聚丙烯酰胺稀溶液的粘度与剪切速率的关系的研究

发布日期:2015-04-14 11:44:11
  水溶性高聚物聚丙烯酰胺(P AM )和部分水解聚丙烯酰胺(PHP )的水溶液是一种假 塑性流体,其粘度值随剪切速率(丨)变化。Shamki等采用四球粘度计研究了 PAM水 溶液的变化规律[11.本工作根据同一原理设计了五球粘度计,使剪切速率的范围扩大为166.5(1) — 1020 (1 ),除对PAM还对PHP进行了研究,把水改为实用性更强ss的1€20 - NaN03, H20 —NaCl和H20 — NaN03-乙醇胺溶剂体系。结果表明,相对 粘度特性粘数h]和i的关系,其基本规律与Shamki的纯水体系相近,^、h] 随y’的增大而降低,当纟增大到某一值后,h]趋于定值。这一结果为粘度法准确测定 PAM和PHP的h]和分子量及粘度计的选择提供了依据。本工作对油田开发等领域, 如PAM, PHP水溶液在多孔介质中的流动行为的研究有一定的意义。
  
  1.试剂和仪器PAM试样1.为364万;PHP试样2,冗为300万水解度分别为2 - 1,3.9 %, 2-2, 18.6%和2-3, 24.1 %,该PHP试样由同一 PAM,经温和水解制得,可认 为其真实分子量相同。NaN03, AR; NaCUAR;乙醇胺,CP.
  
  128"/vnpghd*y =4vntR?
  
  (2)
  
  五球粘度计,见图1.毛细管直径为〇。59mm,长度为26 cm,通过计算和测定,由 公式(1)、(2)求出各球对于纯水的流经时间,剪切速率纟等参数,如表1所示。
  
  式中各项分别表示纯水粘度、密度,毛细管长度、直径、半径,小球体积,高度及重力加速度。
  
  Tab.l Parameters of the Five Balls ViscometerNo.l2345K(ml)4.83.52.51.50.75H (cm)14.79.26.74.42.4t (s)233.4272.0266.8243.8223.4i 0/ s)1020.1638.2464.8305.2166.5* 1993年3月11日收到244Fig.l Five balls viscometerFig.2 Relationship of In"r and y. for H20 一 INNaCI PAM solution2.实验步骤采用国家标准GB12005.1 _ 89《聚丙烯酰胺特性粘数的测定方法分别测定对应 于每个球的PAM, PHP溶液不同浓度下的流经时间~及溶剂流经时间测定时取待测液20ml,稀释时依次加人溶剂丨〇、10、20、20ml,使用两只秒表连续测定•完成一次测定,可以得到对应于每个球的五组数据,分别计算其 ,用外推法求出对应于各球的h].
  
  f的确定:将(2)式具体化为(3)式,代人相应小球的体积K(ml)和不同浓度下的流经时间f(s),算得各自的y_值。
  
  •4Vv1=; = 4.96 x 1〇4 丄(s-i)(3)
  
  3.14 x(+ x 0.59 x 1〇_ 丨)、13.结果与讨论以PAM试样1的H20 -IN NaCI溶液用五球粘度计进行稀释法测定,根据所测得 的流经时间计算各球的剪切速率y_和ln^,以为横坐标,以ln^为纵坐标作图,得图2.
  
  由图2可见,Ini随7的_增大缓慢下降,并逐渐趋于定值。以各球的4和-^ (c'CC为相对浓度)为纵坐标,以C '为横坐标作图,得图3.由图3求得对应于各球的五个特性 粘数[W,以h]为纵坐标,以各球不同浓度下的剪切速率的平均值丨为横坐标作图, 得图4.
  
  水解度不同的PHP试样2—1,2 — 2, 2 — 3, 得图5.
  
  取真实分子量相同(忽略侧基的影响)、 采用上述方法进行相同的测定和数据处理,由图4可见,[»;]随y的增大而减小,当y在700附近时,h]趋于8.以上结果表明, PAM的H20 - IN NaCl溶液为一典型的假塑性流体,在低剪切速率区+增大粘度下 降,逐渐发生流动取向,丨值在700左右已完成流动取向,之后进入第二牛顿流动区, 粘度已不随纟变化。
  
  由图5可见,不同水解度的PHP的H20- IN NaCl溶液的规律和PAM相同,也呈 现假塑性流动行为,当纟在700以后曲线变得平直,得到各自的由其水解度决定的h] 值。图5中的三个样品2-1、2-2、2-3是用同一个真实分子量为300万h]为7.02的PAM母体经水解制得的不同水解度的产物,在第二牛顿区其h]值分别为9,12和12.8. 由图5还可看到,水解度不同的样品,h]下降的幅度不同,由球5到球1、2-1由 10.1降至9,2-2由13.3降至12,2_3由15降至12.8.在本工作范围内,水解度越高, 粘度值下降越大。在聚合物三次采油中,PHP水溶液在多孔砂岩的流动中剪切速率很 低,使用水解度25 %左右的PHP会造成比用粘度法测定的h]更高的粘度,这对驱 油是非常有利的。
  
  以上结果也说明,在用粘度法测定PAM和PHP的[rj]和分子量时,其剪切速率 必须要落在第二牛顿流动区内,使用流经时间过长,丨值太低的粘度计会造成[卩]过高 的假象,而且结果不易重复。我们在制定PAM的[/?]测定方法的国标时,选用了流经 时间为100 —130s,小球体积为4ml,毛细管直径为0.55—0.56mm的标准粘度计, 在PAM和PHP溶液的实测中,一方面可以不必进行动能校正,又能使};值在1000左 右,落在了第二牛顿流动区内。
  
  用H20 - IN NaCl和H20 - IN NaN03体系对同一 PAM和PHP样品进行测定, 其结果基本相同,由Rice公式:["卜["]〇〇+ ——T-(4)
  
  可以看到,h]仅与外加盐浓度有关[31,即主要取决于离子强度,所以两体系差别不大。 在原有体系中加入0.1 %的乙醇胺后进行测定,结果如图6所示。
  
  少量乙醇胺的加入可以抑制硅胶等无机物表面对PAM和PHP的吸附14i.图6指 出,乙醇胺的存在使在低y‘区升高很大,这可能是由于乙醇胺可以和PAM形成较 弱的氢键交联,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:在低〖区,呈现出较大的h],随7_增大,这种氢键交联破坏,而使["] 值趋于定值。当丨值在150左右时,["]由8.0升高至10.3,这对于聚合物驱油是非常有 利的,这些工作正在进行中。
转载请注明:bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐(http://www.elparais.com/),是专业的阴离子聚丙烯酰胺阳离子聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺生产厂家,专业生产聚丙烯酰胺,阴离子聚丙烯酰胺,阳离子聚丙烯酰胺,非离子聚丙烯酰胺。拥有雄厚的技术力量,先进的生产工艺和设备。东达聚合物有限公司全体员工为海内外用户提供高技术,高性能,高质量的聚丙烯酰胺产品。专业聚丙烯酰胺生产厂家:bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐热忱欢迎国内外广大客户合作共赢。