耐温耐盐钻井液增粘剂合成研究.docx
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耐温耐盐钻井液增粘剂合成研究
耐温耐盐钻井液增粘剂合成研究
前言
聚合物钻井液中，为保证低固相下钻井液具有较高的粘度及良好的流变性，通常需添加增粘剂来提高钻井液粘度。
增粘剂均为水溶性高分子化合物，在钻井液中可形成空间网状结构，能显著提高钻井液的粘度。
增粘剂除了能起增粘作用外，往往还具有抑制页岩水化和降滤失的作用，因此，使用增粘剂不仅可以改善钻井液的流变性，而且有利于稳定井壁。
增粘剂的种类很多，作为降滤失剂和絮凝剂的高分子化合物都具有增粘作用。
常用的钻井液增粘剂按化学成分来分主要有：
改性纤维素，正电胶，黄原胶，聚丙烯酰胺（PAM）及部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）。
其中，聚丙烯酰胺类相对分子量高（10
-10
），水溶性好，可以通过调节分子量，或引进各种基团得到具有特定性能的多种分子。
聚丙烯酰胺具有一系列优良的性能，如絮凝性、增稠性、表面活性、沉降、过滤、增粘、净化等。
多年来，作为增粘剂，聚丙烯酰胺主要是通过其分子骨架的水化，水动力学体积增大而对溶液起到增粘作用。
但目前使用的高相对分子质量的聚丙烯酰胺（HPAM）在实际使用中存在许多不足,主要是聚合物的耐温、抗盐能力差,尤其是在石油中含有高价金属离子时,易发生相分离,致使水溶液的粘度及驱油效果大幅度降低,不适应于高温、高盐地层。
因此需要向其中引入大侧基、带电基团、含磺酸基单体、疏水基单体或用微交联等功能性改性方法提高聚合物耐温、抗盐性能。
1聚丙烯酰胺的概述
聚丙烯酰胺（Polyacrylamide,简称PAM）是丙烯酰胺（Acrylamide,简称AM）均聚或与其它单体共聚而成的含量在50%以上的线型水溶性高分子化学品的总称PAM具有的特殊的物理化学性质,源于分子结构上的特性。
由于结构单元中含有酰胺基,易形成氢键,使其具有良好的水溶性。
它易通过接枝或交联得到支链或网状结构的多种改性物。
它作为一类重要的絮凝剂、增稠剂、减阻剂、泥浆处理剂、表面活性剂、土壤改良剂、水土保失剂、种子包衣剂、纸力增强剂广泛用于石油开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业,有“百业助剂”之称。
1.1聚丙烯酰胺分类
根据聚丙烯酰胺电荷性质可将其分为非离子型聚丙烯酰胺（PAM）、阴离子型聚丙烯酰胺（HPAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）和两性聚丙烯酰胺（AmPAM）。
这些聚合物可以是均聚物，也可以是共聚物。
1.1.1非离子型聚丙烯酰胺
非离子型聚丙烯酰胺（PAM），一般由丙烯酰胺（AM）共聚或均聚制的。
分子式为—
—
|
非离子型聚丙烯酰胺具有极性酰胺基团，酰胺基团含有孤对电子，易于形成氢键，吸附性能好。
工业合成时，由于丙烯酰胺聚合成聚丙烯酰胺的反应是一个放热反应，生成的聚丙烯酰胺是反应体系迅速变成胶冻状态，反应热无法散出，反应体系温度升高。
因此，聚丙烯酰胺产品实际上是丙烯酰胺与丙烯酸（盐）的共聚物，它具有一定的水解度（小于3%）。
主要用于水处理，造纸等领域，在油田作为驱油剂和高温堵水交联体系，使用较少。
1.1.2阴离子型聚丙烯酰胺
