CN107957004A - 一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法 - Google Patents

一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法，属于减阻剂技术领域。本发明通过与盐角草为主要原料，通过对其进行酶解与提取，收集其内部盐角草纤维素材料，有效吸附盐分并加以储存，同时盐角草纤维经过戊二醛固定并加以交联，使纤维有效交联形成的空间网状结构，使盐分累计时有效减缓盐分中钠离子和钙离子之间的交换速度和程度，有效改善材料的耐盐性能，且本发明通过以丙烯酰胺等物质为减阻剂材料主体，经盐角草纤维负载，使其增大了分子的空间位阻，有效提高其抗水解能力，通过其内部的强极性基团具有的亲水作用与静电排斥力，增大了分子链的流体力学体积，与钙、钠离子不发生沉淀，在面水中减阻效果不受影响，抗盐能力増强。

Description

一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法，属于减阻剂技术领域。
背景技术
管道中由于摩擦阻力或摩擦压降的存在，限制了流体在管道中的运动，从而造成管道能量消耗增大或输送量下降。将少量的某些具有特殊化学性质的物质（如高分子聚合物、表面活性剂等）加入到流体中，在瑞流状态下流体的流动阻力显著降低的现象称为添加剂减阻，而能够使流体流动阻为显著下降的特殊物质称为减阻剂。由于在流体中加入少量的减阻剂就可以达到增加输送量、降低能耗的效果，因此，减阻剂减阻是众多减阻技术中最经济、应用最广泛的一种。常用的水溶性减阻剂聚丙烯酰胺和聚环氧乙烯虽然在纯水中具有良好的减阻效果，但是在高温含盐的水溶液中其减阻效果受到影响，不能应用于深层地下齿水的开采输送过程。对于耐湿耐盐减阻剂的合成，国内外的科研人员进巧了大量的研究实验。常用的方法就是丙締醜胺聚合物的改性，引入功能性基团或者改变聚合物分子的结构，使其具有耐温耐盐的特性，能够适应面水采输的需求。
聚丙烯酰胺是最常用的水溶性减阻剂，在常温淡水中，聚丙烯酰胺分子呈伸展状态，具有很好的减阻效果。将聚丙烯酰胺加入到含盐的面水中，其减阻效果下降。这是因为其分子对盐很敏感，在面水中分子长链发生卷曲，减阻效果受到影响。在温度较髙的流体中，由于热运动加剧，聚丙烯酰胺分子也不能完全伸展，因此，聚丙烯酰胺在高温水中的减阻效果很差。要适应深层地下因水输送过程的减阻需求，就要引入功能单体，合成耐温耐盐丙烯酰胺聚合物。但是现有引入功能单体后减阻剂减阻性能不佳，耐盐性能较差，所以制备一种具有优异耐盐稳定性能的减阻剂很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对传统减阻剂引入功能单体后减阻性能不佳，耐盐性能较差的问题，提供了一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取盐角草冷冻干燥并研磨过筛，收集盐角草颗粒并按质量比1:5，将盐角草颗粒与磷酸缓冲液搅拌混合，超声分散，得分散液并将混合酶添加至分散液中，搅拌混合，加热煮沸并保温处理，调节pH至4.0，离心分离并收集下层沉淀，洗涤、干燥得盐角草纤维；
（2）按重量份数计，分别称量25～30份份丙酮、10～15份戊二醛、75～80份去离子水搅拌混合并调节pH至5.0，得改性液并按质量比1:5，将盐角草纤维添加至改性液中，水浴加热并搅拌混合，过滤得滤饼，洗涤、干燥并研磨，过200目筛得改性纤维颗粒；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、3～5份十六烷基三甲基溴化铵、6～8份丙烯酸、7～10份丙烯酰胺和6～8份改性纤维颗粒和3～5份吐温-80置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，在氮气气氛下搅拌混合并水浴加热，静置冷却至室温，即可制备得一种耐盐稳定型减阻剂。
步骤（1）所述的磷酸缓冲液为质量分数5％、pH为6.5磷酸二氢钠-磷酸氢二钠溶液。
步骤（1）所述的混合酶为按质量比1:1，将植物蛋白酶与糖化酶搅拌混合并研磨过200目筛制备而成。
步骤（1）所述的混合酶添加量为50U/mL。
步骤（2）所述的调节pH采用的是冰醋酸。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明通过与盐角草为主要原料，通过对其进行酶解与提取，收集其内部盐角草纤维素材料，由于盐角草材料具有优异的耐盐和储盐性能，将其作为骨架并添加至材料内部，有效吸附盐分并加以储存，同时盐角草纤维经过戊二醛固定并加以交联，使纤维有效交联形成的空间网状结构，使盐分累计时有效减缓盐分中钠离子和钙离子之间的交换速度和程度，有效改善材料的耐盐性能；
（2）本发明通过以丙烯酰胺等物质为减阻剂材料主体，经盐角草纤维负载，使其增大了分子的空间位阻，有效提高其抗水解能力，通过其内部的强极性基团具有的亲水作用与静电排斥力，使共聚物具有良好的水溶性，增大了分子链的流体力学体积，更重要的是聚合物具有出色的耐温耐盐性，与钙、钠离子不发生沉淀，在面水中减阻效果不受影响，抗盐能力増强。
具体实施方式
