黃原膠(XG)具有抗鹽、抗機(jī)械降解等特點(diǎn)，是 一種性能良好的驅(qū)油劑，但其熱穩(wěn)定性差，溶液中的 XG在溫度超過(guò)71尤時(shí)即產(chǎn)生降解;1]。研究表明 XG與丙烯酰胺(AM)等乙烯基單體接枝共聚物，耐溫 性能有明顯提高>3]。本工作以黃原膠和丙烯酰胺 為主要原料，硝酸鈰銨（CAN)為引發(fā)劑，合成了丙 烯酰胺黃原膠接枝共聚物（XGA)，并以在三次采油 現(xiàn)場(chǎng)大量使用的高分子量部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)為參照，對(duì)合成的AM/XG接枝共聚物 (XGA)在水溶液中黏度性質(zhì)的各種影響因素進(jìn)行 了研究，在相同條件下對(duì)比了 XG與XGA的黏度性 能。
1室內(nèi)實(shí)驗(yàn)1.1主要原料、試劑及儀器主要原料及試劑：黃原膠（XG):河北某公司生 產(chǎn);XGA:實(shí)驗(yàn)室合成;丙烯酰胺（AM):江西農(nóng)科生 產(chǎn);硝酸鋪銨（CAN):分析純，上海國(guó)藥;其余試劑 均為市售分析純?cè)噭?/div>
主要儀器：LVDV - III ULTRA型數(shù)字流變儀， 美國(guó)Brookfield公司。
1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1丙烯酰胺黃原膠接枝共聚物(XGA)的合成 在帶有攪拌和通氮裝置的三口燒瓶中加人適量 水和AM,通氮20 min后，投人適量XG攪拌30 min,恒溫至規(guī)定溫度后，滴加引發(fā)劑，氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪 拌聚合4 ~6 h,得到液態(tài)黏稠產(chǎn)物，用乙醇萃取分 離，真空干燥，粉碎后得到粗接枝共聚物，將粗接枝 共聚物用K(乙二醇）：V(冰乙酸）=3:2的混合溶 劑?提洗，除去丙烯酰胺均聚物（PAM)，抽濾后將 沉淀物真空干燥得到丙烯酰胺黃原膠接枝共聚物 XGA〇
1.2.2XGA表觀黏度的測(cè)試將提純的XGA在攪拌下加入鹽水中使之溶解，使用LVDV - III ultra型Brookfiled流變儀（0號(hào)轉(zhuǎn)子)測(cè)定XGA鹽水溶液的表觀黏度。
2結(jié)果與討論2.1無(wú)機(jī)鹽影響2.1.1Na +對(duì)溶液黏度影響Na+對(duì)接枝共聚物溶液表觀黏度影響如圖1所 示，隨溶液中Na +濃度的提高，各聚合物的表觀黏 度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，符合一般聚電解質(zhì)黏度的變化 規(guī)律，但由圖中可見(jiàn)，XGA和XG隨Na +濃度提高， 黏度變化明顯較HPAM平緩，表現(xiàn)出良好的耐鹽 性。無(wú)機(jī)鹽的加入對(duì)聚電解質(zhì)溶液的影響主要在于 兩點(diǎn)：（1)隨無(wú)機(jī)鹽濃度提高，抗衡離子的屏蔽作用 增強(qiáng)，高分子主鏈蜷曲，溶液黏度下降。（2)壓縮水 化層，使束縛水減少，不利于黏度提高。XG具有剛 性分子鏈，在水溶液中不易蜷曲，Na+的加人對(duì)其影 響主要在于后者，XGA具有的剛性分子主鏈對(duì)其黏 度起主要貢獻(xiàn)，表現(xiàn)出與XG相同的現(xiàn)象。而 HPAM為柔性鏈高分子，在以上兩方面作用下，表觀 黏度迅速下降。
測(cè)試條件：85弋；剪切速率：36.69s-1;各聚合物濃度都是1500 (mg ? L*1)
圖1 NaCl濃度對(duì)聚合物表觀黏度的影響2.1.2Ca2+、Mg2 +對(duì)溶液黏度的影響Ca2+、Mg2 +對(duì)接枝共聚物黏度的影響如圖2所 示，各聚合物表觀黏度隨Ca2t、Mg2+濃度的變化規(guī) 律與隨Na+濃度的變化規(guī)律基本相同，XG和XGA 得益于其剛性的分子主鏈，表現(xiàn)出非常平緩的黏度 變化。而HPAM的表觀黏度則隨Ca2+、Mg2+濃度 的提高，表現(xiàn)出比在Na +作用下更加急劇的黏度下 降，原因在于Ca2+、Mg2+比Na +具有更多的正電荷， 壓縮聚合物分子水化層的能力更強(qiáng)，而且HPAM分 子鏈上有較多-C00_,在高溫下，容易與Ca2+、 Mg2 +絡(luò)合造成分子鏈蜷縮，甚至從溶液中沉淀，造 成溶液黏度損失巨大。
