Page 68 - 《精细化工》2021年第7期
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·1350· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
反相悬浮聚合法是单体水溶液以液滴或粒子的形式 降低，从而溶胀倍率下降 [41] 。
分散于油相中，由引发剂引发聚合。该方法与反相 2.6 矿化度
乳液聚合法的不同之处在于聚合机理为水溶液本体 不同矿化度下聚合微球的粒径分布有所不同。
聚合，而不是乳液聚合，因此，得到的产物粒径更 林梅钦等 [42] 研究了矿化度对微球粒径的影响，当微
大，为 0.1~1000 μm [39] 。 球在去离子水中时，粒径分布较宽，为 18~120 μm，
2.2 单体的加量 随着 NaCl 质量浓度的增加，微球粒径分布范围逐渐
聚合微球常用合成单体 AA、AM 和 AMPS 均 变窄变小，NaCl 质量浓度为 50 g/L 时，微球粒径分
具有强亲水性，当单体用量低时，随着用量的增大， 布在 8.5~90 μm 之间。这是由于聚合微球在水中溶
一方面，亲水基团的数目增多，聚合微球能够更好 胀后，大分子链上的羧基负离子之间会存在静电斥
地吸收水分子；另一方面，相对分子质量的增大使 力，使得分子链在去离子水中较为伸展；而随着矿
得聚合微球的空间结构更加致密，更易于保持住吸 化度的增加，在外加强电解质的作用下，羧基水化
收的水分，使得微球溶胀倍率增大。当单体用量过 层和双电层会被压缩变薄，微球流体力学体积变小，
高时，单体分子及官能团会对聚合微球的合成起到 从而粒径变小。
一定的阻聚作用，相对分子质量降低，聚合微球的 矿化度的增加，一方面会使聚合微球分子链段
比表面积下降，使得微球的溶胀倍率下降 [12] 。 的水化变形能力降低，从而抑制微球的溶胀，另一方
2.3 交联剂的加量 面由于微球内外离子浓度差的存在，电解质分子会
交联剂的加入能够使聚合物的线性分子链结构 向微球内部扩散，使微球的交联结构发生扩张，促进
形成空间网状结构。当交联比较小时，空间网状结 微球的溶胀 [40] 。因此，矿化度对聚合微球溶胀性能
构的拉伸形变能力较强，微球溶胀性能较好，但由 的影响取决于微球结构受两方面作用影响的多少。
于交联点较少，微球的结构强度较低，从而使微球 2.7 pH
结构容易被破坏，无法有效封堵孔喉；随着交联比 曹孟菁等 [43] 研究了 pH 对聚合微球溶胀性能的
的增大，交联点数目增多，形成的空间网状结构强 影响。当 pH 较低时，氢离子中和了微球所带的负
度变高，使得微球封堵能力提高，并且网状结构有 电荷，分子链之间的静电斥力减弱，发生收缩，使
助于保持吸收的水分，使得微球的溶胀性能更好； 得微球流体力学体积变小，导致微球溶胀倍率变小；
当交联剂加量过大时，体系交联过度，导致聚丙烯 当 pH 较高时，颗粒所带负电的排斥作用使分子拉
酰胺分子链不易伸展，空间网状结构拉伸弹性变差， 伸，宏观表现为微球溶胀倍率增加；当 pH 过高时，
无法提供充足的吸水空间，微球溶胀性能变差，微 分子结构容易被破坏，使得分子链断裂，微球溶胀
球难以吸附架桥形成封堵 [40] 。 倍率低。
2.4 引发剂的加量 可以看出，聚合微球的粒径和溶胀性能受诸多
引发剂通过控制自由基数量调控聚合微球的溶 因素的影响，情况较为复杂，对于不同结构的聚合
胀封堵性能。自由基在参与聚合反应时，能够释放 微球，需要根据不同的地层情况，优化其合成和注
出大量的热，加剧分子的布朗运动，促进聚合反应 入条件，以满足不同储层对聚合微球粒径和溶胀性
的发生，使得聚合微球相对分子质量提高，从而使 能的要求。
微球溶胀倍率增大 [13] 。当引发剂用量过大时，链终 3 调驱机理探讨
止速率增大，自由基猝灭，所得聚合物相对分子质
量降低，使得溶胀倍率下降。 聚合微球只有在微球粒径与孔喉匹配的前提
2.5 合成搅拌速度 下，才能发挥其黏弹性作用对孔喉进行封堵调驱，
在通过乳液聚合方法合成聚合微球的过程中， 因此，国内外对于聚合微球调驱机理的研究主要集
需要将含有单体的水相缓慢加入到油相中，并且过 中于粒径孔喉匹配关系和微球在孔喉中的运移封堵
程中边加入边搅拌，从而形成 W/O 乳液，单体以液 机理上。其调驱效果是在不同粒径孔喉匹配关系下，
滴形式存在于体系中。随着搅拌速度的增大，单体 多种运移封堵机理共同作用的结果。因此，需要将
液滴分散更加均匀，且乳液体系更加稳定，不易发 运移封堵机理和粒径孔喉匹配关系结合在一起，以
生爆聚，有利于聚合反应的发生，合成聚合微球相 阐明聚合微球的调驱机理。
对分子质量高，溶胀倍率大。当搅拌速度过高时， YAO 等 [44] 通过微模型实验表明，由于小孔喉中
对乳液体系的剪切作用过强，破坏单体液滴油水界 的剩余油具有较高的渗流阻力，因此微球倾向于进
面上的乳化剂层，使得液滴内的单体被剪切破坏， 入大孔喉，并在其中产生附加的流动阻力，迫使后
参与聚合反应的单体数目减少，产物相对分子质量 续水转向。因此，微球与低渗区中的剩余油直接接
