疏水締合聚合物是通過將非常少量的疏水基團 （＜２ｍｏｌ％）引入 聚 合 物 的 主 鏈 而 形 成 的 水 溶 性 聚 合 物。疏水締合聚合物的用途之一是在原油強力開采中 解決聚丙烯酰 胺 存 在 的 抗 溫 耐 鹽 性 能 差 的 問 題，在 石 油開采領域 有 巨 大 的 應 用 潛 能。近 年 來，在 研 究 和 應 用過程中發現，現有的疏水締合聚合物仍存在一些無 法 忽 視 的 缺 陷：石 油 采 收 條 件 愈 加 苛 刻 （高 溫 高 鹽），聚合物溶 液 的 性 能 大 打 折 扣，驅油效率也隨之降 低；在采油過程中，輸油管壁上的細菌長期與連續循環 的聚合物接觸，分解聚合物的能力和速率大大提高，進 而使聚合物性能退化；多數疏水單體合成步驟繁瑣 且性價比低，在原油開采中大規模運用此種疏水締合 聚合物沒有現實意義。

１ 實驗部分

１．１ 實驗儀器和藥品

紅 外 光 譜 儀（ＡＶＡＴＡＲ－３８０），Ｔｈｅｒｍｏｎｉｃｏｌｅｔ公 司。電動 攪 拌 器 （ＲＷ２０Ｄ），ＩＫＡ 公 司。旋 轉 粘 度 計 （ＤＶ－Ⅰ ），ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ 公 司。 電 熱 真 空 干 燥 箱 （ＺＫＦ０３０），上 海 實 驗 儀 器 公 司。振 蕩 培 養 箱 （ＨＺＱ－ １００），東 聯 電 子 發 展 有 限 公 司。 核 磁 共 振 波 譜 儀 （ＡＶＡＮＣＥ－Ⅲ ６００ＭＨｚ），ＢｒｕｋｅｒＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ公 司。 熱重分析 儀（ＳＴＡ４０９），耐馳 公 司。掃描電子顯微鏡 （Ｈｉｔａｃｈｉ－５３０），ＨＩＴＡＣＨＩ公司。 丙烯酰胺（ＡＭ），分析 純，九昌農化有限公司。Ｎ－ 羥甲基丙烯酰胺，工業純，中森化工有限公司。甲基丙 烯酸（ＭＡＡ），分析 純，大 茂 化 工 試 劑 公 司。２－丙烯 酰 胺－２－甲基丙 磺 酸 （ＡＭＰＳ），分 析 純，煜 源 化 學 有 限 公 司。甲基丙烯酸十八酯（ＳＭＡ），分析純，天驕化工有限 公司。偶氮 二 異 丁 腈（ＡＩＢＮ），分析 純，大 茂 化 學 試 劑 公司。偶氮 二 異 丁 基 鹽 酸 鹽（ＡＩＢＡ），分析 純，潤 興 光 電材料有限 公 司。焦 性 沒 食 子 酸、甲基丙烯酰氧乙基 三甲基氯化銨（ＤＭＣ）、十二烷基硫酸鈉（ＳＤＳ）、氯化鈉 （ＮａＣｌ）、氯化鎂（ＭｇＣｌ２）以及氯化鈣（ＣａＣｌ２）均為分析 純，國藥集團化學試劑有限公司。營養瓊脂，生物試劑，路橋技術有限責任公司。

１．２ 含辣素結構單體

（ＡＭＴＨＢＡ）的合成 將２ｍｏｌ焦性沒食子酸、１ｍｏｌＮ－羥甲基丙烯酰胺 和５００ｍＬ無水乙醇加入裝有電動攪拌和冷凝回流裝 置的三口瓶中，在３５ ℃的條件下反應。滴加２０ｍＬ的 濃硫酸 為 反 應 催 化 劑，利 用 ＴＬＣ（展開 劑∶Ｖ 乙酸 乙 酯／Ｖ 石油醚＝３∶１）來跟蹤反應進程，７２ｈ 后結 束。 減壓抽濾得到辣素衍生結構單體的粗產物。用無水乙 醇對粗產物 重 結 晶，得 到 辣 素 功 能 單 體（ＡＭＴＨＢＡ）， 計算得到產率為８４．７ ％。