阴离子型聚丙烯酰胺，又称部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），一般由聚丙烯
酰胺水溶液在高pH下水解获得。
典型分子
—
—
—
||
阴离子型聚丙烯酰胺是我国使用量最大的聚丙烯酰胺，广泛用于水处理，采矿，造纸，纺织，印染等行业。
在油田上，阴离子型聚丙烯酰胺主要用于低温（<70℃）低矿化度地层的聚合物驱，化学堵水以及作为钻井液调节剂。
1.1.3阳离子型聚丙烯酰胺
阳离子聚丙烯酰胺于50年代中期由美国氰胺公司首先开发成功，在聚丙烯酰胺链上引入阳离子侧基，作为水处理剂和造纸助剂显示出独特的优异性能，六、七十年代在国外获得了迅速的发展。
国外阳离子聚丙烯酰胺主要用于水处理和造纸。
国内开发阳离子型聚丙烯酰胺较晚，80年代开发出甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐（MAETAC）与丙烯酰胺（AM）
现阶段使用的阳离子型聚丙烯酰胺，主要由丙烯酰胺和阳离子单体（二甲基二烯丙基氯化铵,甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐或丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷盐）共聚而成。
典型分子式为
—
—
||
W
W表示阳离子基团。
阳离子单体的种类很多，阳离子单体可用下列通用分子结构表示。
|
—
—
|
式中，M为阳离子中心原子，可以是N、P、S原子（为S时仅有三个烃基）；R1～R4代表烃基（其中至少一个为不饱和烯烃基或反应性环氧烃基），多数情况下，4个烃基中至少有两个相同，烯烃基碳数在2～40的范围内，最好2～12，其他烃基碳数为0～10，最好1～3。
烯烃基主链或支链还可带—OH，—NH2－，—CONH2－,—C6H10－，—COO－，—CONH－等功能性基团；X－则为卤素原子，多数情况下为Cl－。
有机阳离子聚合物有季铵、季磷和叔硫三大类型，但只有季铵型阳离子聚合物在油田得到应用。
1.1.4两性离子型聚丙烯酰胺
两性离子型聚丙烯酰胺，由丙烯酰胺和阳离子单体共聚后水解获得，其分子链上同时具有一定的阳离子、阴离子及非离子型官能团。
典型分子式为。
—
—
—
|||
W
分子式中W表示阳离子基团。
1.2聚丙烯酰胺的性质及应用
聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺按头-尾方式连接而成的线型非离子聚合物，其化学结构式如下:
～～～CH
－CH—CH
—CH—CH
—CH—CH
—CH～～～
||||
CONH
CONH
CONH
CONH
聚丙烯酰胺分子的侧基酰胺基较为活泼，可发生酰胺的各种典型反应，通过这些反应可以获得多种功能性的衍生物。
1.2.1固体聚合物性质
由于聚丙烯酰胺的应用主要视其水溶液性质，因此一般对固体聚合物物性研究较少。
由于其分子链上含有酰胺基，有时还有离子基团，使其干燥时具有强烈的水份保留性，干燥后的产品又有较强的吸湿性。
聚丙烯酰胺固体在室温下是一坚硬的玻璃状聚合物，其固体的外观因制造方法而异。
冷冻干燥得到的产物为白色松散的非晶固体；由溶液沉淀得到的是玻璃状的半透明固体；在玻璃板上浇铸干燥可得到半透明、硬脆的薄片。
聚丙烯酰胺不溶于大多数有机溶剂，只溶于一般有机酸，多元醇和含氮化合物。
水是其最好的溶剂，其水溶性与产品形式、相对分子质量、大分子的结构、溶解方式、搅拌方式、温度、PH值等因素有关。
粉状产品如能防止结块，比水溶胶产品易溶。
