疏水改性聚丙烯酰胺（本实验室合成，分子量为 1.25X 106,由丙烯酰胺、丙烯酸钠和疏水侧链长度为 C18的阳离子型疏水单体通过自由基聚合而成，其合 成、纯化和表征见文献[2])聚丙烯酰胺（本实验室合 成，分子量为3.⑴X 105,合成及表征见文献[2])次氯 酸钠(分析纯)，冰醋酸(分析纯，重庆化学试剂厂）粘 土 (主要成分为高岭土，除有机物、粗砂后加碳酸钠将 其处理为钠高岭土 )。

1.2疏水改性聚丙烯酰胺在粘土表面吸附机理的研究实验仪器

721型分光光度计（四川仪表九厂);HZS — H恒温 水浴振荡器（哈尔滨东联电子技术开发有限公司， ±0.1 °C);高速冷冻离心机GL21 (湖南仪器仪表总厂 离心机厂）真空干燥箱（Z(—B2A型，上海市实验仪 器总厂);HJ — 6多头磁力加热搅拌器(金坛市富华电 器有限公司）电子天平(精度0.0001 g上海天平仪器 厂)。

1.3实验方法 1.3.1标准曲线的测定

参照文献[3]报道的方法，取一定浓度的HMPAM 溶液2 ml于锥形瓶中，然后按HMPAM :CH3COOH :Na- C1O = 1 :2 :2的比例，加入浓度为5 mol/l的醋酸溶液和 1.31%(w)的次氯酸钠溶液，摇匀。待沉淀反应完成 后，溶液产生浑浊，用721型分光光度计，在波长为470 nm处测定一系列浓度聚合物溶液的吸光度[4]，用直线

作为一种新型水溶性聚合物材料，疏水改性聚丙 烯酰胺(HMPAM)在过去20多年中受到极大关注。这 种聚合物是通过在常规的水溶性聚合物主链上引入少 量疏水基团而形成的。由于疏水缔合是以非共价键的 形式存在，因而在剪切力作用下极易拆散，溶液表现出 剪切稀释能力;但当剪切力降低或撤去时，疏水缔合又 重新形成，溶液粘度得到恢复。这种粘度随剪切力作 用表现出的可逆特性使这种聚合物具有一定抗剪切能 力。HMPAM的这些独特性能使其在涂料、颜料、化妆 品、食品等众多领域特别是在石油开采中具有较大的 应用潜力，因为HMPAM的这些特性能克服传统的高 分子量聚丙烯酰胺（PAM )或部分水解聚丙烯酰胺 (PAM )具有的抗盐、抗温和抗剪切性能差的缺陷，从 而成为一类具有良好前景的油气开采用水溶性聚合 物：1]。由于丙烯酰胺具有价格低廉、聚合能力强、水溶 性好等优点，因此对具有油气开采应用价值的HMPAM 的研究常常是以丙烯酰胺为主体即通过胶束聚合等 方法在常规的PAM或HPAM的亲水主链上引入极少 量(一般低于2%(x)2 )疏水侧基而形成疏水改性聚 丙烯酰胺(丽PAM)。HMPAM的合成、表征及溶液流 变性研究已有较多报道，但对于其在固一液界面特别 是在粘土表面的吸附行为则报道较少，而在粘土表面 的吸附行为正好是水溶性聚合物用于油气开采必不可 少的研究内容。

本文利用浊度法对HMPAM和常规聚丙烯酰胺在 粘土表面的吸附行为进行了初步探索，对其吸附机理 进行了分析。 

 

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聚合物浓度，mg/1

图2 PAM与HMPAM的吸附等温线对比

 

706050403020 3/fflE - _ES

 

 

方程拟合，即得标准曲线。PAM的标准曲线按同样方 法绘制。

1.3.2吸附等温线的测定

准确称取质量为0. 2000 g的粘土放在锥形瓶中， 再加入5 ml蒸馏水，疏水改性聚丙烯酰胺在粘土表面吸附机理的研究，让其在室温下水化24 h将预先 配制好的聚合物溶液，加到己经充分水化的粘土中，然 后每隔一段时间轻轻摇动一次，使其充分吸附。达到 吸附平衡(时间为24匕）后[51，取出锥形瓶在高速冷冻 离心机中以10 000 i/ min的速度离心10 min。准确移 取一定量的上层清液，用浊度法测定其吸光度。而后 从工作曲线上查出相应的浓度，由移取清液的量计算 出吸附体系中聚合物的剩余浓度，即平衡浓度。由初 始浓度、剩余浓度、溶液总体积按公式（1)计算出聚合 物在粘土表面的吸附量，继而绘制出其吸附等温线。 所有实验均在在室温下进行。

