疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法，包括：（a）首先，制備疏水締合聚合物；（b）然后，將疏水締合聚合物通過溶劑溶解成相同質(zhì)量濃度的溶液；（c）分別取疏水締合聚合物溶液置于不同的實(shí)驗(yàn)容器中；（d）將實(shí)驗(yàn)容器分別置于不同溫度的水浴中；（e）在相同速度的攪拌條件下，通過粘度計測得不同溫度下的疏水締合聚合物溶液的表觀粘度，通過分析數(shù)據(jù)，從而得出疏水締合聚合物表觀粘度受溫度的影響。本發(fā)明能成功應(yīng)用于疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試，且測試結(jié)果準(zhǔn)確，測試步驟簡單，大大降低了測試成本。
【專利說明】疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]疏水締合聚合物，是指聚合物親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團(tuán)的水溶性聚合物。在水溶性大分子鏈上引入少量的疏水基團(tuán)使其水溶液表現(xiàn)出獨(dú)特的流變性能。在一定的聚合物濃度之上，疏水部分締合形成動態(tài)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成很大的超分子鏈聚集體，增大聚合物的流體力學(xué)體積，顯著地提高溶液的粘度。小分子電解質(zhì)的加入可增加溶劑的極性，使疏水締合作用增強(qiáng)，產(chǎn)生明顯的抗鹽性。在高剪切作用下，疏水締合形成的動態(tài)物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，溶液粘度下降，剪切作用降低或消除后大分子鏈間的物理交聯(lián)重新形成，粘度又將恢復(fù)，不發(fā)生一般高分子量的聚合物在高剪切速率下的不可逆機(jī)械降解。正是由于其獨(dú)特的溶液性質(zhì)，它可能在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如三次采油、制藥、太陽能轉(zhuǎn)換、化妝品、涂料、水處理及減阻劑等。近年來其相關(guān)研究倍受關(guān)注。
[0003]疏水親酯現(xiàn)象是很普遍的，在臨界締合濃度以下，主要形成分子內(nèi)締合，其結(jié)果是使線團(tuán)收縮，流體力學(xué)體積減?。辉?八0以上則主要形成以分子間締合為主的超分子結(jié)構(gòu)而具有較好的增粘性。通過分子間締合，溶液的宏觀性能上表現(xiàn)出增粘性強(qiáng)、具有一定的抗溫、抗鹽和抗剪切能力的特點(diǎn)。疏水締合聚合物的這些獨(dú)特性能使其在許多工業(yè)技術(shù)中都表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，而且對于模仿生命體中的兩親類物質(zhì)的溶液行為具有重要的意義，因而對疏水締合水溶性聚合物的探索成為近二十年來水溶性聚合物研究領(lǐng)域中最令人感興趣的課題之一，并成為工業(yè)和學(xué)術(shù)界研究的焦點(diǎn)。
[0004]對兩親類聚合物的研究應(yīng)追溯到五十年代初期，Strauss及其助手為此合成了一系列聚皂用以模仿蛋白質(zhì)的溶液行為，Kauzmann首先提出了 “疏水相互作用”的概念，并用其描述生物聚合物如蛋白質(zhì)的構(gòu)象轉(zhuǎn)變、基質(zhì)對酶的束縛、生物體中膜的形成等一系列與生命科學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象。六十年代后期，Strauss小組又合成了一系列具有疏水性的超線團(tuán)聚合物。同一時期，疏水改性脲烷(HEUR)問世并很快用于改善水基膠乳涂料的流變性。直到今天，研究人員仍在努力，試圖對HEUR做進(jìn)一步改進(jìn)或?qū)ふ倚虏牧洗鍴EUR。
[0005]上世紀(jì)八十年代，疏水締合聚合物獨(dú)特的溶液性質(zhì)及其巨大的應(yīng)用潛力吸引了大量研究人員。Landoll關(guān)于羥乙基纖維素(HEC)疏水改性的研究被認(rèn)為是研究疏水締合水溶性聚合物真正的開端。Emmons等人發(fā)表了用丙烯酰胺(AM)與長鏈烷基N-取代丙烯酰胺(CnAM)共聚合作水基涂料的專利。1984年前后，?？松芯考肮こ坦镜难芯咳藛T開始探討將疏水締合聚合物用于油氣開采的可行性，并對此進(jìn)行了持續(xù)而深入的研究，開發(fā)出了多種疏水單體，并發(fā)明了解決疏水締合聚合物聚合過程中親水單體和疏水單體不相容的問題的新型聚合方法，即自由基膠束聚合法，簡稱膠束聚合，該方法迄今為止仍是疏水締合聚合物所有聚合方法中的最佳方法。