提高溶解温度可促进溶解，但一般不宜超过50℃，以防止降解或发生其它反应。
1.2.2水溶液性质
聚丙烯酰胺能以任何比例溶于水，其水溶液为均一清澈的高粘度液体。
均聚的聚丙烯酰胺溶液的粘度只取决于其相对分子质量，浓度和温度，几乎不受其他因素影响。
其中相对分子质量是决定聚丙烯酰胺溶液粘度的主要因素，粘度随相对分子质量的增加而增加。
水解聚丙烯酰胺水溶液的粘度不仅与相对分子质量、浓度、温度有关，而且还受pH值、水解度及含盐量等因素影响。
水解度增加粘度增大，无机盐的存在会使溶液粘度下降，pH的大小直接影响水解聚丙烯酰胺分子中羧基的解离程度，进而影响分子在水中的伸展程度，使粘度发生变化。
聚丙烯酰胺水溶液与许多能和水互溶的有机物有很好的相容性，因此有时使用混合溶剂较为有利。
41%（V）的甲醇水溶液是聚丙烯酰胺的良溶剂。
聚丙烯胺水溶液为假塑性流体，其粘度随剪切速率增加而下降。
在很低的剪切速率下，粘度与剪切速率无关；当剪切速率增大到某一值（临界剪切速率）以上时，粘度明显下降，即剪切变稀。
聚丙烯酰胺水溶液的假塑性主要取决于它的相对分子质量和浓度，相对分子质量越高，假塑性越强；浓度降低，假塑性降低。
1.2.3稳定性
聚丙烯酰胺的水溶液的稳定性已能满足许多方面的要求，但溶液粘度随时间、温度、剪切速率及环境因素等发生变化，从而影响其应用效果。
与许多水溶性高分子一样，聚丙烯酰胺水溶液长期放置时，其粘度逐渐下降，从而影响其性能并给溶液性能测定增加难度。
一般认为这是大分子链在氧化作用下，发生降解反应的结果。
光、热和机械作用也可引起降解。
聚丙烯酰胺溶液在泵送或向地下注入的流动过程中都会发生明显的剪切降解。
剪切降解的程度与其相对分子质量大小有关。
微生物的存在是否会侵蚀聚丙烯酰胺，尚缺乏足够的证据。
在聚丙烯酰胺溶液需长期放置时，要加入适量的稳定剂来防止其氧化降解。
1.2.4化学性质
聚丙烯酰胺及其共聚物分子中的酰胺基能发生脂肪族酰胺所发生的一般反应，通过这些反应可获得多种功能性的衍生物。
聚丙烯酰胺的化学反应具有大分子反应的一般特点，在某些情况下，利用这些反应制取聚丙烯酰胺衍生物较之共聚反应更为方便、经济。
1.2.5聚丙烯酰胺的应用
聚丙烯酰胺具有良好的降滤失、增稠、絮凝和降摩阻等特性，因此在油田钻井、采油、堵水、调剖、酸化、压裂、水处理等方面已经得到广泛的应用，其应用范围及应用前景居各水溶性聚合物之首。
应用的关键在于针对使用条件和要求，合理设计并选用其组成结构，以及正确的施工工艺。
在钻井作业中，经常使用的是水解聚丙烯酰胺及交联的聚丙烯酰胺凝胶。
它可用于调节钻井液的流变性，控制失水，改善钻井液润滑性和防塌性。
用它配制的低固相钻井液不仅可提高钻速，而且具有减少地层污染的优点。
聚丙烯酰胺凝胶主要用于封堵井漏。
在提高采收率的诸方法中，聚合物驱油技术占有重要的地位，而在所应用的聚合物中，聚丙烯酰胺占据绝对优势，由于它的相对分子质量高和良好的水溶性，可使驱替液的流度明显降低，从而增大波及系数，提高原油采收率。
在20世纪90年代初期，曾有专家预言：
“在一百年内没有一种聚合物可取代聚丙烯酰胺用于提高采收率”。
随着聚丙烯酰胺的广泛应用，虽然暴露出一些问题，人们也在对其进行改性研究，在改性的聚合物中虽然引入了许多其他结构的链节，但丙烯酰胺的主体链节结构仍没有改变。
水解聚丙烯酰胺与高价金属离子形成的凝胶已广泛地用于油井堵水和水井调剖，在国内外许多油田已经见到明显效果。
