● 摘要
聚丙烯酰胺（PAM）是目前应用最广泛的水溶性高分子之一。在我国的聚合物驱三次采油技术中，PAM是最重要的聚合物驱油剂。为提高原油采收率，合成超高分子量PAM和疏水缔合是目前研制新型聚合物驱油剂的两种主要方法。但是，超高分子量的不适用于我国众多低或中渗透率油田（渗透率0.1 – 0.5 m2），而且具有更易降解、合成条件较苛刻等缺点；采用疏水缔合的方法会对PAM在水中的溶解性能产生不利影响，给其实际应用带来困难。因此，研制开发新型PAM驱油剂对我国的三次采油工业至关重要。本论文正是在这一背景下开展的探索性工作。聚合物/层状无机物纳米复合材料是近二十年来材料领域的研究热点之一。本文通过原位插层聚合法和溶液复合法制备了PAM/层状双氢氧化物（LDH，熟称水滑石）纳米复合材料，并对它们的稳定性能（耐温性、抗盐性、离心）和流变性能等进行了较系统的研究。主要研究内容和结果如下：通过共沉淀的方法制备了层间阴离子为硝酸根离子的水滑石（LDH-NO3）及有机化改性后层间阴离子分别为氨基乙酸根离子的水滑石（LDH-Gly）、乳酸根离子的水滑石（LDH-Lac）和十二烷基硫酸根离子的水滑石（LDH-DS），并研究了它们在水及甲酰胺中的剥离。XRD和FTIR结果表明，部分有机阴离子进入到了LDHs层间；LDH-NO3和LDH-Gly在甲酰胺中可以自发、快速地溶胀剥离；LDH-Lac在水中只有少量剥离，在甲酰胺中不能剥离；LDH-DS在水和甲酰胺中都不能溶胀剥离。首次采用剥离后的LDH-NO3与PAM进行溶液复合制备了PAM/LDH纳米复合材料，XRD、丁达尔现象和粒度分析等研究结果表明，剥离后的LDHs粒子与片层均匀分散在PAM基体中；其耐温、耐盐、再溶解后静置实验结果表明纳米复合材料具有良好的稳定性能；流变实验结果表明加入LDHs后，PAM的粘度及模量都有明显提高，当LDHs含量在0.6%时，PAM表现出了凝胶性能，在低剪切频率下体系粘度呈线性强剪切变稀现象。通过LDH-DS分散体系与单体AM进行原位插层聚合制备了PAM/LDH杂化材料。XRD和FTIR结果表明，PAM高分子链进入了层间，形成了插层结构的杂化材料。但其粘度提高并不明显，这可能与表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的存在等因素有关。