取新鲜盐角草并洗净，冷冻干燥并研磨过50目筛，收集盐角草颗粒并按质量比1:5，将盐角草颗粒与质量分数5％、pH为6.5磷酸二氢钠-磷酸氢二钠溶液搅拌混合，在200～300W下超声分散10～15min后，收集得分散液并按50U/mL，将混合酶添加至分散液中，在室温下搅拌混合1～2h后，加热煮沸并保温处理3～5min，用冰醋酸调节pH至4.0，在8000～10000r/min下离心分离并收集下层沉淀，用质量分数80％乙醇溶液冲洗3～5次后，真空冷冻干燥得盐角草纤维；按重量份数计，分别称量25～30份份丙酮、10～15份戊二醛、75～80份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并滴加冰醋酸至pH至5.0，控制冰醋酸滴加速率为0.2mL/min，待滴加完成后，得改性液并按质量比1:5，将盐角草纤维添加至改性液中，在45～50℃下水浴加热3～5h后，搅拌混合并过滤得滤饼，用去离子水冲洗至洗涤液呈中性后，真空冷冻干燥并研磨，过200目筛得改性纤维颗粒；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、3～5份十六烷基三甲基溴化铵、6～8份丙烯酸、7～10份丙烯酰胺和6～8份改性纤维颗粒和3～5份吐温-80置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，在氮气气氛下搅拌混合并置于75～80℃下水浴加热3～5h，静置冷却至室温，即可制备得一种耐盐稳定型减阻剂。所述的混合酶为按质量比1:1，将植物蛋白酶与糖化酶搅拌混合并研磨过200目筛制备而成。
实例1
取新鲜盐角草并洗净，冷冻干燥并研磨过50目筛，收集盐角草颗粒并按质量比1:5，将盐角草颗粒与质量分数5％、pH为6.5磷酸二氢钠-磷酸氢二钠溶液搅拌混合，在200W下超声分散10min后，收集得分散液并按50U/mL，将混合酶添加至分散液中，在室温下搅拌混合1h后，加热煮沸并保温处理3min，用冰醋酸调节pH至4.0，在8000r/min下离心分离并收集下层沉淀，用质量分数80％乙醇溶液冲洗3次后，真空冷冻干燥得盐角草纤维；按重量份数计，分别称量25份份丙酮、10份戊二醛、75份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并滴加冰醋酸至pH至5.0，控制冰醋酸滴加速率为0.2mL/min，待滴加完成后，得改性液并按质量比1:5，将盐角草纤维添加至改性液中，在45℃下水浴加热3h后，搅拌混合并过滤得滤饼，用去离子水冲洗至洗涤液呈中性后，真空冷冻干燥并研磨，过200目筛得改性纤维颗粒；按重量份数计，分别称量45份去离子水、3份十六烷基三甲基溴化铵、6份丙烯酸、7份丙烯酰胺和6份改性纤维颗粒和3份吐温-80置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，在氮气气氛下搅拌混合并置于75℃下水浴加热3h，静置冷却至室温，即可制备得一种耐盐稳定型减阻剂。
实例2
取新鲜盐角草并洗净，冷冻干燥并研磨过50目筛，收集盐角草颗粒并按质量比1:5，将盐角草颗粒与质量分数5％、pH为6.5磷酸二氢钠-磷酸氢二钠溶液搅拌混合，在250W下超声分散12min后，收集得分散液并按50U/mL，将混合酶添加至分散液中，在室温下搅拌混合2h后，加热煮沸并保温处理4min，用冰醋酸调节pH至4.0，在9000r/min下离心分离并收集下层沉淀，用质量分数80％乙醇溶液冲洗4次后，真空冷冻干燥得盐角草纤维；按重量份数计，分别称量27份份丙酮、12份戊二醛、77份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并滴加冰醋酸至pH至5.0，控制冰醋酸滴加速率为0.2mL/min，待滴加完成后，得改性液并按质量比1:5，将盐角草纤维添加至改性液中，在47℃下水浴加热4h后，搅拌混合并过滤得滤饼，用去离子水冲洗至洗涤液呈中性后，真空冷冻干燥并研磨，过200目筛得改性纤维颗粒；按重量份数计，分别称量47份去离子水、4份十六烷基三甲基溴化铵、7份丙烯酸、8份丙烯酰胺和7份改性纤维颗粒和4份吐温-80置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，在氮气气氛下搅拌混合并置于77℃下水浴加热4h，静置冷却至室温，即可制备得一种耐盐稳定型减阻剂。
实例3
取新鲜盐角草并洗净，冷冻干燥并研磨过50目筛，收集盐角草颗粒并按质量比1:5，将盐角草颗粒与质量分数5％、pH为6.5磷酸二氢钠-磷酸氢二钠溶液搅拌混合，在300W下超声分散15min后，收集得分散液并按50U/mL，将混合酶添加至分散液中，在室温下搅拌混合2h后，加热煮沸并保温处理5min，用冰醋酸调节pH至4.0，在10000r/min下离心分离并收集下层沉淀，用质量分数80％乙醇溶液冲洗5次后，真空冷冻干燥得盐角草纤维；按重量份数计，分别称量30份份丙酮、15份戊二醛、80份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并滴加冰醋酸至pH至5.0，控制冰醋酸滴加速率为0.2mL/min，待滴加完成后，得改性液并按质量比1:5，将盐角草纤维添加至改性液中，在50℃下水浴加热5h后，搅拌混合并过滤得滤饼，用去离子水冲洗至洗涤液呈中性后，真空冷冻干燥并研磨，过200目筛得改性纤维颗粒；按重量份数计，分别称量50份去离子水、5份十六烷基三甲基溴化铵、8份丙烯酸、10份丙烯酰胺和8份改性纤维颗粒和5份吐温-80置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，在氮气气氛下搅拌混合并置于80℃下水浴加热5h，静置冷却至室温，即可制备得一种耐盐稳定型减阻剂。
将本发明制备的实例1，2，3进行性能测试，具体测试结果如下表表1所示：
表1性能对照表
由上表可知，本发明制备的降阻剂具有优异的耐盐性能。

