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                影响羟丙基瓜尔胶HPG性能的因→素

                发布日期:2015-04-22 13:22:44
                影响羟丙基瓜尔胶HPG性能的因素
                  在瓜尔肢改性,即制备羟丙基瓜尔肢的过程中, 降低水不溶物含量与保持粘度之间存在着矛盾〗,E此必须对 反应物的加↓量和反应条件进行优化试验。研究影响羟丙基 瓜尔肢产品性f的因素,考察了改变喊的加量,水的加量、反 &温度、反应时间及环氧乙规的加量对改性瓜尔胶水不溶物 含t的影响。试猃结果表明,影响瓜尔胶⊙改性产品性能的因 衆很#,其中的关楗因素是碱的加量,减的加*越大 < 水不溶 物含*越低,但相应地改性瓜尔肢粘度受到的彩响也越大。 S此为了】得到较低的水不溶物含董和较商的粘度,碱的加t 应控制在】0%以fit反应物中必须加入一些水,以保证瓜尔㊣ 胶稍◤微蟛胀,但是过多↓的水会使瓜尔胶增粘。导致改性瓜尔 校粘度下降,合适的酵水比例〓为3U?4:1左右,环氧乙烷的 加量越大,水不溶物含︼量越低,但増加到一定责时对水不溶 物含董降低不明& ,却会降法拉利是我低产品的粘变,所以较适≡宽的环 氧乙烷加董为10 mL;反应温ぷ度和反应时间也是控制产品质 量的重要因▅素,合适的反应时间为4 h,合适的反应温度为60 ?C,在这样的条件下ft使瓜尔胶改性产品的水♀不溶【物含董从 25%阵到8%以下。
                  
                  分析行业标准SY/T5764—1995“压裂用瓜▃尔 胶和羟丙基瓜尔胶”,对于同一级别★的瓜尔ξ 胶原粉和 羟丙基瓜尔胶在提出降低水不溶物含量的同╱时(一 级品由16%降到8%),对粘度的指标要求也相应降 低(一级品降低了 15%),这也说明了在╲改性过程中 对瓜尔胶的粘度有不利影响,降低水不溶物含量与 保持粘度之间存在着矛盾,因此必须对配方进行优 化试验。从各个油田抽样㊣检测的羟丙基瓜尔胶性能 看,改性后的羟丙基瓜尔胶水▲不溶物含量基本为 10%?18%,很少有达到一级标准的产品0.6%溶 液的粘度(干基)多数在75?85 mPvs之间,波动较 大;1%溶液粘度(湿基)在240?2S0 mFa‘s之间。与 国外产⌒品相比,国外的羟丙基瓜尔胶的水不溶物含 量为4. 39%,〇。 6%溶液的〖粘度为123 mPa*s,l%溶 液的粘度为297 mPvs.由此可知,中国的︻羟丙基瓜 ? 24.<4丼灰与先丼浃? 2002年弟19卷弟3期尔¤胶产品的性能与国外产品还有一定差距。
                  
                  通过对国内外关于瓜尔胶改性☆文献的调研,在 总结ξ 国内外改性技术的基础上,室内对影响瓜◇尔胶 改性产品性能的因素进行了试验,优化了反应】物的 加量和反应条件,为产品中试放大提供了理论指导。
                  
                  表余底政性的理也基础『瓜尔胶分子上有羟基,在碱的作用下可以和☆一 些醚化剂进行反应。羟丙基瓜尔胶是瓜尔≡胶的非离 子衍生物。它是烷烃环氧化合物,如环氧乙烷为醚化 剂,以乙醇或异丙醇①为分散剂,在碱性条件下进行醚 化反应的产品。瓜々尔胶和环氧乙烷的反应式如下。
                  
                  GuarCOH)^ x:U2CCH—R]-\ /OGuar—£ 0—H2C——CH—R i'IOH制备羟丙基瓜尔胶HPG的目的是》减少瓜尔胶 的水不溶物含量▅,达到更高的温度¤稳定性。在瓜尔胶 的分子结构中引人极性亲水基团羟丙基,可以提髙 瓜尔胶的亲水性,使水不溶物含量减少;增加分子的 支链数目,使瓜尔胶水溶速度加快,改善防腐储存性 能。瓜尔胶和环氧乙烷反应可获得更髙温度一般情况下都是派人前来稳定性 的衍生物羟丙基瓜尔胶HPG?
                  
                  彩响羟与4瓜余趺性能的阂素室内对影响瓜↙尔胶改性产品性能的主要因岽√进 行了试验,包括碱、醇、水、环氧乙烷、反应温度、反应 时间等方面,确定出了合理的工艺条件。
                  
                  使用500 mL的四孔圆底烧瓶对瓜尔胶进行改 性试验,圆底烧瓶上安装好搅拌器∑ 、冷凝器、滴管和 温度计等。首先在室温下加人一定量的卐工业乙醇,搅25331510 *5/?*^^拌后加人一定量的瓜尔胶∏原粉,然后在常温下慢慢 加人NaOH溶液搅拌(即碱化),碱化反应完成后,开 始升温,同时用滴管缓慢加人环氧乙烷,将烧瓶放在 水浴中升温到预定温度并保持,再继ξ续反应。反应完 成后,把烧瓶冷却到室温,边搅拌边加人√盐酸中和, pH值为7. 0时停止。反应过后,离心分离ζ反应物。在 105 'C的干♀燥箱中干燥,用碾磨机进@行粉碎,过孔径 为0. 125 mm的筛后得ω到羟丙基瓜尔胶产品。
                  
