王勤

摘 要：如今合成疏水締合型聚丙烯酰胺（HAPAM）的方法主要有兩種，即聚丙烯酰胺（PAM）的化學(xué)改性和PAM與其他疏水單體的共聚，而如何保證這一聚合物在油藏的條件下仍然保持著良好的穩(wěn)定性已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。耐溫耐鹽HAPAM具有非常好的性能，并且應(yīng)用非常廣泛，因而本文對(duì)耐溫耐鹽疏水締合聚丙烯酰胺合成方法進(jìn)行了深入的研究，并且對(duì)HAPAM未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行展望，希望能夠讓HAPAM獲得更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：耐溫耐鹽HAPAM;合成方法;未來(lái)展望

0 引言

1980年前后，疏水締合聚合物開(kāi)始被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行研究，最初是由Evani等人首先將其應(yīng)用在石油工業(yè)中，自此之后各個(gè)國(guó)家的科學(xué)家就開(kāi)始了對(duì)新型疏水締合聚合物的探究。在亞洲地區(qū)，我國(guó)的科學(xué)家率先對(duì)這一領(lǐng)域開(kāi)展了研究，羅亞平院士在多年的努力下，終于研制出了耐溫耐鹽疏水締合聚丙烯酰胺，并且在中原油田的應(yīng)用中取得了顯著的效果，這一研究成果使得疏水改性聚丙烯酰胺領(lǐng)域的研究逐漸走向了一個(gè)新階段，將其應(yīng)用在更多的領(lǐng)域當(dāng)中，從而促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。本文主要以耐溫耐鹽HAPAM為研究對(duì)象，研究了其合成方法，并對(duì)未來(lái)的研究和發(fā)展方向進(jìn)行了探討。

1 HAPAM的合成方法

對(duì)于HAPAM聚合工藝來(lái)說(shuō)，整個(gè)過(guò)程都非常復(fù)雜和繁瑣，這主要是由于疏水單體和水溶性單體AM自身的特性所決定的?，F(xiàn)階段，HAPAM的合成方法主要可以分成兩個(gè)大類(lèi)：

1.1 共聚合法

所謂的“共聚合法”，需要在相應(yīng)的反應(yīng)環(huán)境之下，讓水溶性單體AM和某種疏水單體發(fā)生反應(yīng)，從而生成分子鏈上同時(shí)具有疏水基團(tuán)和親水基團(tuán)共聚物的一種聚合方法。但是，由于疏水單體本身具有一定的憎水性，若要實(shí)現(xiàn)水溶性單體AM和疏水單體的聚合，就必須要通過(guò)一定的方法使這兩種單體進(jìn)行混合，因而從不同的混合方法來(lái)看，又可以將共聚合法分為以下幾種類(lèi)型：

1.1.1 非均相共聚

非均相共聚法就是利用機(jī)械攪拌，從而讓疏水單體能夠以微小顆粒的狀態(tài)直接分散在水中，然后與AM發(fā)生共聚反應(yīng)。對(duì)于這一方法來(lái)說(shuō)，是最初用來(lái)制備HAPAM的方法，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，由于這種方法很難控制聚合物的組成以及共聚的效果，并且實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性也比較差，因而這種方法已經(jīng)很少使用。

1.1.2 均相共聚

均相共聚法就是溶劑法，這種方法是使用某種單一的溶劑或者混合溶劑，同時(shí)溶解于親水單體和疏水單體，最終實(shí)現(xiàn)共聚合的方法，這種方法選用單一溶劑或者混合溶劑來(lái)替代水溶劑，能夠有效的減少疏水單體不溶于的水現(xiàn)象，一般情況下多使用醇類(lèi)或者醚類(lèi)作為溶劑。在使用這種方法時(shí)，所產(chǎn)生的聚合物通常會(huì)在沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)時(shí)就會(huì)沉淀出來(lái)，使得合成的HAPAM分子量較低。

