聚丙烯酰胺水溶液具有較高的粘度, 有較好的增稠、絮凝和流變調(diào)節(jié)作用, 在石油開采中用作驅(qū)油劑和鉆井泥漿調(diào)節(jié)劑。在石油開采的中后期, 為增加采收率,我國目前主要推廣聚合物驅(qū)油和三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)。通過注入聚丙烯酰胺水溶液, 改善油水流速比,使采出物中含量增加。在三次采油中加入聚丙烯酰胺, 可增加驅(qū)油能力, 避免擊穿油層, 增加油床開采收率。中國石油工業(yè)是聚丙烯酰胺的用戶, 聚丙烯酰胺的科技進(jìn)步使中國石油工業(yè)發(fā)展, 石油工業(yè)的需求又加速了聚丙烯酰胺的科技新步伐與行業(yè)的發(fā)展。
聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺(AM)單體經(jīng)自由基引發(fā)聚合而成的水溶性線性高分子聚合物,具有良好的絮凝性,可以降低液體之間的摩擦阻力,按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。聚丙烯酰胺(PAM)不溶于大多數(shù),如甲醇、脂肪烴和芳香烴,有少數(shù)性除外,如乙酸、丙烯酸、、乙二醇、甘油、熔融尿素和甲酰胺。但這些的溶解性有限,往往需要加熱,否則無多大應(yīng)用價值。能以任意比例溶于水,水溶液為均勻透明的液體。分子量的大小對溶解度影響很小,但當(dāng)溶液濃度高于10%時,對于高分子量的聚合物因分子間氫原子的鍵合作用,可呈現(xiàn)出類似凝膠狀的結(jié)構(gòu)。高分子量溶液為假塑性流體。

溫度對聚丙烯酰胺粘度的影響:
溫度是分子無規(guī)則熱運動激烈程度的反映,分子的運動必須克服分子間的相互作用力,而分子間的相互作用,如分子間氫鍵、內(nèi)摩擦、擴(kuò)散、分子鏈取向、纏結(jié)等,直接影響粘度的大小,故高聚物溶液的粘度會隨溫度發(fā)生變化。溫度改變對高聚物溶液粘度的影響是顯著的。聚丙烯酰胺溶液的粘度隨溫度的升高而降低,其原因是高分子溶液的分散相粒子彼此糾纏形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合體,溫度越高時,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越容易破壞,故其粘度下降。

分子量對聚丙烯酰胺粘度的影響:
聚丙烯酰胺溶液的粘度隨高聚物分子量的而,這是由于高分子溶液的粘度由分子運動時分子間的相互作用產(chǎn)生。當(dāng)聚合物相對分子質(zhì)量約為106時,高分子線團(tuán)開始相互滲透,足以影響對光的散射。含量稍高時機(jī)械纏結(jié)足以影響粘度。含量相當(dāng)?shù)蜁r,聚合物溶液可視為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),鏈間機(jī)械纏結(jié)和氫鍵共同形成網(wǎng)的節(jié)點。含量較高時,溶液含有許多鏈-鏈接觸點,使高聚物溶液呈凝膠狀。因此,高聚物相對分子質(zhì)量越大,分子間越易形成鏈纏結(jié),溶液的粘度越大。

水解時間對聚丙烯酰胺粘度的影響:
聚丙烯酰胺溶液粘度隨水解時間的延長而改變,水解時間短,粘度較小,這可能是由于高聚物還來不及形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所致;水解時間過長,粘度下降,這是聚丙烯酰胺在溶液中結(jié)構(gòu)發(fā)生松解所致。部分水解聚丙烯酰胺溶于水后離解成帶負(fù)電荷的大分子,分子間靜電排斥作用以及同一分子上不同鏈節(jié)之間的陰離子排斥力導(dǎo)致分子在溶液中伸展并能使分子之間相互纏繞,這就是部分水解聚丙烯酰胺能使其溶液粘度明顯增加的原因。
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