[0006]疏水締合水溶性聚合物按構(gòu)成主鏈的原子不同，可分為碳鏈和雜原子分子主鏈聚合物，前者主要是由親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的烯類單體聚合物得到的共聚物，親水單體常用的主要有丙烯酰胺和丙烯酸等，疏水單體主要有丙烯酰胺衍生物、長鏈丙烯酸酯等；后者主要經(jīng)大分子反應(yīng)即通過對水溶性高分子化合物改性，引入疏水官能團(tuán)。大分子反應(yīng)法優(yōu)點(diǎn)是可以直接用商品聚合物作起始原料，而且得到的產(chǎn)物相對分子質(zhì)量高，其缺點(diǎn)是反應(yīng)在高粘度的聚合物溶液中進(jìn)行，反應(yīng)物不容易混合均勻。用這種方法可把羥乙基纖維素(HEC)與帶有活性基團(tuán)的疏水化合物進(jìn)行反應(yīng)，這些疏水化合物可以是帶有長鏈烷基的環(huán)氧化合物、鹵代烴、酰鹵、異氰酸酯等，也可以在聚乙二醇(PEG)兩端接疏水基團(tuán)，但一般引入的疏水基團(tuán)的量都很少，因?yàn)槭杷畣误w含量高會顯著降低水溶性高分子的溶解性，而且雜原子主鏈聚合物與碳鏈聚合物相比，熱穩(wěn)定性較差。因?yàn)楦叻肿渔溨械奶荚颖谎?、硫、氮等雜原子取代時，C-0、C-S、C-N鍵的鍵能低于C-C鍵，聚合物熱穩(wěn)定性降低。因此，目前用于油田三次采油的疏水締合水溶性聚合物主要是由親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的烯類單體聚合得到的共聚物。利用共聚合方法制備的疏水締合聚合物常用的親水單體是丙烯酰胺(AM)，因?yàn)楸０愤m合于制備高分子量的水溶性聚合物，價格合理。另外，為了增加共聚物的溶解性，還可加入其他的陰離子單體如丙烯酸(甲基丙烯酸)、乙烯基磺酸鹽、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)等和陽離子單體如甲基丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨、2-丙烯酰亞胺基-2-甲基丙基三甲基氯化銨(AMPTAC)、二烯丙基二甲基氯化銨等。
[0007]疏水締合水溶性聚合物的結(jié)構(gòu)特征是在聚合物的分子鏈上引入少量疏水基團(tuán)。親水部分的極性基團(tuán)可以與水分子形成氫鍵而顯示很強(qiáng)的親和力。構(gòu)成疏水締合聚合物分子疏水部分的是非極性基團(tuán)，它們與水分子之間只有范德華引力，這種作用力比水分子之間的相互作用氫鍵弱得多，因而不能有效地取代與水分子以氫鍵相互作用。處于溶解狀態(tài)的此類溶質(zhì)分子的疏水基團(tuán)存在于水環(huán)境中，疏水基逃離水環(huán)境的途徑是在溶液內(nèi)部形成締合體，疏水締合聚合物分子以疏水基締合在一起形成聚集體。疏水基團(tuán)由于不溶于水，在水分子的驅(qū)動下靠在一起，反過來也可以理解為疏水基團(tuán)受到締合力的作用聚集在一起。
[0008]由于疏水締合水溶性聚合物具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，因而具有很好的抗溫、抗鹽及抗剪切等不同于一般聚合物的特殊的溶液性能。近年來，疏水締合水溶性聚合物新產(chǎn)品的開發(fā)、結(jié)構(gòu)探討、性能研究逐漸成為人們研究的重點(diǎn)。孿尾疏水締合水溶性聚合物在溶液中的性質(zhì)也應(yīng)該與聚合物的濃度、結(jié)構(gòu)和組成、分子量等內(nèi)部因素以及溫度、剪切速率、溶液離子強(qiáng)度、表面活性劑等外部因素有關(guān)系，有必要對其進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法，該測試方法能成功應(yīng)用于疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試，且測試結(jié)果準(zhǔn)確，測試步驟簡單，大大降低了測試成本。
[0010]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法，包括以下步驟:
(a)首先，制備疏水締合聚合物；
(b)然后，將疏水締合聚合物通過溶劑溶解成相同質(zhì)量濃度的溶液；
(C)分別取疏水締合聚合物溶液置于不同的實(shí)驗(yàn)容器中；
(d)將實(shí)驗(yàn)容器分別置于不同溫度的水浴中；
(e)在相同速度的攪拌條件下，通過粘度計測得不同溫度下的疏水締合聚合物溶液的表觀粘度，通過分析數(shù)據(jù)，從而得出疏水締合聚合物表觀粘度受溫度的影響。
[0011]所述實(shí)驗(yàn)容器為燒杯。
[0012]所述粘度計為ZNN-D6型六速旋轉(zhuǎn)粘度計。
[0013]所述疏水締合聚合物的質(zhì)量濃度分別為6.0g/L。