此外聚丙烯酰胺在工业水处理、造纸、采矿、制药、生化、制糖、陶瓷和印染等许多领域都有广泛的应用。
1.3聚丙烯酰胺合成方法
1.3.1水溶液聚合法
水溶液聚合是聚丙烯酰胺生产历史最久的方法，该方法在生产中既安全又经济合理，至今仍是聚丙烯酰胺的主要生产技术。
同时，人们对水溶液聚合的研究也在不断深入，诸如引发剂体系、介质pH值、添加剂种类及用量、溶剂和聚合温度等对聚合反应特性及产品性能的影响等。
丙烯酰胺水溶液在适当的温度下，几乎可以使用有的自由基引发方式进行聚合。
聚合过程遵循一般自由基聚合反应的规律。
工业上最常用的是引发剂的氧化还原引发和热分解引发，引发剂种类不同，聚合产物结构和相对分子质量有明显差异。
常用的引发剂是过硫酸盐/亚硫酸盐，溴酸盐/亚硫酸盐氧化还原体系和偶氮化合物。
丙烯酰胺聚合反应放热量较大，约82.8KJ∕mol，而聚丙烯酰胺水溶液的粘度又很大，所以散热较困难。
工业生产中根据产品性能和剂型要求，可采用低浓度（8～12%）和中浓度（20～30%）或高浓度（＞45%）的丙烯酰酰溶液聚合。
低浓度聚合主要用于制备水溶液产品，中浓度或高浓度聚合适用于生产粉末状产品。
丙烯酰胺在辐射作用下也可进行聚合。
辐射聚合的优点是消耗能量低，反应容易控制，产品纯度好。
缺点是难以获得高线型分子和高聚合率的产品。
以Co60γ射线引发的丙烯酰胺水溶液聚合已实现工业化，但规模很小。
在丙烯酰胺水中加入有机溶剂，甚至完全是有机溶剂时，丙烯酰胺可进行沉淀聚合。
所得产物相对分子质量分布窄，残余单体少，但所得产物相对分子质量远低于水溶液聚合。
沉淀聚合体系粘度小，聚合热易散除，反应物可用泵送，产物经离心分离，气流干燥得松散粉末产品。
1.3.2反相微乳液聚合
微乳液（Microemulsion）是一类各向同性、清亮透明（或半透明）、粒径在8nm~80nm、热力学稳定的胶体分散体系。
微乳液的概念是在上世纪40年代由Schulman提出的。
它具有粒子细小、大小均一、稳定性高等特点。
可以用它来制备分散性极小的小尺寸液滴的稳定乳液，以解决常规乳液聚合难以获得的高浓度、高稳定性乳液的问题。
1980年Soffer等首先以微乳液为介质进行了微乳液聚合的研究，从而开拓了一个新的领域。
由反相微乳液方法制得的聚合物微乳液微胶乳，具有高稳定度、高固含量、粒径小且均一以及速溶的特点。
利用此法制备的聚丙烯酰胺产品为透明或半透明的油水双连续相体系，具有高度稳定性，且用反相微乳液法合成聚丙烯酰胺法工艺简单、散热快,可直接加入到钻井液中去。
在现有油田进行提高石油采收率的过程中，微乳液和聚合物微乳液显示了优异的性能。
1.3.3反相乳液聚合法
反相乳液聚合是将单体水溶液乳化于含乳化剂的油相中,形成油包水（W/O）型非均相分散体系,然后加油溶性或水溶性引发剂进行引发聚合。
所得产物是被水溶胀的聚合物微粒（100～1000nm）在油中的胶体分散体，即W∕O型胶乳。
反相乳液聚合具有聚合速率高，产物相对分子质量高，在水中易溶等特点。
因此胶乳型产品在聚丙烯酰胺各种产品中的比重正逐年增加。
反相乳液聚合中，乳液或胶乳的稳定性对聚合及产品都是十分重要的指标，也是该方法的难点。
解决此问题的关键是选择适当的乳化剂在胶乳粒子的最外层构成一定的吸附膜，通过吸附膜的阻隔作用来防止粒子粘并，以实现乳液稳定。
丙烯酰胺反相乳液聚合常选用HLB＝4～6的乳化剂。
当制备阴离子共聚物时，应选用HLB值稍高的乳化剂。
丙烯酰胺乳液聚合常用的乳化剂为非离子型表面活性剂，如有机低分子物质或有机高分子物质，后者稳定效果最好，其中又以梳型高分子乳化剂的乳化效果最好。
