Page 127 - 《精细化工》2021年第10期

第 38 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.38, No.10
2021 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2021

功能材料
N-异丙基丙烯酰胺基智能膨润土的制备及性能

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潘 一 ，徐明磊 ，詹倩茹 ，侯 冰 ，杨双春 ，李 宁
（1. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001；2. 中国石油大学 石油工程学院，北京
102249；3. 辽宁石油化工大学 工程训练中心，辽宁 抚顺 113001）
摘要：以钠基膨润土为原料，通过硅烷偶联剂 KH570 的脱水缩合作用将 N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）接枝
在钠基膨润土表面，制备了智能温敏膨润土（NIPAM-B）。采用单因素方法对 NIPAM-B 的合成指标进行了优
化，利用 XRD、FTIR 对 NIPAM-B 进行了表征，同时对 NIPAM-B 的温敏性、NIPAM-B 悬浮液的流变性和悬
浮性进行了考察，引入丙烯酸（AA）单体对 NIPAM-B 进行最低临界溶解温度（LCST）调控。结果表明，NIPAM-B
具有良好的温敏特性，其悬浮液的流变性在 40~60 ℃范围内表现出稳流特点以及升温增稠的特性。与钠基膨润
土相比，NIPAM-B 的悬浮性略有下降。此外，AA 的引入可实现对 NIPAM-B 最低临界溶解温度（LCST）的调
控，AA 的摩尔分数（以 AA 与 NIPAM 物质的量为基准）每增加 10%，NIPAM-B 的 LCST 将提高 10 ℃左右。
关键词：膨润土；温敏聚合物；表面修饰；智能材料
中图分类号：TE254；TE39 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 10-2057-08

Preparation and properties of N-isopropylacrylamide-based smart bentonite

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PAN Yi , XU Minglei , ZHAN Qianru , HOU Bing , YANG Shuangchun , LI Ning
（1. College of Petroleum and Natural Gas Engineering,, Liaoning Petrochemical University, Fushun 113001, Liaoning,
China; 2. School of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 3. Engineering Training
Center, Liaoning Petrochemical University, Fushun 113001, Liaoning, China）
Abstract: N-isopropyl acrylamide (NIPAM) was grafted on the surface of sodium bentonite through
dehydration condensation of silane coupling agent KH570 to prepare intelligent temperature-sensitive
bentonite (NIPAM-B). The single-factor method was used to optimize the synthesis index of NIPAM-B.
NIPAM-B was characterized by XRD and FTIR. At the same time, the temperature sensitivity of NIPAM-B
and the rheological properties and suspension properties of NIPAM-B suspension were investigated. And
acrylic acid (AA) was introduced to regulate the low critical solution temperature (LCST) of NIPAM-B.
The results showed that NIPAM-B had good temperature-sensitive characteristics, and the rheological
properties of NIPAM-B suspension in the range of 40~60 ℃ exhibited steady flow characteristics and
temperature increasing thickening. However, the suspension property of this smart temperature-sensitive
bentonite was slightly lower than that of sodium bentonite. In addition, the introduction of AA could
regulate the LCST of NIPAM-B, and the LCST of NIPAM-B would increase by about 10 ℃ if the molar
fraction of AA (based on the molar of AA and NIPAM) increased by 10%.
Key words: bentonite; temperature-sensitive polymer; surface modification; intelligent materials

温敏聚合物作为新兴智能材料的代表能够对外 重要研究方向，这能够有效应对温度变化，解决油
[2]
部温度变化进行感知并给出相关响应，广泛应用于 田开采中遇热降黏、流体窜流等常见问题 ，并且
[1]
医学治理、工业纺织、化学材料等领域 。将温敏 针对性突出、性能高效。因此，利用温敏聚合物研
材料应用于油气开采是当前石油行业实现现代化的 制温敏型膨润土对智能钻井液的研究具有重要意义。

收稿日期：2021-06-08; 定用日期：2021-06-28; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210608
基金项目：辽宁省教育厅基本科研项目（L2020026，LJKZ0417）
作者简介：潘 一（1976—），男，教授，E-mail：panyi_bj@126.com。联系人：李 宁（1985—），男，工程师，E-mail：xu1960160966@
163.com。