１．３ 含辣素功能結構疏水締合聚合物的合成

本實驗采 用 自 由 基 膠 束 共 聚 法，將一 定 量 的 ＡＭ、ＡＭＰＳ溶解在蒸餾水中，混合加入 ＭＡＡ，以及提 前溶解在乙 醇 中 的 定 量 ＡＭＴＨＢＡ、ＳＭＡ 以及 ＤＭＣ。 充分攪拌混合溶液，通過滴加１ｍｏｌ／Ｌ 的 ＮａＯＨ 將溶 液ｐＨ 調節至７。向溶液中加入ＳＤＳ，使未溶解的疏水 單體溶解于ＳＤＳ的增溶膠束中。控制單體總固含量為 １０ ％，混合溶劑乙醇和水的質量比為１∶１０。將混 合 溶液加入裝 有 攪 拌 裝 置 的 三 口 瓶 中，恒 溫 反 應。通 過 注射器將偶氮二異丁基脒鹽酸鹽（ＡＩＮＡ）注入三口瓶， ７０ ℃條件 下 反 應５ｈ后結 束。向產物中加入無水乙 醇，充分攪拌至 析 出 沉 淀，反復浸泡并洗滌沉淀物，烘 干即得到聚 合 物 ＰＡＳＤＭＨ。利 用相同的反應工藝制 備一系列不同辣素含量以及 不 含 ＤＭＣ 單體 的 疏 水 締 合聚合物，并測試它們的化學性能。疏水締合聚合物的單體組成比例詳見表１。


2 過程

將聚合物樣品粉末與 ＫＢｒ固 體混合并研磨均勻后壓片。通過紅外光譜儀測定聚合 物在４００～４０００ｃｍ－１波長范圍內的吸收峰，以獲得聚 合物的紅外光譜。將聚合物樣品 固定在樣品臺上，并在噴金處理３０ｓ后，通過 Ｈｉｔａｃｈｉ－ ５３０型掃描電子顯微鏡觀察微觀結構。采用 ＳＴＡ４０９型熱重分析儀進行 聚合物樣品的熱失重測試。在升溫過程中使用氮氣氛 做為保護氣氛，升 溫 速 率１０ ℃／ｍｉｎ，測試 溫 度 范 圍 為４０～８００ ℃。精確稱量反應合成的聚 合物樣品。按照公式α＝（Ｗ１／Ｗ２）×１００％計算各條件 下的單體轉 化 率。其 中 Ｗ１ 為所 得 聚 合 物 的 質 量，Ｗ２為起始單體總質量。將在低溫環境中保存的菌種于３７ ℃恒溫振蕩培養 箱中活化２４ｈ后，用接種環刮取適量所需菌種，接種至 液體培養基，密封后放在３７℃振蕩培養箱中培養３ｈ，稀 釋液體培養基至吸光度為０．６Ｌ·ｇ－１·ｃｍ－１即可。取 ３００μＬ菌液加入新配制的液體培養基。稱取聚合物樣 品，分別加入含兩種不同菌種的液體培養基中，聚合物 濃度為０．１ｇ／ｄＬ。在恒溫振蕩培養箱中培養２０ｈ，同 時做不含聚合物樣品的空白對照實驗。取３００μＬ含聚 合物樣品的菌懸液用生理鹽水依次１０倍稀釋，得到一 系列濃度梯 度 的 菌 懸 液，取 １０－５濃度的菌懸液備用。 將２００μＬ菌懸液移入有冷卻固體培養基的培養皿中。 通過稀釋涂布 平 板 法 將 菌 液 涂 布 至 整 個 培 養 皿 中，確 保加入的菌液被固體培養基完全吸收。在３７ ℃下培養 ２０ｈ，每個 樣 品 重 復 實 驗 ３ 次。抑 菌 率（Ｒ）根 據 公 式 Ｒ（％）＝（１－Ｂ／Ｃ）×１００％。式中Ｂ 為受試聚合物的 菌落數；Ｃ 為空白菌落數。

３ 結果與討論

研究表明，通過自由基共聚制備的疏水締合聚合 物的締合性能受很多因素的影響。控制其他變量不 變，只改變引發劑的用量可以調控聚合物相對分子量； 改變疏水單體與表面活性劑的摩爾比可以調控疏水鏈 段的長度。聚合物樣品的微觀形 貌觀測圖像如圖３所示。ＰＡＳＤＭ（ａ）的表面是簡單的 不規則塊狀固體堆積，其表面凹凸不平，通往內部的孔 隙結構較少。ＰＡＳＭＨ（ｂ）的整 體 結 構 較 為 疏 松，存 在 較為完整且相互連接的多層空間網絡結構。這一現象 可能是導致聚合物水溶液表觀粘度較大的原因之一，但孔 的 大 小 以 及 分 布 都 不 均 勻。ＰＡＳＤＭＨ（ｃ）的 表 面孔狀結構更復雜密集，同時也是各層 網 狀 結 構 疊 加，增加了聚合物的比表面積和可滲透性。所以聚合物分 子鏈結構中雖 然 含 有 一 定 量 的 疏 水 單 元，也 能 夠 較 快 的溶解在去離子水中。