改性瓜尔胶的合成和应用.doc

改性瓜尔胶的合成及应用 1非离子瓜尔胶 1.1非离子瓜尔胶的合成 制备非离子瓜尔胶的目的是在保证粘度基本不变的基础上，减少瓜尔胶水不溶物含量，增强耐电解质的能力，达到更高的温度稳定性。一般是通过引入经烷基来实现的，通常是环氧丙烷和瓜尔胶反应制得经丙基瓜尔胶，这也是研究得最为成熟的一种性方法。在瓜尔胶的分子结构中引入极性亲水基团轻丙基，可以提高瓜尔胶的亲水性，使水不溶物含量减少;增加分子的支链数目，使瓜尔胶的水溶速度加快，改善防腐储存性能。早在1973年，美国的JoRDANw就开始了轻丙基瓜尔胶的研究，经丙基瓜尔胶和汉生胶混合后的产物具有显著增勃的性质，专门用于印花糊和炸药行业。20世纪70年代末，国外孙one一Poulenchci.公司就开发成功了非离子瓜尔胶衍生物一轻丙基瓜尔胶，并有大规模的生产，大量应用于油田压裂稠化液和钻井液，取得了巨大的经济益。 而我国对经丙基瓜尔胶的研究起步较晚，20世纪80年代河南省科学院化学所和中国油田化学所开始对油田用经丙基瓜尔胶进行合成实验和应用研究，90年代初取得成功。商丘宇赫达石油化工有限公司转让河南省科学院化学研究所技术，于1994年5月建成一条年产1000吨油田用经丙基瓜尔胶生产线，后又开发专用于牙膏豁合剂的非离子改性瓜尔胶，1999年初正式投入大生产。据报道，山东东营油田化学联营公司也有生产，产品牌号金岭牌轻丙基瓜尔胶。杨振周于2002年对轻丙基瓜尔胶合成的影响因素进行了系统的研究，以赫度和水不溶物为指标得出了优化条件。 改性轻丙基瓜尔胶的简要生产工艺如下:将瓜尔胶分散在一定比例的乙醇和水中，加入适量催化剂，加碱碱化一定时间，再加入环氧丙烷，进行高温醚化反应至终点;用一定量的酸中和至pH值符合要求;用适量比例的有机溶剂和水多次洗涤滤饼除杂，至杂质符合要求;配入适量功能性助剂，进行物理改性;再经干燥、粉碎、过筛、包装即为成品。 改性后的经丙基瓜尔胶的技术指标要求，其测定方法遵照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5764一1995《压裂用瓜尔胶和轻丙基瓜尔胶。 1.2轻丙基瓜尔胶的性能及应用 改性后的轻丙基瓜尔胶与原胶相比，性能有很大提高，应用领域大大拓宽。 (1)减少了氢键，由于氢键的作用，普通的瓜尔胶很容易被吸附到己水化的矿物表面，而造成絮凝。通过引入轻丙基支链，降低了氢键的作用，从而使吸附减弱，进而可降低絮凝率，这种作用可广泛应用于采矿工业，氢键的减少，改变了胶与已水化的纤维表面的吸附率，对造纸业很有用。 (2)增加了在与水互溶的溶剂(如乙醇、乙二醇)中的溶解度，使轻丙基瓜尔胶可作为某些浆状炸药的增稠剂。 (3)提高了电解质相容性，减少了水不溶物，这在工业上是一个非常有价值的性，使得轻丙基瓜尔胶极适宜作为油田压裂稠化液和钻井液，它具有低伤害性，可减压裂液残渣对地层及导流裂缝的伤害，有效减少对地层的污染，它还能和有机钦、硼砂等交联，提高压裂液高温下的稳定性。 (4)具有相当低的BOD，比纤维素醚易于生物分解，其中等程度的生物降解性使之适合于纺织上的增稠剂和上胶操作。 (5)能有效的悬浮颗粒，保护胶体，稳定乳化体系，非离子改性瓜尔胶卷曲的大子球形结构稠度较大，可悬浮较重粒子;保护胶体，使其不易受电解质的影响;保持化体系的稳定性，使其不易分离。广泛用于涂料、油漆等领域，它具有优异的储存稳定性，与涂料中的其它组分相容性好;增稠性能优异，有助于改善颜料沉降性、流变性及在垂直表面上的流挂性;可为涂料提供良好的流体触变性，使得涂膜滑腻，手感舒适;可增强涂膜的强度，具有很好的保护性。 (6)安全性，轻丙基瓜尔胶无毒，无刺激，无过敏，具有很高的安全性，广泛用于牙膏中，可明显改善牙膏的外观，膏体非常细腻、光滑、亮洁;明显提高膏体的触变性、分散性;并可使牙膏的稳定性得到提高，对于配方结构复杂，很难稳定的药物牙膏，是一种理想的勃合剂，可替代传统的CMC。 2阳离子瓜尔胶 2.1阳离子瓜尔胶的合成 阳离子瓜尔胶是由含有氨基，亚氨基，按，硫或磷等阳离子化试剂在碱性条件与瓜尔胶反应而制得的，所有这些试剂都可能带一个阳电荷。阳离子瓜尔胶品种繁多，大体上可分为以下四种:①叔胺烷基醚;②翁类瓜尔胶醚(包括季铵、季磷等衍生物);③伯或仲胺烷基醚;④杂类(亚胺等瓜尔胶醚)。目前，新的阳离子瓜尔胶仍在继续发展，但叔胺烷基醚和季按烷基醚仍是主要的商品阳离子瓜尔胶。尤其是季铵烷基醚是继叔胺烷基醚后发展起来的。各方面的性能均优于叔胺烷基醚瓜尔胶，很有发展前途。与叔胺基瓜尔胶醚相比，季铵基瓜尔胶醚阳离子性强，且可在广泛的pH范围内使用，深受用户的欢迎，尤其是随着科学技术的发展，季钱基瓜尔胶醚有了迅速的发展。其中特别是由带有环氧的阳离子化试剂制备的阳离子瓜尔胶。由于其工艺简单，成本低，发展更为普遍和迅速，值得我们充分重视，季铵