UAcerca del experimento de copolímero AM/DMDAAC injertado con carboximetilcelulosa

2 Resultados y discusión

2.1 Rendimiento de supresión
Los experimentos de hidratación e hinchamiento de la arcilla se realizaron con soluciones acuosas de CAD-1, CAD-2, CAD-3 y CAD-7 con una concentración de 0,2% (tiempo de remojo durante 12 h) y se mezclaron con agua y copolímero de injerto CMC y AM. (CA) con una concentración de 0,2%. ) solución acuosa para comparación, los resultados se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Datos experimentales del hinchamiento por hidratación de la arcilla
*Copolímero de acrilamida injertado con CA-carboximetilcelulosa.

Las muestras de CAD investigadas tienen una mayor capacidad para inhibir la hidratación y el hinchamiento de la arcilla que el polímero aniónico CA, y el efecto de inhibición tiene una gran relación con la estructura molecular. Cuanto mayor sea el peso molecular (relativamente expresado por [η]) de CAD-1, CAD-2 y CAD-3 con buena solubilidad en agua, mayor será el contenido de cationes, mejor será el rendimiento inhibitorio, lo cual está en línea con la ley general de inhibidores recubiertos de polímeros [6]; mientras que CAD-7, que tiene una fuerte asociación entre los grupos de iones positivos y negativos en la cadena molecular (la solución acuosa es lechosa), trata de tener mayor [η] y contenido de cationes que CAD-2 y CAD-3, pero el efecto inhibidor es obvio. Por debajo de CAD-2 y CAD-3. Por lo tanto, además del peso molecular y el contenido de cationes, el principal factor que afecta el desempeño de la inhibición de CAD es la asociación entre grupos de iones positivos y negativos en la cadena molecular.
Según Sheu et al. [6], el efecto inhibidor del polímero se logra principalmente formando una densa película de adsorción recubierta de polímero en la superficie de las partículas de arcilla, debilitando el contacto entre las moléculas de agua libres y la superficie de la arcilla e infiltrándose entre las capas de cristal. Este punto de vista es confirmado en cierta medida por la investigación en este documento. En la Figura 1 se puede ver que el espacio interplanar d(001) de las muestras de arcilla tratadas con agua y una solución acuosa de CAD-3 al 0,2 % no es muy diferente, lo que indica que el efecto de CAD y la arcilla se limita principalmente a la superficie exterior. de las partículas de arcilla y no entra en la arcilla. La figura 2 muestra que las partículas de la muestra de arcilla impregnada con agua están en aglomerados y existen grandes espacios entre las partículas. estructura densa. Por lo tanto, se puede considerar que cuanto más fuerte sea la interacción entre las moléculas de CAD y la superficie de arcilla cargada negativamente, más denso será el recubrimiento formado y más fuerte será la capacidad inhibidora. El efecto inhibitorio del CAD zwitteriónico es generalmente mejor que el del CA aniónico, precisamente porque la molécula de CAD contiene una cierta cantidad de cationes de sal de amonio cuaternario que pueden interactuar fuertemente con la superficie de la arcilla; el efecto inhibitorio de CAD-7 es mejor que el de CAD-2 o CAD-3 es pobre, porque la asociación entre grupos afecta en gran medida la longitud efectiva de la cadena molecular y el contenido efectivo de cationes que pueden promover que las moléculas CAD formen películas densas en la arcilla superficie.
Se realizó una comparación preliminar de rendimiento entre CAD-3 y FA-367, un inhibidor recubierto de polímero anfótero ampliamente utilizado en campos petroleros nacionales.
2.2 Rendimiento de mezcla
La Tabla 2 muestra las propiedades de pegajosidad de CAD-3, CAD-7 y FA-367 en un 3% de suspensión a base de agua dulce de suelo Anqiu.
Tabla 2 Las propiedades de pegajosidad de los polímeros en un 3 % de suspensión a base de agua dulce del suelo Anqiu
