Page 212 - 《精细化工》2021年第1期

·202· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

–1
2 结果与讨论 由图 1 可知，纳米 SiO 2 在 3174 cm 处为表面
–1
O—H 的伸缩振动吸收峰，985 cm 为 Si—OH 的伸
2.1 FTIR 分析 缩振动吸收峰，799 和 464 cm 分别为 Si—O—Si
–1
采用 FTIR 对 SiO 2 及 C-SiO 2 进行了表征，结果 的弯曲振动和反对称振动吸收峰，1086 cm –1 是
如图 1 所示。 Si—O—Si 的反对称伸缩振动吸收峰。而 C-SiO 2 在
–1 –1
2923 cm 处有—CH 3 的伸缩振动吸收峰，2853 cm
为—CH 2 —的伸缩振动吸收峰，来自于 CTAB 中的
甲基和亚甲基，表明纳米 SiO 2 被成功改性。
2.2 纳米体系性能评价
模拟油藏环境，分别考察了 pH、温度、矿化度
对 SiO 2 增强 PAM/PEI 冻胶成胶性能的影响。冻胶
体系基础配方为 0.3%PAM+0.1%PEI+0.3% 硫脲
+0.1%C-SiO 2，记为 C-SiO 2/PAM/PEI，用于下面实验。
2.2.1 pH 的影响
用自来水配制冻胶体系。冻胶体系用 HCl 与

图 1 SiO 2 和 C-SiO 2 的 FTIR 谱图 NaOH 调节 pH 分别为 1、3、5、7、9、12，在 90 ℃
Fig. 1 FTIR spectra of SiO 2 和 C-SiO 2 下观察成胶时间与成胶强度的变化，结果见表 2。

表 2 pH 对成胶性能的影响
Table 2 Effect of pH on gel performances
成胶强度
pH 类型 成胶时间/h
3 h 12 h 1 d 3 d 5 d 7 d 10 d 15 d 20 d 30 d
1 PAM/PEI — A A A A A A A A A A
C-SiO 2/PAM/PEI — A A A A A A A A A A
3 PAM/PEI — A A A A A A A A A A
C-SiO 2/PAM/PEI — A A A A A A A A A A
5 PAM/PEI — A A A A A A A A A A
C-SiO 2/PAM/PEI — A A A A A A A A A A
7 PAM/PEI 24 A B C C D E F F F F
C-SiO 2/PAM/PEI 10 A C D E F G G G G G
9 PAM/PEI 9 B E E E F F F F F F
C-SiO 2/PAM/PEI 3 C D E G G H I I I I
12 PAM/PEI 8 B D F F G G G G G G
C-SiO 2/PAM/PEI 2 D E F G H I I I I I
注：—未成胶。

由表 2 可知，当 pH≤5 时，冻胶体系无法成胶。 2.2.2 温度的影响
当 pH≥7 时，冻胶体系均可稳定成胶，且 pH 越高， 用自来水配制冻胶体系。在 pH=9 时，分别置
成胶时间缩短，冻胶强度更大，这是由于 PEI 本身 于 30、60、90 和 120 ℃下，观察冻胶体系的成胶
为碱性物质，其分子链上含有大量带正电荷的亚胺 时间及成胶强度，结果如表 3 所示。
+
基，所以随着 H 的加入，PEI 质子化反应加强，抑 由表 3 可知，成胶时间随着温度升高而缩短。
这是因为，高温促使分子的热运动速度加快，增大
制了 PEI 的亚胺基与 PAM 酰胺基之间的亲核取代反
了可发生交联反应分子之间的相互碰撞机率，因此，
应，减缓了交联反应速率 [33] 。当冻胶体系为酸性时，
整个反应的反应速率加快，能够在短时间内交联形成
无法发生亲核取代反应，所以酸性环境下冻胶体系
高强度的冻胶。但 C-SiO 2/PAM/PEI 冻胶的成胶时间始
无法成胶。随着 pH 升高，聚合物水解度增加，形
终小于 PAM/PEI 的成胶时间。老化 30 d 后，PAM/PEI
成了部分羧基，增加了聚合物分子链上可交联基团
冻胶在 30、60、90 和 120 ℃下强度均为 F 级，而
数量，从而交联密度增大，成胶强度增强，由上可
C-SiO 2/PAM/PEI 冻胶在相同温度下由于 SiO 2 的加入
知，该冻胶体系更适用于碱性油藏环境。因此，后 强度高于 PAM/PEI 冻胶，且温度越高，强度越大。
续实验中选择 pH=9 为冻胶体系的最佳 pH。 120 ℃下其最终成胶强度可达 I 级。