耐温耐盐疏水缔合聚丙烯酰胺合成方法及其展望

王勤

摘 要：如今合成疏水缔合型聚丙烯酰胺（HAPAM）的方法主要有两种，即聚丙烯酰胺（PAM）的化学改性和PAM与其他疏水单体的共聚，而如何保证这一聚合物在油藏的条件下仍然保持着良好的稳定性已经成为当前研究的热点之一。耐温耐盐HAPAM具有非常好的性能，并且应用非常广泛，因而本文对耐温耐盐疏水缔合聚丙烯酰胺合成方法进行了深入的研究，并且对HAPAM未来的发展方向进行展望，希望能够让HAPAM获得更长远的发展。

关键词：耐温耐盐HAPAM;合成方法;未来展望

0 引言

1980年前后，疏水缔合聚合物开始被发现并进行研究，最初是由Evani等人首先将其应用在石油工业中，自此之后各个国家的科学家就开始了对新型疏水缔合聚合物的探究。在亚洲地区，我国的科学家率先对这一领域开展了研究，罗亚平院士在多年的努力下，终于研制出了耐温耐盐疏水缔合聚丙烯酰胺，并且在中原油田的应用中取得了显著的效果，这一研究成果使得疏水改性聚丙烯酰胺领域的研究逐渐走向了一个新阶段，将其应用在更多的领域当中，从而促进社会的发展。本文主要以耐温耐盐HAPAM为研究对象，研究了其合成方法，并对未来的研究和发展方向进行了探讨。

1 HAPAM的合成方法

对于HAPAM聚合工艺来说，整个过程都非常复杂和繁琐，这主要是由于疏水单体和水溶性单体AM自身的特性所决定的。现阶段，HAPAM的合成方法主要可以分成两个大类：

1.1 共聚合法

所谓的“共聚合法”，需要在相应的反应环境之下，让水溶性单体AM和某种疏水单体发生反应，从而生成分子链上同时具有疏水基团和亲水基团共聚物的一种聚合方法。但是，由于疏水单体本身具有一定的憎水性，若要实现水溶性单体AM和疏水单体的聚合，就必须要通过一定的方法使这两种单体进行混合，因而从不同的混合方法来看，又可以将共聚合法分为以下几种类型：

1.1.1 非均相共聚

非均相共聚法就是利用机械搅拌，从而让疏水单体能够以微小颗粒的状态直接分散在水中，然后与AM发生共聚反应。对于这一方法来说，是最初用来制备HAPAM的方法，随着科学技术的不断发展，由于这种方法很难控制聚合物的组成以及共聚的效果，并且实验的重复性也比较差，因而这种方法已经很少使用。

1.1.2 均相共聚

均相共聚法就是溶剂法，这种方法是使用某种单一的溶剂或者混合溶剂，同时溶解于亲水单体和疏水单体，最终实现共聚合的方法，这种方法选用单一溶剂或者混合溶剂来替代水溶剂，能够有效的减少疏水单体不溶于的水现象，一般情况下多使用醇类或者醚类作为溶剂。在使用这种方法时，所产生的聚合物通常会在没有达到预期目标时就会沉淀出来，使得合成的HAPAM分子量较低。

1.1.3 反相（微）乳液聚合

在均相共聚法的基础之上，科学家对其进行了改善，从而提出了反相（微）乳液聚合方法，这种方法能够将水溶性单体或者油溶性单体在乳化剂的作用下，连续形成W/O微乳液，然后在与引发剂发生聚合反应。在使用这种方法时，需要使用油溶性引发剂能够引入更多的疏水基团，从而形成一个较长的疏水微嵌段。就反相（微）乳液聚合來说，反应速度非常快，并且得到的聚合物平均相对分子质量也比较高，所产生的聚合物能够表现出明显的增粘性能，但是也具有明显的缺点，就是乳化剂的成本比较高，同时也会残留在聚合物之中，这就给聚合物的性能带来一定影响。

1.1.4 胶束共聚合

现阶段，胶束共聚合法是一种比较常见的方法，这种方法是在乳液聚合的基础之上发展起来的，然后再与亲水单体发生共聚反应。

1.1.5 模板共聚合

这种方法是在聚合反应体系中加入一种大分子，然后让单体能够在大分子的相互反应中发生共聚合反应，并且疏水单体是以大嵌段的形式存在于聚合物链上，这种方法所生成的聚合物具有非常良好的疏水缔合效果。

1.1.6 超临界CO2介质法

超临界CO2介质法主要是将超临界的CO2作为分散介质，然后再利用共溶剂使亲水单体AM实现共聚合，这种方法能够很容易的控制反应过程，并且聚合的效率非常高，所产生的聚合物疏水性能也非常好，但是这一方法所需要的设备相对复杂，并且聚合物的分子量可能也会较低。

1.2化学改性法

对于疏水缔合聚丙烯酰胺来说，除了上述的几种制备方法之外，还有化学改性法，这种方法就是通过让多种聚合物发生反应，然后在亲水聚合物的链上引入疏水基团，或者是引入大量的亲水基团来制备疏水缔合聚丙烯酰胺的方法，这种方法能够将现有的聚合物作为原料，通过一系列的反应得到高相对分子质量的产物，但是这种反应需要在较高粘度的聚合物溶液中进行，在反应的过程中非常容易出现反应物的混合不均现象，从而影响了产品的性能，因此，这种方法也已经很少应用。

2 新型疏水缔合聚丙烯酰胺发展方向

一直以来，HAPAM由于其自身具有比较独特的流变性能、耐盐和抗剪性能逐渐受到了更多科学家的重视，科学家不仅深入的研究了疏水缔合聚丙烯酰胺的合成方法，还对其性能的更好发展进行了探究。现阶段，国内外学者的研究热点主要在孪尾型单体、氟碳型单体以及超支化聚合物这三个方向，下面对这几点进行了简单的阐述：

2.1 孪尾型单体

孪尾型单体在不增长碳链的基础之上，提高疏水链的输水性能，同时双尾结构还能够比较明显的提升单体的稳定性能。蒲万芬使用胶束共聚法进行了研究，以PEDMAM为孪尾疏水单体，然后将其与AM和AA进行共聚，最终形成了孪尾型单体疏水缔合聚丙烯酰胺，这种聚合物表现出了更好的耐温性能。虽然，经过多次的实验证明孪尾型单体疏水缔合聚丙烯酰胺具有非常好的耐温和耐盐性能，但是由于其受到空间位阻效应的影响，在进行共聚时，需要的环境和条件比传统的聚合方法更加严格，并且对于相关的反应装置要求也更高。