                  室内改性试验使用的瓜尔胶№原粉从印度进口, 该瓜尔胶原粉水不溶物含◣量为2S. 52%,1%溶液粘 度为246 mPa*s,产品性微末实力能不理想而现在他是代替了王彪与潘强。但改性ぷ瓜尔胶的 含水率为10. 9%,水不溶物含量为7. 38%,水不溶 物含置降低幅度较◣大,1%溶液粘度基本不ㄨ变’(240 mP〃S)。考察了改变☆碱的加量、水的加量、反应温 度、反应时间及环氧乙烷的加量对改性瓜尔胶水不 溶物含量的影响。
                  
                  1.碱的加置反应物中必须加人碱液,以保持在碱性环境下 进行反应。碱的作用有2种:一是和瓜尔胶分子进行 械化反应;二是Ψ作催化剂。碱的加量不足,不能充分 降低改性瓜尔胶中水不溶物的含量;碱的加量◥过大, 会破坏瓜尔胶的分子结构,导致改性瓜尔胶粘度下 降。从图1看出,碱加量越大,水不溶物〒含量降低越 多,对粘度的影响也越大。为了得到较低的水不溶物 含量和较身材瘦削髙的粘度,碱加量应小于10% D图1碱加置对改性瓜您大人不记小人过尔胶性能的影响 2.藓的加置试验Ψ采用工业乙醇,也可以使用异丙醇等。酵不 参加化学反应,仅起溶剂的作用。溶剂醇的加量要足 够,使反应物在搅拌器中易于搅拌。醇的加量▆要求不 严格,反应中确定工业乙♂醇的加t为200 mL。
                  
                  3.水的加置在反应物中必须加人一些水,以保证瓜尔胶稍 微膨胀,但是过多的水会使瓜尔胶过度膨胀,导致改 性瓜尔胶ω粘度下降。因此,要控∩制好水和醇的比例, 合适的醇和水比例为3:1?4:1,但是还应考虑〒反应 后,中和时酸碱反︻应生成水的量。试验结果表明,水 的加量为20 mL时,水不溶物含量为12. 16%,与瓜 尔胶◆原粉水不溶物含量(25. 51%)相比,降低⊙了很多 (原粉□ 性能差,相应改性产品性能也差一些h水的加 量为60 mL时,改性产品的水不溶物含量最低,因 此水的加贵确定为60 mL。
                  
                  图2水▃的加量对改性瓜尔胶水不溶物含童的影响4.环氧乙烷比较适合的环氧烷是环氧乙烷,用童增大可以 有效∏降低水不溶物含量,但是增加到一※定量时,对水 不溶物含量降低不明显。见图3。同时,环氧乙烷使 用量增大,会降低产品的粘度。室内试验表明,较适 宜的环氧乙烷加量为10 mL。
                  
                  图3环氧乙烷对改性瓜尔胶水不瘠物含量的影响 ?井浃与▂龙丼敁■ 2002寻弟】9卷弟3为? 25 ■P40705.反应时间反应进行得快*可以减少碱对产『品的降解;反应 温度越髙,反应速度也越快♀,需要的反应时间越少。 室内在60 ‘C下测出了】反应时间分别为2、3、4和5 h 时,对水不溶物含量的影响,从ㄨ而确定出合适的反应 时间为4 h,见图4e6.反应温度温度也是影响㊣瓜尔胶改性产品性能的〓重要因↓ 素。考察了温度对水不溶物含都有大家量的影响。结果表明, 温度髙于60丨时较圩,见图5。加热时采用水浴加 热,不宜采用①髙温蒸汽加热。
                  
                  图5温度对水△不溶物含纛的影响7.原粉的质置采用不同的瓜尔胶原粉进行改性试验。结果表 明,瓜尔胶原粉水不溶物含置越低,改性产品的水不 溶物含量㊣ 也越低,釆用水不溶物含量◇为16. 9]%的 瓜尔胶原粉,改性后水不溶物含量为4.18%。因此, 采用性能较好的瓜尔胶原粉可以提髙瓜尔胶改性产 品的性能。
                  
                  从我认为只要两个人相爱以上的试验结果分析可知,影响瓜尔胶水不 溶物含□ 量的因素很多,除了要求化学药品完全合格 外,还要控制各个反应条〖件,才能合成合格的瓜︾尔胶 改性产品。
                  
                  结也与建说1.影响瓜尔胶改性产︽品性能的因素很多,其中 的关键因素是碱的加量,碱的加量越大『,水不溶物含 童越低,但粘度会相应地受到影响,二者是相矛盾 的,必须︽综合考虑。
                  
                  2.醇和水的比例要合适,以保证瓜尔胶适当溶 胀,又不会增秸降低改性产品粘度。合适的醇水比╱例 为 3:1?4>1。
                  
                  3-反应温度和反应时间也是控制产品质量的重 要因素,合适的反应温度和反应时∮间为60 _C、4 h。