(C2\? L-')
測(cè)試條件：85 t;剪切速率：36.69 s-1;各聚合物濃度都是1500 (mg ? L'1)
圖2Ca2+、Mg2*濃度對(duì)聚合物表觀黏度的彩響2.2溫度的影響_圖3描述了聚合物表觀黏度隨溫度的變化規(guī) 律，隨溫度的升高，各聚合物的表觀黏度降低。主要 原因在于隨溫度升高，水化基團(tuán)的水化作用減弱，分 子鏈流體力學(xué)體積減小，黏度下降。分別對(duì)XG和 XGA的黏度溫度曲線按Arrhenius方程i = Aexp (AE/RT)進(jìn)行線性擬合[5]，得到XG，XGA溶液的 黏流活化能分別為12. 10 kj/m〇l,7.01kj/m〇l(相關(guān) 系數(shù)分別為〇。 999和0. 990)，表明XGA的溶液黏 度對(duì)溫度的敏感性要小于XG，即XG與AM接枝共 聚后耐溫性明顯提高。
2.3老化時(shí)間的影響在有氧條件下，對(duì)XG和XGA的溶液進(jìn)行高溫 老化，考察其溶液黏度隨老化時(shí)間的變化，結(jié)果如圖 4所示，XG溶液的黏度隨老化時(shí)間延長(zhǎng)，黏度急劇 下降，而XGA溶液黏度表現(xiàn)出非常平緩的變化趨 勢(shì)。雖然XG的初始黏度（10.28mPa ? s)高于XGA 的初始黏度（6.96mPa ? s)，但溶液老化2d后其有 效黏度即低于XGA,隨時(shí)間的延長(zhǎng)，XG與XGA溶 液黏度差距增大。老化5d后，XG溶液的表觀黏度 為4.78mP . S，為初始黏度的46.5%，而XGA溶液2009年第38卷80,s Ra60ar he s40的表觀黏度為6.〇111?8*3，為初始黏度的86.2%，再 次表明XGA溶液的熱穩(wěn)定性強(qiáng)于XG。觀察到 XGA溶液在老化過(guò)程中黏度出現(xiàn)略微增髙現(xiàn)象，可 能是因?yàn)榫郾０穫?cè)鏈水解的原因。
T/K?’0 00275 0 00280 0 00286 0 00290 0 00296 0 00300 0 00306■XG的溫度曲線;[HXG的擬合方程線；_XGA的溫度曲線;OXGA的擬合方程線 測(cè)試條件：前切速率：36.69s-1;聚合物濃度1500 (mg. L-1); 的質(zhì)量 873 (mg. L-1)
圖3溫度對(duì)聚合物黏度的影響(測(cè)試條件：85 X;剪切速率：36.69s — 1;聚合物濃度I500(mg . L一 hC^'Mg2?的質(zhì)最濃度都是873 (mg. L — 1)
圖4老化時(shí)間對(duì)聚合物黏度的影響 2.4剪切影響逐漸增大聚合物溶液的剪切速率至最大值，然 后按相反過(guò)程逐漸減小剪切速率，聚合物溶液的黏 度變化曲線如圖5。當(dāng)剪切速率逐漸增大時(shí)，XG和 XGA溶液的表觀黏度逐漸降低，屬于賓漢流體的流 動(dòng)曲線。這種剪切變稀行為是由于隨著剪切速率的 增大，高分子鏈在溶液中順流動(dòng)方向進(jìn)行分子取向 的結(jié)果。當(dāng)剪切速率從最高點(diǎn)逐漸減小時(shí)，溶液表 觀黏度逐漸恢復(fù)，但存在一定”滯后"現(xiàn)象，原因在 于當(dāng)切應(yīng)力減小時(shí)，溶液中大分子相互作用，重新形 成”結(jié)構(gòu)”，但這種結(jié)構(gòu)由于時(shí)間較短而無(wú)法完全恢 復(fù)，使黏度低于初始值。
測(cè)試條件：85 t;聚合物濃度都是1500(rag . L_i) ;Ca2+ xMg2* 的質(zhì)馕濃度都是873 mg ? L — 1圖5剪切速率對(duì)聚合物溶液黏度的影響3結(jié)論1)XGA具有XG的耐鹽特性，其溶液的表觀黏 度隨溶液中含鹽量增大變化平穩(wěn)。
2)XGA溶液黏度對(duì)溫度的依賴性小于XG〇
3)XGA溶液高溫老化后溶液黏度保留率(86.2 %)遠(yuǎn)超過(guò)XG(46. 5 %),在髙溫下具有良好的黏 度穩(wěn)定性。