Puede verse en la Tabla 2 que con la adición de CAD-3, los valores de ηa, ηp y τ0 de la suspensión acuosa base de agua dulce aumentaron rápidamente; con una adición del 0,1 %, el efecto de aumento de la viscosidad de CAD-3 y CAD-7 fue mejor que el de FA-367. En general, se cree que la mejora de la viscosidad de los polímeros en el lodo proviene principalmente de dos aspectos [4]: ​​uno es el conexión de red entre el polímero y las partículas de arcilla; el otro es la hidratación de iones y grupos polares en las moléculas de polímero. La cadena macromolecular CAD no solo contiene un grupo -COO- o -COOH con una fuerte capacidad de hidratación, sino que también contiene un grupo -CONH2 que es fácil de formar adsorción de enlaces de hidrógeno en la superficie de la arcilla y es extremadamente fácil de hidratar, y también contiene una fuerte interacción con la superficie de arcilla. grupos -N+(CH3)3Cl- (adsorbidos, neutralizados); bajo ciertas condiciones, la acción de estos grupos sobre la superficie de la arcilla facilitará que las cadenas macromoleculares conecten las partículas de arcilla y formen un agua más espesa alrededor de la capa de partículas de arcilla, de modo que CAD tenga un fuerte efecto de pegajosidad. Obviamente, cuanto más fuerte sea la conexión de la red y la hidratación de las moléculas CAD, mejor será el efecto de mejora de la viscosidad. La capacidad de aumento de la viscosidad de CAD-7 no es tan buena como la de CAD-3, lo que se debe precisamente a que la asociación entre grupos de iones positivos y negativos en su cadena molecular afecta en cierta medida a estos dos efectos.
La Tabla 3 muestra los resultados de la investigación sobre la tolerancia a la sal del lodo bajo en sólidos CAD-3 y FA-367.
Tabla 3 Tolerancia a la sal del lodo polimérico bajo en fase sólida y compatibilidad de CAD-3 y XY-27
*3% Suspensión base de suelo Anqiu + 0,10% CAD-3 o FA-367.
Se puede ver en la Tabla 3 que cuando el contenido de sal del sistema aumenta de 0 a 4.0%, los valores ηa, ηp y τ0 del lodo CAD-3 tienen algunas disminuciones, pero la disminución no es grande, y la viscosidad es todavía alto bajo la condición de NaCl al 4,0%. en lodo FA-367. El mecanismo de acción se puede analizar de la siguiente manera: por un lado, los iones de sal molecular pequeños protegen los iones positivos y negativos no asociados en la cadena molecular CAD-3, debilitan la interacción entre la cadena molecular y las partículas de arcilla, deshidratan el anión grupos, y hacen que la viscosidad del lodo disminuya (similar al lodo de polielectrolito ordinario); por otro lado, los iones de sal protegen a los iones positivos y negativos asociados y destruyen los enlaces de sal formados, lo que es beneficioso para la extensión de las cadenas macromoleculares y la interacción con la superficie de las partículas de arcilla, lo que da como resultado aumentos en los valores de ηa, ηp y τ0. Esto es similar al mecanismo antisal de la solución CAD [3].
Se investigó la compatibilidad entre CAD-3 y XY-27, un reductor de viscosidad de polímero anfótero ampliamente utilizado en campos petroleros domésticos. Los resultados también se enumeran en la Tabla 3. Cuando se agregó XY-27 al lodo bajo en fase sólida CAD-3, el ηa, ηp y τ0 del lodo disminuyeron rápidamente, lo que indica que CAD-3 no afectó el efecto de reducción de la viscosidad de XY -27 y podría combinarse con XY-27.
2.3 Biodegradabilidad
En vista del hecho de que la mayoría de las células de moho contienen celulasa [2], este trabajo selecciona la celulasa para realizar una investigación preliminar sobre el rendimiento de biodegradación de CAD-3 y FA-367 por el método de viscosidad [5]. Los resultados se muestran en la Figura 4. Durante el tiempo de investigación, la viscosidad de la solución de CAD-3 disminuyó considerablemente, lo que indica que la celulasa degradaba fácilmente el CAD-3 para formar fragmentos de bajo peso molecular; por el contrario, FA-367 era difícil de biodegradar y la viscosidad de la solución permaneció básicamente sin cambios. Por lo tanto, la incorporación de carboximetilcelulosa en la estructura principal del polímero anfifílico puede impartir propiedades biodegradables al material.