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摘要： 流变性是疏水缔合聚合物溶液在应用时最受关注的性能。寻找分子结构溶液结构流变性的关系有助于进一步理解水溶性疏水缔合聚合物溶液内部结构的本质。因此对比研究疏水缔合聚合物溶液（HAP）在浓度、矿化度、剪切速率等因素影响下的剪切特性。
关键词： 浓度；分子量；粘弹性
中图分类号：TE357.2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620090－01
1 聚合物溶液的剪切特性
为了进一步说明聚合物溶液的粘度随剪切速率的变化规律，分别对影响聚合物溶液的粘度的（浓度、水的矿化度、剪切速率）因素，进行了实验研究分析。
2 浓度对聚合物溶液粘度的影响
2.1 实验条件
1）实验用水：模拟大庆油田污水组成见表1。
2）实验仪器：磁力搅拌器、HAAKE 150型流变仪。
3）化学药剂：缔合聚合物HAP，分子量为11.70×106。
4）实验温度：实验温度为65℃。
表1模拟大庆油田污水
2.2 聚合物溶液的粘浓关系研究
从图1可以看出，浓度在1000mg/L左右时缔合聚合物溶液的粘度急剧上升，说明缔合聚合物HAP在模拟大庆油田油藏条件下临界缔合浓度（CAC）就约为1000mg/L，当溶液浓度低于该浓度时，缔合聚合物溶液的粘度上升很慢，这主要是在低浓度溶液中，聚合物主要以分子内形成疏水微区为主，分子内缔合作用的结果使分子流体力学尺寸减小，溶液粘度降低；而在超过临界缔合浓度时，则形成分子间的疏水缔合，引起溶液粘度明显上升。
图1缔合聚合物溶液粘浓曲线
从图2中可以看出，在相同剪切速率下，随着浓度的增加溶液粘度也逐渐上升，这主要是由于浓度越高，溶液中疏水基含量越高，形成了大量疏水微区，大大促进了分子间的缔合作用的结果。
在同一浓度下，缔合聚合物溶液在低于临界缔合浓度（1000mg/L）时，聚合物的粘度随着剪切速率的增加而不断降低，表现为剪切稀释。当聚合物溶液的浓度高于临界缔合浓度（1000mg/L）时，溶液粘度随着剪切速率的增加表现为先下降，然后又上升，最后再次下降。这是由于在溶液中，疏水缔合聚合物分子链上同时存在着铵阳离子和羧酸根负离子，其溶液性质则由静电力和疏水缔合能共同作用来决定。在低剪切速率下，剪切应力以解缔为主，表现为剪切稀释；当剪切速率增加到一定值时，又以缔合起主要作用，从而表现为剪切增稠；随着剪切速率的进一步增加，剪切应力破坏了已经形成的分子间缔合，剪切应力完全表现为解缔为主，使得溶液再次表现为剪切稀释。
图2不同浓度时缔合聚合物溶液的流变曲线
3 水的矿化度对聚合物溶液粘度的影响
3.1 实验条件
1）实验用水：实验用水为大庆油田模拟污水。
2）实验温度：温度65℃。
3）实验聚合物浓度：1750mg/L。
3.2 实验结果与讨论
图3不同矿化度时HAP溶液的剪切粘度随剪切速率的变化
由图3可以看出，在相同剪切速率下，缔合聚合物溶液的粘度随着矿化度的增加表现为逐渐降低，只是在矿化度为5000mg/L时，溶液粘度大于了矿化度为3500mg/L时溶液的粘度，表现为盐增稠现象。这是由于在浓度为1750mg/L时，缔合聚合物溶液中已经形成了大量分子间缔合作用。随着矿化度的增加，一方面溶液中的阳离子屏蔽了溶液中负电荷，使得分子间的缔合作用减小，引起溶液粘度下降，产生了“负效应”；另一方面溶液中盐的加入，增强了溶液的极性，从而促进了分子间的疏水缔合作用，使溶液的结构粘度增加，产生了“正效应”。正是两种作用的共同结果导致了在矿化度为5000mg/L左右时，正效应起主要作用，在矿化度为3500mg/L时负效应起主要作用，而在矿化度大于5000mg/L时的溶液粘度的表现是由于负效应一直起主要作用的结果。
4 结论
1）疏水缔合聚合物HAP溶液在模拟油藏条件下的临界缔合浓度约为1000mg/L。当缔合聚合物溶液在低于临界缔合浓度时，溶液粘度随着剪切速率增加，表现为剪切稀释；而当浓度高于临界缔合浓度时，溶液粘度随着剪切速率增加。
2）疏水缔合聚合物HAP溶液当浓度为1750mg/L、温度为65℃时，在不同矿化度下，当溶液矿化度低于5000mg/L时，聚合物溶液的粘度随着剪切速率的增加；当溶液矿化度大于5000mg/L时，聚合物溶液的粘度随着剪切速率的增加，表现出剪切增稠；同时在相同剪切速率下矿化度为5000mg/L的溶液粘度大于矿化度为3500mg/L时的溶液粘度，表现出盐增稠特征。
参考文献：
[1]何平笙，高聚物的力学性能[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1997：15-16．
[2]岳湘安，非牛顿流体力学原理及应用[M].北京：石油工业出版社，1996：30-100．
