Page 204 - 《精细化工》2022年第10期

·2138· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

可以看出，聚合物分子在受到恒定剪切和持续 互缠绕，可抵抗外部剪切力作用，具有较好的耐温
升温时，部分分子链发生断裂，但聚合物分子链仍 耐剪切性能。
保持一定的空间结构，并且在盐水中聚合物分子链 如图 12 所示，聚合物 p(AM/AA/CH-3)和 PAM
的排布相对紧密，因而表现出良好的耐温性能。 在质量浓度为 20000 mg/L NaCl 溶液中剪切 1 h 后的
2.8 剪切对 p(AM/AA/CH-3)耐温耐剪切性能的影响 黏度分别为 70.53 和 2.47 mPa·s，黏度保持率（剪切
在清水中配制质量分数为 0.8% p(AM/AA/CH-3) 后的黏度除以起始黏度的百分数）分别为 52.20%和
聚合物溶液，对其进行耐温耐剪切测试，结果见图 6.14%；p(AM/AA/CH-3)在质量浓度为 20000 mg/L
11。再对聚合物分别在 NaCl 和 CaCl 2 介质中进行 的 CaCl 2 溶液中剪切 1 h 后的黏度为 53.84 mPa·s。
140 ℃的耐温耐剪切测试，并与常规 PAM 进行对比， 在 NaCl 溶液中，一价离子的正电荷密度相对较低，
结果见图 12。 常规 PAM 的耐温耐剪切性表现较差，因此，PAM
在二价盐中的耐温耐剪切性更不可观。而聚合物
p(AM/AA/CH-3)表现出良好的流变性能的原因是聚
丙烯酰胺的耐温耐剪切测试温度小于玻璃化转变温
度 [21] ，聚合物分子的断裂主要以韧性断裂为主，因
螯合作用增强了分子间的作用力，在剪切作用下，
聚合分子链间的二次联接首先被打开，随后碳链之
间的强分子键被打开，相比于常规 PAM，聚合物
p(AM/AA/CH-3)含有两种作用力共同维持分子的稳
定性，因此，p(AM/AA/CH-3)具有较高的黏度保持
率和耐温耐剪切性。

图 11 质量分数为 0.8%的 p(AM/AA/CH-3)水溶液耐温耐 2.9 p(AM/AA/CH-3)黏弹性变化规律分析
剪切曲线 图 13、14 为聚合物在清水和盐水介质中黏弹性
Fig. 11 Temperature and shear resistance curves of 随频率和应力的变化关系。其中，G′为储能模量；G″
0.8% p(AM/AA/CH-3) 为耗能模量。聚合物质量分数为 0.3%，盐水的质量浓

度分别为 10000 和 20000 mg/L 的 NaCl 和 CaCl 2 溶液。

图 12 质量分数为 0.8%的聚合物盐溶液（质量浓度为
20000 mg/L）中的耐温（140 ℃）耐剪切曲线
Fig. 12 Temperature resistance (140 ℃) shear resistance
curve of 0.8% polymer in mass concentration of
20000 mg/L salt solution

图 11 结果表明，在升温阶段聚合物的表观黏度
随剪切时间增加而降低，待温度稳定后，表观黏度
保持稳定。质量分数为 0.8%的聚合物溶液剪切 1 h
后的表观黏度为 90.30 mPa·s，黏度保持率（即剪切
t 时刻聚合物溶液的黏度与起始黏度的百分比）为

68.40%。随着温度升高，聚合物分子的布朗运动逐
图 13 质量分数为 0.3%的聚合物在清水和 NaCl 水溶液
渐加快，因此黏度逐渐降低，当外界条件稳定时，
中黏弹性随频率（a）和应力（b）的变化曲线
分子间作用力及氢键作用与外界的剪切力及分子热 Fig. 13 Frequency (a) and stress (b) scans of mass fraction
运动处于动态平衡，黏度保持稳定不变，分子链相 0.3% polymer in sodium chloride solution