辛酸异戊酯在制备压裂液用增稠剂中的应用研究

辛酸异戊酯又称羊脂酸异戊酯，为无色液体，几乎不溶于水，可溶于乙醇等有机溶剂。辛酸异戊酯天然存在于香蕉、干酪、白兰地、朗姆酒、苹果酒、雪梨酒、白葡萄酒、苹果白兰地等中，具有甜的水果香、青香、脂肪香，并有奶油、乳酪韵味。辛酸异戊酯主要以对甲苯磺酸为催化剂，由辛酸与异戊醇在苯溶液中直接酯化而得。

研究内容

反相乳液聚合过程中通常采用饱和烷烃的混合物白油作为分散介质,但是白油在使用过程中会存在污染环境的问题。Dangge Gao等人以可降解化合物辛酸异戊酯替代了部分白油作为混合油相,丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为单体,通过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铵(P(AM-DAC)),通过1H NMR、FT-IR和SEM对其结构进行表征。考察了乳化剂用量和辛酸异戊酯用量对预乳液稳定性、黏度和油-水界面张力的影响,引发剂用量和反应温度对P(AM-DAC)水溶液黏度的影响。

结果表明:当乳化剂用量为10％,辛酸异戊酯用量为50％时,引发剂用量为0.8％,反应温度为38℃时,P(AM-DAC)水溶液黏度达到最大值,为129mPa·s。考察了P(AM-DAC)与以白油作为油相合成的聚丙烯酰胺-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(P(AM-DAC)-W)的性能对比,P(AM-DAC)和P(AM-DAC)-W的粘均分子量分别为5.019×10⁶和5.045×10⁶;质量分数为1％的水溶液黏度分别为129和132mPa·s;当Na⁺质量浓度为3000mg/L时,1％的水溶液黏度分别为65和67mPa·s;在90℃,170s^-1剪切速率下持续剪切45min后,1％的水溶液黏度分别为36.9和43.1mPa·s;陶粒在1％的水溶液中的沉降速度分别为0.049和0.053mm/s;破胶液表面张力分别为27.8和28.9mN/m;残渣含量分别为1.63和1.76mg/L。该研究表明辛酸异戊酯代替部分白油制备压裂液用增稠剂是可行的,不仅不影响增稠性能,而且对耐盐、耐温耐剪切、携砂、破胶和残渣含量等性能没有造成明显的影响[1]。

参考文献

[1] Dangge Gao, Suirong Li, Lili Wang, et al. 基于水/辛酸异戊酯-白油反相乳液体系合成压裂液增稠剂及性能[J]. 日用化学工业（中英文）,2023,53(6):625-633. DOI:10.3969/j.issn.2097-2806.2023.06.003.