[3]刘风歧、汤心颐，高分子物理[M].第1版．北京：高等教育出版社，1995：102-122．
[4]许元泽，高分子结构流变学[M].北京：科学出版社，1988：23-24．
关键词： 浓度；分子量；粘弹性
中图分类号：TE357.2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620090－01
1 聚合物溶液的剪切特性
为了进一步说明聚合物溶液的粘度随剪切速率的变化规律，分别对影响聚合物溶液的粘度的（浓度、水的矿化度、剪切速率）因素，进行了实验研究分析。
2 浓度对聚合物溶液粘度的影响
2.1 实验条件
1）实验用水：模拟大庆油田污水组成见表1。
2）实验仪器：磁力搅拌器、HAAKE 150型流变仪。
3）化学药剂：缔合聚合物HAP，分子量为11.70×106。
4）实验温度：实验温度为65℃。
表1模拟大庆油田污水
2.2 聚合物溶液的粘浓关系研究
从图1可以看出，浓度在1000mg/L左右时缔合聚合物溶液的粘度急剧上升，说明缔合聚合物HAP在模拟大庆油田油藏条件下临界缔合浓度（CAC）就约为1000mg/L，当溶液浓度低于该浓度时，缔合聚合物溶液的粘度上升很慢，这主要是在低浓度溶液中，聚合物主要以分子内形成疏水微区为主，分子内缔合作用的结果使分子流体力学尺寸减小，溶液粘度降低；而在超过临界缔合浓度时，则形成分子间的疏水缔合，引起溶液粘度明显上升。
图1缔合聚合物溶液粘浓曲线
从图2中可以看出，在相同剪切速率下，随着浓度的增加溶液粘度也逐渐上升，这主要是由于浓度越高，溶液中疏水基含量越高，形成了大量疏水微区，大大促进了分子间的缔合作用的结果。
在同一浓度下，缔合聚合物溶液在低于临界缔合浓度（1000mg/L）时，聚合物的粘度随着剪切速率的增加而不断降低，表现为剪切稀释。当聚合物溶液的浓度高于临界缔合浓度（1000mg/L）时，溶液粘度随着剪切速率的增加表现为先下降，然后又上升，最后再次下降。这是由于在溶液中，疏水缔合聚合物分子链上同时存在着铵阳离子和羧酸根负离子，其溶液性质则由静电力和疏水缔合能共同作用来决定。在低剪切速率下，剪切应力以解缔为主，表现为剪切稀释；当剪切速率增加到一定值时，又以缔合起主要作用，从而表现为剪切增稠；随着剪切速率的进一步增加，剪切应力破坏了已经形成的分子间缔合，剪切应力完全表现为解缔为主，使得溶液再次表现为剪切稀释。
图2不同浓度时缔合聚合物溶液的流变曲线
3 水的矿化度对聚合物溶液粘度的影响
3.1 实验条件
1）实验用水：实验用水为大庆油田模拟污水。
2）实验温度：温度65℃。
3）实验聚合物浓度：1750mg/L。
3.2 实验结果与讨论
图3不同矿化度时HAP溶液的剪切粘度随剪切速率的变化
由图3可以看出，在相同剪切速率下，缔合聚合物溶液的粘度随着矿化度的增加表现为逐渐降低，只是在矿化度为5000mg/L时，溶液粘度大于了矿化度为3500mg/L时溶液的粘度，表现为盐增稠现象。这是由于在浓度为1750mg/L时，缔合聚合物溶液中已经形成了大量分子间缔合作用。随着矿化度的增加，一方面溶液中的阳离子屏蔽了溶液中负电荷，使得分子间的缔合作用减小，引起溶液粘度下降，产生了“负效应”；另一方面溶液中盐的加入，增强了溶液的极性，从而促进了分子间的疏水缔合作用，使溶液的结构粘度增加，产生了“正效应”。正是两种作用的共同结果导致了在矿化度为5000mg/L左右时，正效应起主要作用，在矿化度为3500mg/L时负效应起主要作用，而在矿化度大于5000mg/L时的溶液粘度的表现是由于负效应一直起主要作用的结果。
4 结论
1）疏水缔合聚合物HAP溶液在模拟油藏条件下的临界缔合浓度约为1000mg/L。当缔合聚合物溶液在低于临界缔合浓度时，溶液粘度随着剪切速率增加，表现为剪切稀释；而当浓度高于临界缔合浓度时，溶液粘度随着剪切速率增加。
2）疏水缔合聚合物HAP溶液当浓度为1750mg/L、温度为65℃时，在不同矿化度下，当溶液矿化度低于5000mg/L时，聚合物溶液的粘度随着剪切速率的增加；当溶液矿化度大于5000mg/L时，聚合物溶液的粘度随着剪切速率的增加，表现出剪切增稠；同时在相同剪切速率下矿化度为5000mg/L的溶液粘度大于矿化度为3500mg/L时的溶液粘度，表现出盐增稠特征。
参考文献：
[1]何平笙，高聚物的力学性能[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1997：15-16．
[2]岳湘安，非牛顿流体力学原理及应用[M].北京：石油工业出版社，1996：30-100．
[3]刘风歧、汤心颐，高分子物理[M].第1版．北京：高等教育出版社，1995：102-122．
[4]许元泽，高分子结构流变学[M].北京：科学出版社，1988：23-24．