陽離子腐植酸聚合物的制備及其緩蝕性能研究.pdf

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1、第40卷第5期化工機械597陽離子腐植酸聚合物的制備及其緩蝕性能研究郝玉蘭+1王振1張晗偉1張榮明1王碹2(1。東北石油大學化學化工學院石油與天然氣化工省高校重點試驗室；2．中國石油大慶石化公司離退休管理中心)摘要針對大慶油田聚驅采油的特點，結合腐植酸和季銨鹽型陽離子聚合物的優(yōu)勢，通過水溶液聚合法以腐植酸、二甲胺及環(huán)氧氯丙烷等為原料制備了一種新型陽離子聚合物，確定了適宜的反應務件，即：反應溫度65℃，反應時間6h，m(腐植酸)：m(環(huán)氧氯丙烷)：m(二甲胺)的比為1．O：13．9：15．O，研究了合成產(chǎn)物對A，碳鋼的緩蝕性能，結果顯示，注入間隔72h，反應溫度30'E，合

2、成產(chǎn)物濃度70mg／L時，對A，碳鋼的緩蝕率可達90．4％，緩蝕效果較好。關鍵詞腐植酸聚合物合成緩蝕率腐蝕率中圖分類號TQ072文獻標識碼A文章編號0254-6094(2013)05-0597-04隨著老油田采油難度的增大，提升采油量的各種措施使得原油采出液成分越來越復雜，含水率不斷增高且CO：、H：S、無機鹽及各種添加劑的含量、污水粘度都有所增大¨“1，這導致石油生產(chǎn)、運輸、加工過程中的機械設備運轉負荷大幅度增加并對機械設備造成嚴重的腐蝕。腐植酸(HumicAcid，HA)來自天然，含有羧基、羥基及酚羥基等多種官能團，具有良好的分散性和較強的離子交換、吸附及絡合等能力，

3、能有效地分散金屬氧化物，在金屬表面形成化學性質穩(wěn)定的保護膜，表現(xiàn)出優(yōu)良的阻垢、緩蝕性質，但試驗結果表明"】，腐植酸鈉本身的阻垢和緩蝕效果還不能直接取代一些磷系阻垢緩蝕劑，如羥基亞乙基二膦酸(HEDP)等。由于高分子聚合物具有高效、持久及環(huán)保等優(yōu)點，已成為緩蝕劑的研究熱點，AliSA和SaeedMT!釗研究探索了含烯丙基與已二胺季銨鹽單體的聚合物的緩蝕性能，效果良好。以環(huán)氧氯丙烷，二甲胺為反應原料而合成的陽離子聚合物，具有陽離子度高而分子量較低的結構特點，聚合產(chǎn)物結構中有大量的羥基基團，而腐植酸是含有許多活潑官能團的無特定分子結構的一類混合物，這為腐植酸在聚合反應中接枝到此

4、類陽離子聚合物上提供了理論的可能。筆者針對大慶油田污水的特點，結合腐植酸和季銨鹽型陽離子聚合物的優(yōu)勢，通過水溶液聚合法以腐植酸、二甲胺及環(huán)氧氯丙烷等為原料制備了一種新型陽離子聚合物，對合成工藝進行了探索，測定了產(chǎn)物的陽離子度和表觀粘度，采用掛片失重法，研究了合成產(chǎn)物對A，碳鋼的緩蝕性能。1試驗部分1．1主要試劑和儀器主要試劑有：腐植酸(由鶴崗市鶴嘉腐植酸有限責任公司提供)、二甲胺(DMA)(30％一33％)、環(huán)氧氯丙烷(ECH)、四苯硼鈉、乙醇(分析純)。主要試驗儀器為：布氏旋轉粘度計DV一1I+Pro(美國BROOKFIELD公司制造)、精密電子天平(北京賽多利斯儀器系

5、統(tǒng)有限公司制造)。1．2合成步驟在三口燒瓶中加入一定量的腐植酸和二甲胺，啟動攪拌器，在冰水浴中冷卻至10℃以下，回流冷凝。用分液漏斗滴加適量的環(huán)氧氯丙烷，約2h滴完后升溫至65℃。反應時間為6h，至反應體系粘度不再增加，即得到目的產(chǎn)物。產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇提純，置于65。C真空干燥24h即得，備用。1．3產(chǎn)物的陽離子度及表觀粘度測定陽離子度測定方法：陽離子度是用來衡量陽離子聚合物性能的一項指標，其采用大陽離子章郝玉蘭，女，1961年3月生，副教授。黑龍江省大慶市，163318。598化工機械2013年度——四苯硼鈉法測定產(chǎn)物的陽離子度¨J，原理是將過量的四苯硼鈉加人到待測試樣中

6、，使季銨離子完全沉淀，以達旦黃為指示劑，用十六烷基三甲基溴化銨標準溶液反滴定過量的四苯硼鈉，溶液由黃色變?yōu)榉奂t色即為終點，從而計算季銨鹽含量，即陽離子度。經(jīng)測定，產(chǎn)物的陽離子度為4．6mmol／g。表觀粘度測定方法：測定產(chǎn)物的表觀粘度，以表征分子量的大小。相同合成條件下，產(chǎn)物表觀粘度越大，聚合物的聚合度越大，其分子量越高。配置含5％產(chǎn)物的水溶液，用布氏粘度計測量其在6r／min，20℃時產(chǎn)物的表觀粘度為18．9mPa·s。2試驗與討論2．1產(chǎn)物陽離子度和粘度的影響因素2．1．1反應時間的影響反應體系在開始2h內(nèi)粘度明顯增大，在6h后粘度變化不明顯，這與自由基鏈式聚合的轉化

7、率隨時間的延長而增大的特征一致，據(jù)此確定反應時間為6h。2．1．2溫度的影響固定反應時間6h、m(腐植酸)：m(環(huán)氧氯丙烷)：m(二甲胺)為1．0：13．9：15．0條件下，測得不同溫度時產(chǎn)物的陽離子度和表觀粘度的變化(圖1)。由圖1可見，在溫度小于65。C時，溫度越高，產(chǎn)物的陽離子度越高、聚合反應速率越大、聚合越高、粘度越大；當溫度達到70。C時，盡管產(chǎn)物粘度仍在增大，但產(chǎn)物的陽離子度卻快速下降。這是因為溫度升高使環(huán)氧氯丙烷自聚反應加強，導致環(huán)氧氯丙烷與二甲胺的季銨化反應當量不斷減少。由此，確定最佳合成溫度為65℃?！蕖裆缴?/p>