油介质可用脂肪烃或芳烃。
反应发生在单体液滴中。
随所用分散介质，乳化剂，引发剂不同，丙烯酰胺的聚合速率对各因素的依赖关系也不同。
反相乳液聚合生产的聚丙烯酰胺胶乳与水溶液聚合法生产的水溶胶产品和干粉产品相比较，胶乳的溶解速度快，相对分子质量高且分布窄，残余单体少，聚合反应中粘度小，易散热也易控制，适宜大规模生产。
但该法需大量有机溶剂，生产成本稍高，技术较复杂。
丙烯酰胺类反相乳液共聚体系主要包括:
水溶性丙烯酰胺类单体、引发剂、W/O型乳化剂、水和有机连续相。
表1列出了国内外有关丙烯酰胺类反相乳液共聚的体系组成。
表1 国内外有关丙烯酰胺类反相乳液共聚的体系组成
单体组成
引发体系
乳化剂
连续相
AM,2-丙烯氨基-2-甲基
丙磺酸钠（SAMPS）,
APS
Span-80
煤油
AM
脲
Span-60,Op-6
环己烷
AM,DMC
特丁基过氧化氢,
Span-80,Polyoxyethylene-hesaleate
煤油
AM,DMC
γ射线引发
Span-80,Op-10
煤油
AM,DMC
Span-80,Op-10
煤油
AM,DMC
偶氮异丁基脒盐特丁基过氧化氢
Span-81,Tween-80低聚环氧丙烷甲基丙烯酸酯
异链烷烃
SAMPS,甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯
APS
Span-80
煤油
DM,AM
AIBN,
Span,Tween系列
链烷烃
DMC
脲
Span-80
白油
DM,AM
过硫酸钠,
Span-80,Op-10
煤油
AM,N,N-二甲基-N-丁基-N-基丙烯酰氧乙基溴化铵
偶氮二异丁基脒盐
盐酸盐,
Span-80
白油
AM,AA,DMC
APS
Span-80,Op-80
白油
1.4耐温耐盐聚丙烯酰胺
为获得耐温抗盐型聚丙烯酰胺,近年来,众多学者做了大量研究工作,如在PAM大分子链上引入大侧基或刚性侧基（如苯乙烯磺酸、丙烯酰胺基长链烷基磺酸等）使聚合物具有较高的热稳定性;采用耐水解的单体（如N-烷基丙烯酰胺）与丙烯酰胺共聚得到耐温抗盐性能优良的聚合物;引入可抑制酰胺基水解的单体（如N-乙烯基-2-吡咯烷酮）使聚合物的耐温抗盐性能提高;在分子中引入对盐不敏感的磺酸基团（如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等）使PAM的耐温性能明显提高;在分子中引入疏水基团（如2-甲基丙烯酰氧乙基-二甲基十二烷基溴化铵等）,通过疏水基团的疏水缔合作用改善PAM的耐温抗盐性能。
1.4.1国内外发展状况
在国内耐温耐盐的研究成果非常的显著，像王中华合成的丙烯酸DMDDAAC/AA/AM/AMPS四元共聚物；冯玉军等人采用十六烷基二甲基烯丙基氯
化胺。
以过硫酸钾为引发剂,合成了疏水缔合三元共聚物,它克服了胶束聚合中存在的聚合物纯化与后处理困难等问题。
研究表明,该聚合物具有很好的耐温、抗盐性能。
而在国外，美国埃克森研究与工程公司D.N.Schulz等人.McCormick等人以及Bock等人对琉水缔合耐温抗盐聚丙烯酸胺共聚物做了大量研究。
如D.N.Schulz等人通过不加人表面活性剂,而直接使用表面活性大的单体。
如丙烯酸聚氧乙烯丙烯酞胺基烷基乙磺酸等,它们同时含有疏水基与亲水基,采用传统的自由基水溶液共聚的方法合成了疏水缔合共聚物,当它们与丙烯酞胺共聚时,得到的聚合物在盐水中具有较高的粘度.