Claims (5)

1.一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取盐角草冷冻干燥并研磨过筛，收集盐角草颗粒并按质量比1:5，将盐角草颗粒与磷酸缓冲液搅拌混合，超声分散，得分散液并将混合酶添加至分散液中，搅拌混合，加热煮沸并保温处理，调节pH至4.0，离心分离并收集下层沉淀，洗涤、干燥得盐角草纤维；
（2）按重量份数计，分别称量25～30份份丙酮、10～15份戊二醛、75～80份去离子水搅拌混合并调节pH至5.0，得改性液并按质量比1:5，将盐角草纤维添加至改性液中，水浴加热并搅拌混合，过滤得滤饼，洗涤、干燥并研磨，过200目筛得改性纤维颗粒；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、3～5份十六烷基三甲基溴化铵、6～8份丙烯酸、7～10份丙烯酰胺和6～8份改性纤维颗粒和3～5份吐温-80置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，在氮气气氛下搅拌混合并水浴加热，静置冷却至室温，即可制备得一种耐盐稳定型减阻剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的磷酸缓冲液为质量分数5％、pH为6.5磷酸二氢钠-磷酸氢二钠溶液。
3.根据权利要求1所述的一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的混合酶为按质量比1:1，将植物蛋白酶与糖化酶搅拌混合并研磨过200目筛制备而成。
4.根据权利要求1所述的一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的混合酶添加量为50U/mL。
5.根据权利要求1所述的一种耐盐稳定型减阻剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的调节pH采用的是冰醋酸。
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