Page 214 - 《精细化工》2022年第8期

·1714· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

紧密，阻碍电荷的转移，起到良好的保护作用；
PACIAM 和 PACSAM 形成的网状结构更延展，且具
有增加刚性的苯环结构，能使保护膜呈现良好的稳
定性和持久性，其缓蚀效率分别可达到 96.76%和
97.28%，而吗啉基团六元杂环也使分子链上的供电
+
基团更好地吸附 H ，缓释效率略有提升。因此，引
入 HMMAM 的疏水缔合共聚物在较低质量浓度（4
g/L）即可达到很高的缓释效率（>96%），能够有效
延缓管道腐蚀。

图 10 共聚物在溶解过程中电导率与时间的关系 表 2 不同共聚物的腐蚀速率
Fig. 10 Relationship between conductivity and time in the Table 2 Corcorrosion rates of different polymers
process of copolymer dissolution
2
质量浓 腐蚀速率/[mg/(cm ·h)]
如图 10 所示，共聚物的电导率随时间的增加呈 度/(g/L) HPAM PAA PACA PACIA PACSA PACIAM PACSAM
现出先快速增大后放缓至保持稳定的趋势，其中二 0 7.5576 7.5576 7.5576 7.5576 7.5576 7.5576 7.5576
元共聚物 PAA 由于不含疏水基团且存在亲水的— 1 2.2612 2.1909 2.2809 1.9370 1.4919 0.8903 0.7399
NH 2 ，可以快速溶解，溶解时间仅为 14 min；PACA 2 1.8660 1.8123 1.7896 1.0309 0.8306 0.6787 0.4882
引入了吗啉基团六元杂环，扩大了分子尺寸，阻碍 3 1.6045 1.5493 1.5244 0.6341 0.4278 0.5011 0.3673
共聚物分子向水中的扩散，溶解时间延长至 17 min； 4 1.1321 1.0996 1.0384 0.5056 0.4089 0.3114 0.2441
5 0.8986 0.8298 0.7391 0.4519 0.3990 0.2298 0.2101
PACIA 和 PACSA 引入了疏水基团且共聚物溶液质
6 0.9575 0.8328 0.7542 0.5018 0.3771 0.2192 0.2834
量浓度很低（<CAC），疏水基团为规避水而倾向于
7 0.8865 0.7731 0.6129 0.4618 0.3869 0.2585 0.2056
分子内的团聚，阻碍分子由本体向溶液中的扩散溶
8 0.7338 0.6787 0.6787 0.4542 0.3764 0.3159 0.3038
解，溶解时间分别为 20 和 23 min，且又能够证明
9 0.8034 0.6515 0.6537 0.4368 0.3953 0.2449 0.2615
SMA 的疏水性大于 IBOMA；PACIAM 和 PACSAM
10 0.7127 0.6258 0.5600 0.4527 0.3960 0.2411 0.2804
一方面由于交联度较高、相对分子质量较大，不利
于共聚物分子的溶胀溶解，但另一方面，共聚物具
有疏松多孔的网状结构且孔隙较大，有利于水分子
快速渗入到共聚物内部加速溶解，一定程度上弥补
了劣势，溶解时间分别为 25 和 27 min，依然可以满
足共聚物驱动三次采油过程的使用要求。
2.2.6 共聚物的缓蚀性能分析
在油田开采过程中，管道的内腐蚀也是影响采
油效率和维修成本的重要因素，合成的疏水缔合共
聚物能够作为优良的缓蚀剂，在提高采收率的同时

有效降低管道维护成本。共聚物的腐蚀速率如表 2
所示，推算出的缓蚀效率随质量浓度的变化如图 11 图 11 共聚物的缓蚀效率随质量浓度的变化
Fig. 11 Change of corrosion inhibition efficiency of copolymers
所示。 with mass concentration
由表 2 和图 11 可知，随着共聚物质量浓度的上
升，腐蚀速率呈先减小后稳定的趋势，缓蚀效率呈 通过激光共聚焦显微镜观察浸泡前后钢条表面
先上升后稳定的趋势；随着共聚物质量浓度上升， 形貌如图 12 所示，以质量浓度 5 g/L 为例。由图 12
钢条表面吸附的共聚物分子数目增加，逐渐形成致 可见，浸泡前（图 12a）钢条表面光滑且具有光泽，
密的吸附膜 [30] ，膜层不断加厚，当表面吸附达到饱 而无共聚物（图 12b）的钢条表面腐蚀严重，24 h
和时，此时吸附-脱附达到动态平衡 [31] ，钢条腐蚀速 时质量损失率为 23.13%。浸泡 PACA（图 12e）钢
率达到最小值，缓蚀效率达到最大值。其中， 条表面的相比浸泡 HPAM 和 PAA（图 12c、d）坑洞
PACSAM、PACIAM、PACSA 和 PACIA 使钢条表面 更小，这是因为，吗啉基团六元杂环使分子链上的
+
达到的饱和吸附量的质量浓度约为 4 g/L；疏水缔合 供电基团更好地吸附了 H ，延缓了钢条腐蚀。浸泡
作用使流体力学体积增大，对 Q235 钢片的包覆更 PACIA 和 PACSA 的钢条（图 12f、g）表面可清晰