1.4.2提高聚合物耐温抗盐性能途径
目前，提高聚合物的耐温抗盐性能，主要是以丙烯酰胺或丙烯酸类聚合物为基础，通过聚合物改性或共聚引入其他具有特殊功能的结构单元，包括提高聚合物分子主链的热稳定性，引人庞大侧基或刚性侧基，引入具有特殊功能的结构单元，利用高分子链间相互作用，在高分子链上引入亲油基团和亲水基团，与天然高分子接枝共聚，引入具有优良表面活性的功能基团。
当前提高聚合物耐温抗盐性能的途径有：
①提高聚合物主链的热稳定性,通过选用碳链高分子和分子主链中加入可增加分子链刚性的环状结构来提高聚合物的热稳定性;
②引入大侧基或刚性基团,引入大侧基或刚性基团可使聚合物具有较高的热稳定性。
这样聚合物的水溶液,可在高温下保持较高的粘度。
即使老化过程中有分子链断裂,聚合物溶液的表观粘度降低幅度也不会太高;
③引入新的官能团,引入耐盐的结构单元,如2—丙烯酰胺基2—甲基丙磺酸;引入可抑制酰胺基团水解的结构单元,如N—乙烯基2—吡咯烷酮;引入耐水解的结构单元,如N—烷基丙烯酰胺;
④合成两性离子聚合物;
⑤合成疏水缔合型聚合物等。
1.4.3耐温耐盐丙烯酰胺共聚物
①耐温耐盐单体共聚物；耐温、耐盐单体共聚物是将一种或几种耐温、耐盐的单体与丙烯酰胺共聚,得到的聚合物在高温、高盐的条件下水解受到限制,不会出现与钙、镁离子反应而发生沉淀的现象,从而达到耐温、抗盐的目的。
通过引入抑制酰胺基水解的单体,提高聚合物的耐温、抗盐性能。
乙烯基吡咯烷酮（NVP）可抑制酰胺基的水解,当NVP用量适当时,可明显抑制聚合物分子中酰胺基的水解。
AM/NVP二元共聚物在高温（120℃）、高盐度条件下的性能优于聚丙烯酰胺（PAM）,当AM∶NVP=1∶1时,放置74个月无沉淀。
②两性聚合物；两性聚合物是在聚合物链上同时引入阳离子和阴离子基团。
在盐水中,由于盐水对聚合物分子内的阴、阳离子基团相互吸引力的削弱和屏蔽,致使聚合物分子更加舒展,宏观上表现为粘度升高或粘度下降幅度小,即表现出抗盐的性能。
如AM/AMPS/32丙烯酰胺基2丙基二甲基氯化铵（APDAC）三元共聚物;AM/AMPS/二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）三元共聚物,均具有较好的抗盐、增粘性。
③疏水缔合聚合物；疏水缔合聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物,其溶液有着自身的特性。
在水溶液中,此类聚合物的疏水基团由于疏水作用而发生聚集,使大分子链产生分子内和分子间缔合。
在稀溶液中,大分子主要以分子内缔合的形式存在,使大分子链发生卷曲,流体力学体积减小,特性粘数降低。
当聚合物浓度高于某一临界浓度后,大分子链通过疏水缔合作用聚集,形成以分子间缔合为主的超分子结构,流体力学体积增大,特性粘数大幅度升高。
小分子电解质的加入和升高温度,均可增加溶剂的极性,使疏水缔合作用增强。
在高剪切作用下,溶液粘度下降,剪切作用降低或消除后,大分子链间的物理交联重新形成,粘度又将恢复,不发生一般高分子量聚合物在高剪切速率下的不可逆机械降解。
④多元组合聚合物；同时考虑了疏水缔合聚合物、两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物的特性,将阳离子单体、阴离子单体、耐温耐盐单体、疏水单体分别进行组合共聚。
⑤梳形聚合物；梳形聚合物是在高分子的侧链同时带亲水基团和亲油基团。
