黃原膠的化學(xué)改性與性能研究.pdf

1、細(xì)菌胞外多糖黃原膠(XG)因其良好的增粘、抗鹽、抗剪切以及耐酸堿性能在石油開(kāi)采領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但它在使用過(guò)程中存在耐溫有限、用量大等問(wèn)題，因此可通過(guò)化學(xué)改性的方式向黃原膠分子中引入多種官能團(tuán)并增加其分子量，使其具有更好的耐溫性能、更高的粘度以及更強(qiáng)的抗降解能力。據(jù)此本論文提出3種改性黃原膠的路線。
　　1.以1-十八烯和馬來(lái)酸酐的交替共聚物為改性劑，使其與XG在異相條件下發(fā)生酯化反應(yīng)制得了具有微交聯(lián)結(jié)構(gòu)的改性黃原膠(PX)，并通過(guò)

2、核磁共振、紅外光譜、多角激光光光散射和熱重分析進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌的表征。研究表明改性后XG的熱轉(zhuǎn)變點(diǎn)由原來(lái)的40℃提高50℃，說(shuō)明酯鍵的交聯(lián)以及長(zhǎng)烷基鏈?zhǔn)杷喓辖Y(jié)構(gòu)的引入使耐溫性能大幅提高。當(dāng)聚合物水溶液濃度達(dá)到10g·L-1時(shí)，4個(gè)PX樣品的粘度明顯高于黃原膠，尤其是PX-4濃度達(dá)到10g·L-1時(shí)，其粘度達(dá)到1946mPa·s，而黃原膠在相同濃度時(shí)粘度僅為790mPa·s。除此以外，改性還使XG的抗鹽和抗機(jī)械剪切性能有所提高，并且探究

3、聚合物和原油的乳化行為發(fā)現(xiàn)，改性黃原膠能使原油乳化為更均勻、更細(xì)小的乳狀液。
　　2.以十八烷基異氰酸酯為改性劑，利用“一鍋煮”法使其與XG在異相條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制得了兩親性的黃原膠(MXG)，并通過(guò)核磁共振、紅外光譜、元素分析和熱重分析進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性表征。多角激光光散射測(cè)試發(fā)現(xiàn)，此改性方法可使黃原膠的表觀重均分子量由原來(lái)的237萬(wàn)最高增加至658萬(wàn)。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在礦化水中熱降解2160h后，MXG-1和MXG-2中粘度

4、分別降為138mPa·s和124mPa·s，而XG粘度降為79mPa·s，說(shuō)明MXG-1和MXG-2抗老化降解性能更優(yōu)越。溫度和NaCl濃度對(duì)聚合物粘度的影響發(fā)現(xiàn)，適度MXG比XG具有更優(yōu)越的耐溫和抗鹽性能。另外，改性黃原膠具有更高的表面活性，在濃度為5g·L-1時(shí)，5個(gè)MXG樣品中尤以MXG-5表面張力最低，達(dá)到52mN·m-1，而XG表張力為63mN·m-1。聚合物和原油的乳化行為表明，疏水基團(tuán)的引入使改性黃原膠親油的能力增強(qiáng)，原油

5、的乳化效果得到改善。
　　3.以1-溴代十四烷為改性劑，使其與XG在異相條件下發(fā)生醚化反應(yīng)制得了改性黃原膠BX，并通過(guò)核磁共振、紅外光譜、熱重分析和多角激光光散射進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌表征。通過(guò)研究XG和BX水溶液與正庚烷之間的界面張力隨聚合物濃度的變化情況可以發(fā)現(xiàn)，疏水基團(tuán)的引入賦予黃原膠一定的界面活性，使改性黃原膠更易在水/油界面發(fā)生吸附，導(dǎo)致溶液界面張力明顯下降，當(dāng)濃度為5g·L-1，黃原膠和正庚烷之間的界面張力為48mN·m-1