羧甲基胍膠流變性研究及釕摻雜PVP微圖形制備.pdf

1、胍膠(Guargum)是一種天然半乳甘露聚糖，由于溶解在水中后具有相當高的粘度而在工業(yè)上有著極其廣泛的應用。胍膠水溶液為假塑性流體，大分子在自然狀態(tài)下呈纏繞的網(wǎng)狀結構，在許多工業(yè)中用作增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑、粘結劑和調理劑等。壓裂液采油和油氣井鉆井是胍膠及其衍生物用量最大的行業(yè)之一。 長期的壓裂作業(yè)已經(jīng)證明，胍膠是一種既廉價又有效的稠化劑，然而胍膠并非是完美的產品，它自身也存在一些缺點，如水不溶物含量太高，耐剪切性能不好，破膠殘

2、余物較多，對地層傷害大等等。隨著油井逐漸的枯竭以及開采難度的增加，人們越來越注意到對油井的保護以保證可持續(xù)發(fā)展。因此我們需要對胍膠進行改性來彌補胍膠自身的不足。 目前國內對胍膠及其衍生物的研究起步較晚，大部分都只局限于實際應用的一些經(jīng)驗，很少涉及對分子結構及其理論的研究，而這又是開發(fā)新型產品所應該了解的。胍膠分子是較為柔性的中性高分子，分子內的纏結及締合作用較為強烈，因而整個溶液中分子鏈的密度及形成的網(wǎng)格的強度不太均一，本論文在

3、前人研究的基礎上，通過分析其網(wǎng)絡結構從根本上提出了胍膠壓裂液懸砂的機理，并通過化學可控的方法引入離子基團來改變溶液中高分子鏈的形態(tài)，從而影響亞濃溶液中高分子鏈的聚集態(tài)結構(網(wǎng)絡結構)，最終改善胍膠高分子壓裂液的性能。 軟刻蝕技術(SoftLithography)是近年來發(fā)展起來的一種新型微制造技術.它由最初的硬質模板，通過中介圖形轉移元件—彈性印章—把微米、亞微米甚至是納米級的微圖形復制到目標物質上去.與傳統(tǒng)的光刻技術相比，軟刻

4、蝕具有顯著的優(yōu)點：實施過程簡便，成本低廉，不需要復雜昂貴的大型光刻設備，尤其適于在普通實驗室開展；彈性印章一次模塑成形，可多次重復使用，可大面積、成批量制作微圖形；可以在復雜的表面上制作微圖形；不受光波長的約束，可以突破光刻中由于光衍射造成的加工尺度極限；適用材料范圍廣，金屬、玻璃、有機聚合物、陶瓷等都可以很方便地通過軟刻蝕的方法制備成微圖形.此外，軟刻蝕方法還對化學及生物研究有很好的兼容性.軟刻蝕研究具有良好的理論價值和應用前景.在該

5、論文中，我們把軟刻蝕方法應用到聚合物中.通過毛細微模塑和轉移微模塑方法制備了聚合物的微結構，并通過聚合物的軟刻蝕方法制備了釕螯合物功能材料的微結構。 本論文主要包括以上兩方面的工作，研究內容如下：1)利用稀溶液粘度測定的實驗手段表征稀溶液中胍膠高分子鏈的流體力學體積(hydrodynamicvolume)，確定胍膠分子“整體網(wǎng)絡”形成所對應的臨界接觸濃度C*，從實驗結果得出在我們所研究的取代范圍內C*隨著羧甲基取代度的升高而降低

6、。 2)通過Viscoelasticsurfactant與胍膠網(wǎng)絡結構的比較提出網(wǎng)絡結構懸砂理論，從而得到啟發(fā)合成出羧甲基化胍膠，利用PVS流變儀分析了羧甲基胍膠交聯(lián)體系的溫粘性以及耐剪切等主要性能，討論“整體網(wǎng)絡”和“局部網(wǎng)絡”對改性胍膠高分子溶液粘彈性的影響。 3)用毛細微模塑法和轉移微模塑法分別制備了釕有機螯合物攙雜的PVP微條紋和點陣微圖形。電鏡照片顯示所形成的微圖形很好地再現(xiàn)了模板的原貌，而熒光顯微鏡照片表明釕