水，磁力攪 拌使單體完全溶解，用氫氧化鈉調節溶液至中性，通 氮驅氧30 min，依次加入一定量的過硫酸鉀和亞硫 酸氫鈉，引發劑加人量0.1%(質量分數），引發劑配比 (K2S208 : NaHS03)為1 : 1，待溶液明顯變稠后停止 通氮，密封反應瓶，60 °C下恒溫反應時間6 h.反應 結束后用丙酮洗滌、浸泡，過濾后進行真空干燥至恒 重，粉碎備用.
1.3聚合物水溶液性質的測定
聚合物的比濃黏度由烏氏黏度計測定.比濃黏 度的計算式為
式中：細為比濃黏度，dL/g; /p為聚合物流經時間， s; &為溶劑流經時間，s; pp為聚合物質量濃度，g/dL.
2結果與討論
2.1兩性離子聚合物的紅外光譜分析及元素分析 將制得的聚合物AM-DMMPPS粉末壓制成膜， 用Nicolet IR 330傅里葉變換紅外光譜儀(溴化鉀壓 片)測定其紅外光譜.
圖1為AM-DMMPPS的紅外譜圖，其中，
1 661.49cm-1 和 3 425.79cm-1 分別為 AM 鏈上 一CONH2基團中C=0鍵的伸縮振動和一NH2的伸 縮振動吸收峰；1 409.35 cnT1處為酰胺的C一N和 N—H的混合面內彎曲振動峰；1 179.50cm_1為 一S03—中S = 0的伸縮振動吸收峰；1 036.69cm-1 為_S03—中S—0伸縮振動吸收峰;617.19cm_1處 為C—S的伸縮振動峰；2 777.19〇«_1處為_012_ 伸縮振動峰；2 928.93 cm_1處為一CH3不對稱伸縮振 動峰；1 314.02cm_1為季銨鹽中一N—CH3鍵的伸縮 振動吸收峰；1 448.60 cm—1為一N(CH3)3結構中_ CH3鍵的不對稱彎曲振動；故確定合成目標聚合物.
圖1 AM-DMMPPS紅外譜圖 Fig.l IR spectrum of AM-DMMPPS copolymer
用Vario EL HI元素分析儀測定合成聚合物粉末 狀固體樣品的元素中N、C、S和H的質量分數.樣品 檢測量3?5 mg.其計算值和測量值如表1所示.
表1聚合物元素分析結果與計算值 Tab.l Element analysis results and calculated values of copolymers
%
樣品wHwNws
計算值實測值計算值實測值計算值實測值計算值實測值
AM-DMMPPS50.2147.357,4035.25816.5216.043.4333.558
AM-DMAM-DMMPPS47.7147.707.0796.23816.0415.363.3332.412
AM-DMAPS49.6246.647.1816.00515.2314.843.4822.706
AM-DMAM-DMAPS50.6847.677.3916.27314.7814.363.3792.526
表2聚合反應的產率 Tab.2 Production rate of polymerization
樣品單體比例(物質的量的比）產率/%
AM-DMMPPS9:194.6
AM-DMAM-DMMPPS8:1:193.1
AM-DMAPS9:198.3
AM-DMAM-DMAPS8 : i : 196.5
由元素分析可知，H、N實測值與理論值很接近， 而C、S的實測值與理論值存在一定的偏差，可能是 少量含S的單體沒有參與聚合反應.
2.2合成兩性離子聚合物的產率
聚合物的產率用所得的聚合物的產量來表征，即 實際產量與理論產量比值的百分數.表2為反應所 得的不同聚合物的產率.由表2可知，在相同的反應 條件下，有DMMPPS單體的聚合物比有DMAPS的 產率低，而有DMAM單體的聚合物略低于沒有 DMAM單體聚合物的產率.
2.3兩性離子聚合物溶液的性質
反應所得的溶液配制成所需的溶液，在（30 ± 0.5 ) °C下用烏氏黏度計測量聚合物溶液的流經時間 和溶劑的流經時間，計算出相應的比濃黏度.
2.3.1兩性離子聚合物增黏性能
在合成條件相同的情況下，總單體質量分數分別 為10%和15%,合成4組樣品，配制成質量濃度為 50 mg/L的聚合物水溶液，測試其比濃黏度，見圖2. 由圖2可知，在2種不同的單體濃度合成的共聚物樣 品中，AM-DMMPPS溶液的增黏效果是最好的，在單 體質量分數為15%時，其比濃黏度達36.8 dL/g.單體 質量分數為15%比單體質量分數為10%所合成的共 聚物溶液黏度高，這是因為單體含量升高相應增加了 單體與活性鏈的碰撞次數，有利于相對分子質量的增 加，提高聚合物溶液的黏度.
10%，合成4種共聚物.用氯化鈉、氯化鈣、六水合氯 化鎂按物質的量的比2: 2 : 1配制礦化度不同聚合 物濃度相同的溶液，聚合物質量濃度為50mg/L.圖 3為4種共聚物在相同含量時，溶液比濃黏度隨不同 鹽溶液濃度的變化情況.由圖3可知，由于4種共聚 物都有磺酸根離子，故都有一定的抗鹽效果.AM- DMMPPS和AM-DMAM-DMMPPS的黏度隨礦化度 的增大先升高，到一定程度后趨于平穩.這是由于在 鹽溶液中，聚合物的分子鏈內締合被小分子的鹽離子 破壞，分子鏈變得舒緩，從而黏度有所提高.AM- DMAM-DMAPS在低濃度鹽溶液范圍內黏度有小幅 度的提高，而后變化不大.AM-DMAPS有一定的抗 鹽效果，在鹽溶液中黏度保持穩定.