A= (C0- C) V/ 1000M(1)

式中：：为吸附量，mg/g; V为吸附的溶液体积，ml; M 为吸附粘土的质量，g; C〇为初始浓度，mg^;C 为剩余浓度，mg/1-

2结果与讨论

2.1聚合物的标准工作曲线

图1是根据浊度法测定的HMPAM和PAM的标准

工作曲线。

 

聚合物浓度.IT1B/I

图1 PAM与HMPAM的标准工作曲线

从图1可以看出PAM和HMPAM在0 ~ 450 mg/1

的浓度范围内，其浓度是和吸光度成线性关系的。它 们的拟合范围和相关系数如表1。

表1 PAM与HMPAM的标准线性方程

聚合物拟合公式拟合区间，mg/ l相关系数(R2)

PAMY = 0. 0008X0 ~ 5000. 9929

HMPAMY = 0. 0022X0 ~ 5000. 9595

由表1我们可以看出这些疏水改性聚合物浓度标 准曲线的相关系数很好。疏水改性聚丙烯酰胺在粘土表面吸附机理的研究，但同时我们也看到它们的适 用范围在500 mg/1之内。为了能够测出HMPAM的高 浓度值，我们采用稀释法。其具体做法为:将待测HM- PAM溶液用蒸馏水稀释两倍，然后测出稀释液的吸光 度值，再在对应的标准曲线上查出稀释液的浓度，用稀 释液浓度值乘以2就得到HMPAM的浓度值。

2.2疏水缔合聚丙烯酰胺在粘土表面的吸附等温线

图2是HMPAM和PAM在粘土表面的吸附行为对 比。

 

 

实验发现在所研究的浓度范围内，PAM表现出十 分经典的吸附行为，吸附量先随着聚合物浓度的増大 而急剧増加，在聚合物浓度高于220m^l时，出现一个 平台区，这表明PAM在粘土表面的吸附己达到饱和。 而HMPAM在粘土表面的吸附行为则明显不同，其吸 附量随着浓度的増加而持续増加，无明显“平台区”。 这种实验结果与Aigilliei•等人的报道1 6完全一致。与 这两种吸附行为相对应的聚合物构象变化示于图3和 图4。

一般认为PAM在粘土表面的吸附层是由链、环、 尾三部分组成的[7’8,且它的吸附是“单层”吸附，当 PAM浓度比较低时，其吸附量随着平衡浓度的増加而 増加。当PAM的浓度足够大时，它在粘土表面的吸附 达到饱和，这从平台区的出现可以得到佐证。这一点 与文献报道[9]是完全吻合的。显然，在其他条件都相 同的情况下，HMPAM与PAM吸附行为的差异来源于 它们结构上的差异。而这种结构上的差异仅仅体现在 前者的分子结构中引入了少量疏水基团。HMPAM也 是聚合物的一种，因而它在粘土表面的吸附层也是由 链、环、尾三部分组成的。与PAM相比，只是多了疏水 基的作用而己。对HMPAM而言，在平衡浓度小于220 mg/l时其吸附等温线的形状是与相同条件下PAM的 吸附等温线形状是非常相似的。这说明HMPAM在低 浓度下，其疏水链是不与粘土表面相互作用的（即使有 也是非常微弱的）当HMPAM的平衡浓度大于310 mg/l时，疏水改性聚丙烯酰胺在粘土表面吸附机理的研究，从图2可以看出，PAM的吸附量仍然变化不 大。但是HMPAM的吸附量却随HMPAM浓度的増大 而急剧増加。这说明HMPAM链上的疏水基在其吸附 过程中发挥了一定的作用。如图3所示，PAM在粘土 表面吸附时，尽管每一个PAM分子链不是完全与粘土 表面接触的，但至少有一部分是与粘土表面接触的。 与此相反，HMPAM在粘土表面吸附时，由于疏水基的 存在，因而HMPAM在水溶液中呈相对“收缩”的构型 (图4)。有一部分HMPAM链是不与粘土表面直接接 触的，而是通过疏水基的缔合作用而间接地吸附在粘 土表面上，从而形成了多分子层吸附。