1.1.3 反相（微）乳液聚合

在均相共聚法的基礎(chǔ)之上，科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了改善，從而提出了反相（微）乳液聚合方法，這種方法能夠?qū)⑺苄詥误w或者油溶性單體在乳化劑的作用下，連續(xù)形成W/O微乳液，然后在與引發(fā)劑發(fā)生聚合反應(yīng)。在使用這種方法時(shí)，需要使用油溶性引發(fā)劑能夠引入更多的疏水基團(tuán)，從而形成一個(gè)較長(zhǎng)的疏水微嵌段。就反相（微）乳液聚合來(lái)說(shuō)，反應(yīng)速度非?？?，并且得到的聚合物平均相對(duì)分子質(zhì)量也比較高，所產(chǎn)生的聚合物能夠表現(xiàn)出明顯的增粘性能，但是也具有明顯的缺點(diǎn)，就是乳化劑的成本比較高，同時(shí)也會(huì)殘留在聚合物之中，這就給聚合物的性能帶來(lái)一定影響。

1.1.4 膠束共聚合

現(xiàn)階段，膠束共聚合法是一種比較常見(jiàn)的方法，這種方法是在乳液聚合的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的，然后再與親水單體發(fā)生共聚反應(yīng)。

1.1.5 模板共聚合

這種方法是在聚合反應(yīng)體系中加入一種大分子，然后讓單體能夠在大分子的相互反應(yīng)中發(fā)生共聚合反應(yīng)，并且疏水單體是以大嵌段的形式存在于聚合物鏈上，這種方法所生成的聚合物具有非常良好的疏水締合效果。

1.1.6 超臨界CO2介質(zhì)法

超臨界CO2介質(zhì)法主要是將超臨界的CO2作為分散介質(zhì)，然后再利用共溶劑使親水單體AM實(shí)現(xiàn)共聚合，這種方法能夠很容易的控制反應(yīng)過(guò)程，并且聚合的效率非常高，所產(chǎn)生的聚合物疏水性能也非常好，但是這一方法所需要的設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，并且聚合物的分子量可能也會(huì)較低。

1.2化學(xué)改性法

對(duì)于疏水締合聚丙烯酰胺來(lái)說(shuō)，除了上述的幾種制備方法之外，還有化學(xué)改性法，這種方法就是通過(guò)讓多種聚合物發(fā)生反應(yīng)，然后在親水聚合物的鏈上引入疏水基團(tuán)，或者是引入大量的親水基團(tuán)來(lái)制備疏水締合聚丙烯酰胺的方法，這種方法能夠?qū)F(xiàn)有的聚合物作為原料，通過(guò)一系列的反應(yīng)得到高相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)物，但是這種反應(yīng)需要在較高粘度的聚合物溶液中進(jìn)行，在反應(yīng)的過(guò)程中非常容易出現(xiàn)反應(yīng)物的混合不均現(xiàn)象，從而影響了產(chǎn)品的性能，因此，這種方法也已經(jīng)很少應(yīng)用。

2 新型疏水締合聚丙烯酰胺發(fā)展方向

一直以來(lái)，HAPAM由于其自身具有比較獨(dú)特的流變性能、耐鹽和抗剪性能逐漸受到了更多科學(xué)家的重視，科學(xué)家不僅深入的研究了疏水締合聚丙烯酰胺的合成方法，還對(duì)其性能的更好發(fā)展進(jìn)行了探究。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)主要在孿尾型單體、氟碳型單體以及超支化聚合物這三個(gè)方向，下面對(duì)這幾點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述：

2.1 孿尾型單體

孿尾型單體在不增長(zhǎng)碳鏈的基礎(chǔ)之上，提高疏水鏈的輸水性能，同時(shí)雙尾結(jié)構(gòu)還能夠比較明顯的提升單體的穩(wěn)定性能。蒲萬(wàn)芬使用膠束共聚法進(jìn)行了研究，以PEDMAM為孿尾疏水單體，然后將其與AM和AA進(jìn)行共聚，最終形成了孿尾型單體疏水締合聚丙烯酰胺，這種聚合物表現(xiàn)出了更好的耐溫性能。雖然，經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)證明孿尾型單體疏水締合聚丙烯酰胺具有非常好的耐溫和耐鹽性能，但是由于其受到空間位阻效應(yīng)的影響，在進(jìn)行共聚時(shí)，需要的環(huán)境和條件比傳統(tǒng)的聚合方法更加嚴(yán)格，并且對(duì)于相關(guān)的反應(yīng)裝置要求也更高。