聚丙烯酰胺（PAM堤一種線性水溶性高分子聚合物，在工業(yè)應(yīng)用中占有最重要的地位，廣泛應(yīng)用 于鉆井、采油、堵水、調(diào)剖、酸化、壓裂、水處理等領(lǐng)域.隨著我國大部分油田進(jìn)入高含水開發(fā)期，聚丙烯酰胺作為三次采油的驅(qū)油主劑，被用來穩(wěn)定和提高原油產(chǎn)量.PAM分子質(zhì)量越高，表觀粘度越大，水溶性 好，驅(qū)油效果越好111.怎樣制得超高分子量的PAM是油田科研工作面臨的研究課題.

　　

　　PAM生產(chǎn)方法有均聚法和共聚法丙烯酸鈉.均聚法生產(chǎn)周期長(zhǎng)且放出大量氨而腐蝕設(shè)備和污染環(huán)境，共聚 法則可克服上述缺點(diǎn)，因而日益引起人們的重視.本文采用丙烯酰胺與丙烯酸鈉為原料，在新型氧化還 原體系引發(fā)下，優(yōu)化共聚合工藝條件，制備超高分子量聚丙烯酰胺.

　　

　　實(shí)驗(yàn)部分(1)試劑與儀器原料:丙烯酰胺（AM工業(yè)級(jí)，大慶石油化工總廠提供）丙烯酸（AA化學(xué)純，北京益利精細(xì)化學(xué)品 有限公司）氫氧化鈉（分析純，北京化工廠）去離子水.

　　

　　儀器：PH-J0埋p計(jì);烏氏粘度計(jì)；F1104型電子天平.

　　

　　(2)丙烯酰胺一丙烯酸鈉共聚合反應(yīng)按一定比例準(zhǔn)確稱取丙烯酰胺、丙烯酸，用去離子水配制溶液.用30% NaH溶液調(diào)節(jié)1H值后倒 入反應(yīng)器中.將反應(yīng)器放入恒溫水浴中恒溫起始溫度）并通氮?dú)?0 mn 加入引發(fā)劑引發(fā)聚合，30°C恒溫2 1后取出，切割造粒，干燥得PAM產(chǎn)品.

　　

　　(3)PAM產(chǎn)品性能檢測(cè)PAM產(chǎn)品固含量、分子量、溶解性、過濾比等主要性能按GB12005. 1 - 89、GB12005. 3 - 89、 GB12005. 6-89大慶石油管理局企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè).

　　

　　2結(jié)果與討論(1)單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響在配比n(AANa)/ n(AM) = 1/3 1H為9. 5溫度為30°Q氧化劑和還原劑濃度分別為100 mg/L 和200mg/L條件下，不同單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)聚丙烯酰胺分子量的影響如圖1所示.隨單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的増 加，PAM分子量也隨之増加.這是因?yàn)榫酆蟿?dòng)力學(xué)的鏈長(zhǎng)與單體濃度成正比|21，即PAM分子量隨單體 質(zhì)量分?jǐn)?shù)増高而増高，但單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高能夠形成交聯(lián)不溶物，會(huì)使PAM溶解性降低，因此合成時(shí)應(yīng) 選擇單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于45%較合適.

　　

　　聚合過程中，溶液的1H值可影響聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì).在單體丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%,配比n (AANa / n(AM) = 1/3溫度為30°Q氧化劑和還原劑濃度分別為100 mg/1和200 mg/L條件下，調(diào)節(jié) 介質(zhì)1H對(duì)聚丙烯酰胺分子量的影響見圖2 PAM分子量總體上隨值的増加而降低|3,但在1H值較 低時(shí)（<10)由于形成支鏈或交聯(lián)型產(chǎn)物而使溶解性變差|4,因此1H值應(yīng)控制在10左右.