[0014]所述水浴溫度分別為25 °C、35 °C、45 °C、55 °C、65 °C、75 °C。
[0015]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:能成功應(yīng)用于疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試，且測試結(jié)果準(zhǔn)確，測試步驟簡單，大大降低了測試成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為不同溫度下疏水締合聚合物的表觀粘度示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。
[0018]實(shí)施例:
本發(fā)明涉及的一種疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法，包括以下步驟:
(a)首先，制備疏水締合聚合物；
(b)然后，將疏水締合聚合物通過溶劑溶解成相同質(zhì)量濃度的溶液；
(C)分別取疏水締合聚合物溶液置于不同的實(shí)驗(yàn)容器中；
(d)將實(shí)驗(yàn)容器分別置于不同溫度的水浴中；
(e)在相同速度的攪拌條件下，通過粘度計測得不同溫度下的疏水締合聚合物溶液的表觀粘度，通過分析數(shù)據(jù)，從而得出疏水締合聚合物表觀粘度受溫度的影響。
[0019]所述實(shí)驗(yàn)容器為燒杯。
[0020]所述粘度計為ZNN-D6型六速旋轉(zhuǎn)粘度計。
[0021]所述疏水締合聚合物的質(zhì)量濃度分別為6.0g/L。
[0022]所述水浴溫度分別為25 °C、35 °C、45 °C、55 °C、65 °C、75 °C。
[0023]由上述方法測得的結(jié)果如圖1所示，由圖1可知:疏水締合聚合物溶液粘度一溫度關(guān)系不同于一般聚合物溶液粘度一溫度關(guān)系。當(dāng)疏水單體含量為2.00%和1.20%時，共聚物溶液粘度在25°C?55°C隨溫度的升高而緩慢升高，55°C以后則大幅度降低；當(dāng)疏水單體含量為0.4%時，共聚物溶液粘度在25 °C?35 °C隨溫度升高而慢慢上升，當(dāng)溫度在35 °C以上時，隨溫度的上升，共聚物粘度呈下降趨勢。而HPAM溶液的表觀粘度隨溫度的升高，一直下降。這是因?yàn)?，一方面溫度升高使疏水基團(tuán)和水分子的熱運(yùn)動加劇，疏水基團(tuán)周圍的水合層被破壞，疏水締合作用減弱；另一方面疏水締合是一個吸熱的熵驅(qū)動過程，溫度升高有利于聚合物分子間的疏水締合，使聚合物溶液表觀粘度上升。當(dāng)溫度較低且疏水基團(tuán)含量較高時，在這兩方面的共同作用下，增加溫度有利于分子間的疏水締合，使聚合物溶液表觀粘度升高；當(dāng)溫度較低且疏水基團(tuán)含量很低時，溫度的升高有利于加劇疏水基團(tuán)的熱運(yùn)動，使疏水締合減弱，導(dǎo)致溶液表觀粘度降低；而當(dāng)溫度過高時，疏水締合作用被大大削弱，溶液表觀粘度也相應(yīng)地大幅度降低。而HPAM因?yàn)闆]有疏水基團(tuán)，因而其溶液也不會有以上疏水締合聚合物溶液出現(xiàn)的類似現(xiàn)象。[0024]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法，其特征在于，包括以下步驟: Ca)首先，制備疏水締合聚合物； (b)然后，將疏水締合聚合物通過溶劑溶解成相同質(zhì)量濃度的溶液； (C)分別取疏水締合聚合物溶液置于不同的實(shí)驗(yàn)容器中； (d)將實(shí)驗(yàn)容器分別置于不同溫度的水浴中； (e)在相同速度的攪拌條件下，通過粘度計測得不同溫度下的疏水締合聚合物溶液的表觀粘度，通過分析數(shù)據(jù)，從而得出疏水締合聚合物表觀粘度受溫度的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)容器為燒杯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法，其特征在于，所述粘度計為ZNN-D6型六速旋轉(zhuǎn)粘度計。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法，其特征在于，所述疏水締合聚合物的質(zhì)量濃度分別為6.0g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水締合聚合物表觀粘度受溫度影響的測試方法，其特征在于，所述水浴溫度分別為 25 °C、35 °C、45 °C、55 °C、65 °C、75 °C。
【文檔編號】G01N11/00GK103837443SQ201210481868
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月24日
【發(fā)明者】唐靜 申請人:唐靜