摘要：反相乳液聚合過程中通常采用飽和烷烴的混合物白油作為分散介質，但是白油在使用過程中會存在污染環境的問題。

本文以可降解化合物辛酸異戊酯替代了部分白油作為混合油相，丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)為單體，通過反相乳液聚合法合成了W/O型聚丙烯酰胺-丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(P(AM-DAC))，通過~1H NMR、FT-IR和SEM對其結構進行表征。考察了乳化劑用量和辛酸異戊酯用量對預乳液穩定性、黏度和油-水界面張力的影響，引發劑用量和反應溫度對P(AM-DAC)水溶液黏度的影響。

結果表明:當乳化劑用量為10%，辛酸異戊酯用量為50%時，引發劑用量為0.8%，反應溫度為38℃時，P(AM-DAC)水溶液黏度達到最大值，為129 mPa·s。考察了P(AM-DAC)與以白油作為油相合成的聚丙烯酰胺-丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(P(AM-DAC)-W)的性能對比，P(AM-DAC)和P(AM-DAC)-W的粘均分子量分別為5.019×10~6和5.045×10~6；質量分數為1%的水溶液黏度分別為129和132 mPa·s；當Na+質量濃度為3000 mg/L時，1%的水溶液黏度分別為65和67 mPa·s；在90℃，170 s-1剪切速率下持續剪切45 min后，1%的水溶液黏度分別為36.9和43.1 mPa·s；陶粒在1%的水溶液中的沉降速度分別為0.049和0.053 mm/s；破膠液表面張力分別為27.8和28.9 mN/m；殘渣含量分別為1.63和1.76 mg/L。

該研究表明辛酸異戊酯代替部分白油制備壓裂液用增稠劑是可行的，不僅不影響增稠性能，而且對耐鹽、耐溫耐剪切、攜砂、破膠和殘渣含量等性能沒有造成明顯的影響。

隨著油氣資源的持續開采，壓裂技術已成為改造儲層的一種重要方法。由于價格低、施工方便以及性能優異，水基壓裂液的應用最為廣泛。增稠劑是水基壓裂液體系的重要組分。將少量的增稠劑加到體系中，可以大幅提高體系的黏度使其達到工藝要求。增稠劑按照來源分為天然高分子增稠劑和合成高分子增稠劑，由于天然高分子增稠劑不耐生物降解、殘渣含量較高且對儲層傷害較大，使其應用受到了限制。

合成高分子增稠劑由于其增稠能力強、殘渣含量低且對儲層傷害較小等優點，成為國內外的研究熱點。

聚丙烯酰胺（PAM）增稠劑在水基壓裂液中廣泛使用，其結構單元中含有酰胺基，易形成分子內和分子間氫鍵，使其具有較好的水溶性。反相乳液聚合是一種具有高聚合速率和高相對分子量聚合產物的聚合方法，是制備PAM增稠劑的常用方法。聚合過程中，通常采用飽和烷烴白油作為分散介質，形成油包水（W/O）乳液。董振華以白油作為油相，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮為單體，通過反相乳液聚合法合成了聚合物增稠劑DQVIS。但是白油為飽和烷烴的混合物不可降解，在使用過程中會對土壤及水環境產生污染。

辛酸異戊酯是一種存在于香蕉中的天然產物，只含有兩個5~7個碳的長鏈烷基和一個酯基，常被用作配制各種水果型香精及朗姆酒、白蘭地等酒用香精，是一種可降解型化合物。Api等人對辛酸異戊酯作為日用香料的安全性能進行了評價，結果表明，該物質對生物的毒性較低。本研究提出以辛酸異戊酯代替部分白油作為油相，以丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為單體，通過反相乳液聚合法合成W/O型聚丙烯酰胺-丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（P（AM-DAC））。

該研究選擇綠色環保的分散介質取代白油，對于油氣開采的可持續發展具有重要意義，同時在分子結構中引入陽離子基團，增加分子鏈對水中的金屬陽離子的排斥作用，同時減弱水中的金屬陽離子與分子鏈上陰離子的電價鍵作用，從而提升聚合物的耐鹽性能。