　　

　　(3)引發(fā)劑濃度的影響單體丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%,配比n( AANa) / n(AM) = 1/3 1H為9. 5溫度為30°Q改變氧化 劑和還原劑濃度，對(duì)聚丙烯酰胺分子量的影響分別如圖3圖4所示.

　　

　　氧化劑用量對(duì)聚丙烯酰胺分子量的影響圖4還原劑用量對(duì)聚丙烯酰胺分子量的影響由基聚合反應(yīng)規(guī)律，聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)鏈長(zhǎng)與引發(fā)速率的平方根成反比[2]，引發(fā)劑濃度降低，圖3根據(jù)自聚合物分子質(zhì)量增大.但引發(fā)劑濃度過低，聚合物反應(yīng)產(chǎn)物生成量少，相對(duì)分子質(zhì)量低.所以在合成過程 中氧化劑濃度控制在20 ~ 180 mg/L還原劑濃度在120 ~280 mg/1范圍內(nèi)比較適合.

　　

　　(4禪體配比的影響采用單體丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%，P為9. 5溫度 為30°Q氧化劑濃度和還原劑濃度分別為10〇mg/L和 20〇mg/L改變AANa和AM的配比，對(duì)聚丙烯酰胺分子量 的影響見圖5聚丙烯酰胺分子量隨丙烯酰胺單體含量增加而增加，考慮驅(qū)油用PAM的水解度要求，一般應(yīng)使聚丙烯酰胺 (PAM)的濃度為25% ~30%[5—6]，因而在實(shí)驗(yàn)中丙烯酸鈉 與丙烯酰胺單體配比1 :3較為合適.

　　

　　3正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)圖5單體配比對(duì)聚丙烯酰胺分子量的影響表1正交實(shí)驗(yàn)因素水平表因 素水平H值八氧化劑濃度B/(mg^ L-1 )還原劑濃度〇(mg。L-，）單體濃度D/%19 520180302106020035310 51002204041114024045在溫度為 30°q n(AANa)/n(AM) = 1/3條 件下，單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、FH值、氧化劑濃度、還原劑 濃度等因素對(duì)PAM分子質(zhì)量都有較大影響，在單 因素考察的基礎(chǔ)上，采用四因素四水平L16(44)

　　

　　正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來優(yōu)化確定主要影響因素，優(yōu)化實(shí) 驗(yàn)條件，各因素的安排及其相應(yīng)水平見表1，實(shí)驗(yàn) 方案及結(jié)果見表2正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：影響因素依次是單 體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、P值、引發(fā)劑用量.由各因素的均值 大小可得聚合反應(yīng)的最佳條件是ABCD.即為9. 5單體濃度為45%，單體配比是氧化劑用量100 mg/L還原劑用量200 mg/L 在最佳工藝條件下制得PAM分子質(zhì)量為2 2X107,固含量89. 0%，水解度25 7%，過濾比1. 32表2 L6(44)正交實(shí)驗(yàn)表和實(shí)驗(yàn)結(jié)果序號(hào)A因B素CD分子量 (X 104)序號(hào)A因B素CD分子量 (X 104)

　　

　　111111 3611234211 380212221 7741341421 340313332 1101442311 458414442 1771543242055521232 0581644131 754622142 163總17 4226 8457 0365 764723411 565總27 2117 2207 2676 297824321 425總37 0797 4887 0797 777931342 086總46 6076 7366 9378 4811032431 855R203. 7518882.5679.254結(jié)語(1)以AM與AANa為原料制備聚丙烯酰胺，通過正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)得到影響PAM分子質(zhì)量的主要因 素依次是:單體總濃度、值、氧化劑用量、還原劑用量.

　　

　　(2) 實(shí)驗(yàn)在引發(fā)溫度30°C、丙烯酸鈉與丙烯酰胺單體配比1 3條件下，單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%、值 9. 5氧化劑用量100 mg/L還原劑用量200 mg/L寸、制得了超高分子量為2 2X 107的聚丙烯酰胺，其 它指標(biāo)均達(dá)到驅(qū)油劑的要求.