Page 207 - 《精细化工》2022年第12期
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第 12 期 马喜平，等: 超支化压裂液稠化剂的制备及评价 ·2573·
2.2.5 反应温度对聚合物表观黏度的影响
固定其他条件同 1.2 节不变，反应温度对聚合
物表观黏度的影响如图 3e 所示。由图 3e 可知，随
着反应温度升高，聚合物溶液的表观黏度呈现先增
加后降低的趋势，40 ℃时达到最大。这是因为反应
温度过低时，引发剂的分解速率比较小，不利于聚
合反应的进行，从而影响溶液的表观黏度。当温度
过高时，容易引发暴聚。因此，该反应的最佳反应
温度确定为 40 ℃。
图 3 AMPS 与 HPAE-C 质量比（a）、单体总质量分数（b）、 通过上述实验得到 PHPAE-C 最佳制备条件为：
引发剂加量（c）、反应时间（d）和温度（e）对聚 m（AA）∶m（AM）=1∶4（共占单体总质量的 85%）、
合物溶液表观黏度的影响 m（AMPS）∶m（HPAE-C）=14.7∶0.3（共占单体
Fig. 3 Effects of mass ratio of AMPS to HPAE-C (a), total 总质量的 15%）、单体总质量分数 25%、引发剂加量
monomer mass fraction (b), initiator dosage (c),
reaction time (d) and temperature (e) on apparent 0.3%、反应温度 40 ℃、反应时间 6 h。
viscosity of polymer solution 2.3 PHPAE-C 溶液性能评价
由图 3b 可知，随着单体总质量分数的不断增 2.3.1 增黏性能
分别配制不同浓度梯度的 PHPAE-C 水溶液，并
加，聚合物的表观黏度呈现先增大后减小的趋势。
测定 PHPAE-C 溶液的表观黏度，结果如图 4a 所示。
在单体总质量分数为 25%时，聚合物表观黏度达到最
由图 4a 可知，随着聚合物质量浓度的增加，其溶液表
大（838 mPa·s）。这是由于单体的总质量分数过低时
观黏度不断升高。当 PHPAE-C 质量浓度≤1000 mg/L
导致分子间发生碰撞的机会较小，随着单体总质量
时，由于聚合物含量较少，分子链间主要以分子内缔
分数的逐渐增大，聚合物相对分子质量不断增大，
合为主，导致溶液表观黏度上升缓慢。当溶液质量
表观黏度随之升高。但当单体总质量分数过高时， 浓度超过 1000 mg/L 时，聚合物分子间相互缠绕的
可能会由于暴聚导致聚合物表观黏度下降 [16] 。因而，
机会更大，使聚合物溶液的表观黏度上升较快，并
单体总质量分数确定为 25%，下述实验均按此单体
在溶液质量浓度为 3000 mg/L 时，溶液表观黏度达
总质量分数进行。
到 846.7 mPa·s。另外，由于超支化大分子具有网络
2.2.3 引发剂加量对聚合物表观黏度的影响
状结构，随着聚合物质量浓度的增加，增大了分子间
固定其他条件同 1.2 节不变，探究了引发剂加
线团缠绕的机会，分子链的间距变短，分子间的作用
量对聚合物表观黏度的影响，结果如图 3c 所示。由
力增大，可获得更强的缔合效果，使得聚合物溶液的
图 3c 可知，聚合物的表观黏度随着引发剂加量的增
表观黏度随着质量浓度的增加迅速升高 [19-20] 。
加出现先升高后降低的趋势。在引发剂加量为 0.3% 2.3.2 耐温性能
时，聚合物的表观黏度达到最大（834.5 mPa·s）。这
配制 PHPAE-C 质量浓度为 3000 mg/L 的溶液，
是因为随着引发剂加量的增多，导致反应体系中自 并测定 PHPAE-C 溶液在不同温度下的表观黏度，结
由基的浓度也随之增加，共聚反应的速度过快，很难 果如图 4b 所示。由图 4b 可知，聚合物溶液的表观
控制温度，甚至可能会引发暴聚。因此，引发剂的加 黏度随着温度的升高不断下降。这是因为聚合物分
量确定为 0.3%，后续均按此引发剂加量进行实验。 子会在高温下发生不同程度的热降解，使溶液的表
2.2.4 反应时间对聚合物表观黏度的影响 观黏度降低。但是在 90 ℃时，聚合物溶液的表观
固定其他条件同 1.2 节不变，探究了反应时间 黏度仍为 570 mPa·s，表现出良好的抗温能力。这是
对聚合物表观黏度的影响，结果如图 3d 所示。由图 由于聚合物分子中含有超支化结构，即使在较高的
3d 可知，随着反应时间的延长，聚合物水溶液的表 温度下，也能保持分子间的相互缠结作用，降低了
观黏度先逐渐增大后趋于平稳。这说明反应时间过 聚合物分子链的热降解，且大量支化结构增加了分
短会导致反应体系中的反应单体未能进行充分反 子间的内摩擦力，使聚合物分子间的作用力增强，从
应，单体的转化率比较低，导致聚合物表观黏度也比 而在 90 ℃时仍能保持较高的表观黏度。
较低；当反应时间为 6 h 时，聚合反应已基本完成， 2.3.3 耐盐性能
2+
+
2+
此时聚合物水溶液表观黏度达到最大（846.7 mPa·s）。 室温下，测定了不同盐离子（Na 、Ca 和 Mg ）
因此，适当的聚合反应时间为 6 h。 质量浓度下聚合物溶液（质量浓度 3000 mg/L）的