由于亲油基团和亲水基团的相互排斥,使得分子内和分子间的卷曲、缠绕减少,高分子链在水溶液中的排列成梳子形状。
梳形聚丙烯酰胺（KY2PAM）具有梳型分子结构的超高分子量的AM/AHPE共聚物,其中共聚单体AHPE结构未知。
室内实验结果表明,在各中矿化度条件下,KYPAM抗盐聚合物的粘度均大于普通超高分子量PAM,且矿化度越高,其粘度超幅
2实验部分
常规聚丙烯酰胺主要是通过其分子骨架的水化,水动力学体积增大而起到增粘作用;水解聚丙烯酰胺分子为柔性链,在水溶液中表现为无规线团构象。
由于分子链不具有刚性,因此很容易受溶液中的盐、溶液的温度等条件的影响。
利用常规聚合物解决上述问题的途径是,增加聚合物用量和提高聚合物分子量,增加用量即意味着增加成本,而提高聚合物分子量又面临着技术及工艺极限的难题。
所以需要寻找提高聚丙烯酰胺聚合物水溶液粘度及耐温抗盐性的有效途径。
因此利用反相乳液聚合的方法引入新的官能团是解决的很好方法。
2.1试剂、仪器与材料
2.1.1试剂和主要试剂来源如下：
丙烯酸分析纯（天津市博迪化工有限公司）；
丙烯酰胺分析纯（天津市科密欧化学试剂有限公司）
2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸工业品（河南省辉县市振兴化工厂）
乙烯基吡咯烷酮分析纯（安徽海丰精细化工股份有限公司）
N,N-二甲基丙烯酰胺分析纯（北京瑞博龙石油科技发展有限公司）
苯乙烯磺酸钠分析纯（天津市福晨化学试剂厂）
乳化剂（2810）
癸烷工业品（江都市弘扬化工有限公司）
乙二胺四乙酸分析纯（天津市福晨化学试剂厂）
油胺
过硫酸铵分析纯（汕头市光华化学试剂厂）；
亚硫酸氢钠分析纯（天津市博迪化工有限公司）；
氢氧化钠分析纯（天津市博迪化工有限公司）；
氯化钠工业品
2.1.2主要仪器
辅助设备：
恒温水浴锅：
1个
JJ-1精密增力电动搅拌器：
1个
电子天平：
1台（感量为1mg）
高纯氮气瓶：
1个
四氟乙烯搅拌器1个
玻璃器皿：
容量瓶：
250mL1个，500ml1个；
滴液漏斗：
1个
细口瓶：
100mL，250mL，500mL，若干；
烧杯：
50mL，100mL，500mL，若干；
量筒：
50mL，100mL，500mL；
刻度移液管：
10mL；
广口瓶：
若干；
温度计：
1个；
玻璃棒，若干。
2.1.3实验中研究的材料介绍
丙烯酸：
分子式，C3H4O2;CH2CHCOOH，无色液体，有刺激性气味;与水混溶，可混溶于乙醇、乙醚；主要用于树脂制造。
丙烯酰胺：
CH2=CHCONH2 ，无色片状结晶体；溶于水、丙酮、乙醇，不溶于苯。
主要用作合成材料的单体。
2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸：
淡黄色透明液体；由丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸（AMPS），按一定比例在过硫酸铵引发下共聚制得，是一种性能较好的阻垢分散剂和缓蚀剂，用于石油化工、化肥、电力等工业的循环冷却水处理。
乙烯基吡咯烷酮：
又称N-乙烯基-2-吡咯烷酮；无色液体，与水及醇、醚等多数有机溶剂可互溶，易聚合，由γ-丁内酰胺与乙炔反应制备或由α-吡咯烷酮与氨反应制得。
主要用于制血浆代用品聚乙烯基吡咯烷酮以及巯基吡咯烷酮，也用作造纸工业的分散剂、染色助剂、油漆添加剂等，还用于黏合剂和彩色胶片等生产中，
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