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聚丙烯酰胺PAM高粘性高分子量的合成技术

 聚丙烯酰胺PAM高粘性高分子量的合成技术 

     本文先容聚丙烯酰胺PAM高增粘性、分子量达到3000万的合成技术, 并能实现工业化大规模生产,工业化产品能够满足油田三次采油的需要。重点从以 下几方面对该产品的研究进行理论分析,作为引导本文研究的依据。

     溶液的增粘性是溶液中分子间内摩擦作用的表现,影响聚合物稀溶液增粘性的 因素很多,如聚合物的分子结构特性、洛糾的n质、温度等。在所有这些因素中, 聚合物PAM的分子结构是最本质的和最重要的闪表。A分了溶液的粘度是和高分子链的 尺寸相关的,粘度降低对应于高分子链尺、r的减卜。

由线性高分子溶液分子量与特性粘数的乂系I:wl:

[n]=KM°(l-D

可知溶液的特性粘数与分子量有关,分了•量(粘均分子量)越大,本体粘度越 高。另外,结构粘度还与分子在溶液中的构型、构象等结构因素有关。

1、分子链在稀溶液中的构象对粘度的影响

在稀溶液中由于分子链不停的内旋转,分子链不断自由蠕动并卷曲成线团,构 象迅速转变为无规线团,使分子的流体力学尺寸变小,表观粘度降低。而分子链越 伸展,均方末端距r越大,粘度越高。

2、分子链的刚性对粘度的影响

键角0固定,内旋转自由的分子链末端距r为

r^nl2 (1-cos 9 ) / (1+cos 9 )(1-2)

式中,1为键长,n为键数,0为键角 饱和碳链0=109.5° r=(2n)l/2:l

e=120or=3(n)l2l

6=150°r=73.93(n)l/Jl

当0 =180°时r达到极大值,即分子链越呈刚性,粘度越大,同时可知n越大 即分子量越大,粘度越大。

3、分子链侧基对粘度的影响

当分子链中有较大侧基时,由于空间位阻使分子的内旋转受碍,一般末端距r

也会明显增加;如侧链带有离子基团使侧链具有极性,很大程度上限制了主链的自 由内旋转,致使聚合物分子链的刚性变大。

4、盐对聚合物PAM溶液粘度的影响

盐的存在会使聚合物水溶液的粘度降低,这足间为溶解的离子使分子链卷曲, 木端距变小,粘度随盐的浓度增加而减小。另外,价金属离子如钙、镁与聚合物 作爪生成沉淀,对聚合物溶液粘度影响较大。而增加聚n■物耐盐性的方法有:

n合成高分子量的聚合物[39]:

改稗分子链的骨架,增加链的刚性,适改善侧链基团结构,引入强电离基团如磺故忧、季铵盐等",利用反聚电解质效应,分子链上静电荷数为4

5、聚合物溶液浓度对粘度的影响

聚合物稀溶液在很大范围内属于非牛顿流体,K农观粘度一方面决定于单个聚 合物分子的流体力学尺寸;另一方面决定于聚合物分r链间的相互作用,形成的聚 合物链束的流体力学尺寸。

聚合物稀溶液粘度与浓度间关系符合Flory-Huggins方程.:(卜 3)

其中:[n]_特性粘数 nsp-对比粘数c-聚合物浓度K-与浓度无关的常数

在低浓度区的比浓粘度nsp/c与溶液的浓度c之间的关系一般表现为线性关系, 满足Huggins方程和Kraemer方程w]:(1-4) (1^5)

K’和K”分别称为Huggins常数和Kraemer常数。若浓度较高,分子间的作用 较为明显时,可用Lyons-Tobolsky经验方程来描述:式中:b为常数。

      根据以上分析,发现增加聚合物溶液粘度的主要方法是:增加单个聚合物分子流 体力v尺才;增强分子链的刚性;靠分子间作用形成的办分;r-间的链束的流体力学 尺>1.浞尚聚合物波及体积,最终可以通过合成很长分rtii的聚丙烯酰胺来实现。

 

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