Жоғары тұРАҚтандырғыштық Қабілетті гидроксид, карбоксид тобы бар полиэлектролиттер алу тәсілі



жүктеу 106.51 Kb.
Дата12.04.2019
өлшемі106.51 Kb.
түріҚұрамы

ЖОК 541.577.678.186.06.
ЖОҒАРЫ ТҰРАҚТАНДЫРҒЫШТЫҚ ҚАБІЛЕТТІ ГИДРОКСИД, КАРБОКСИД ТОБЫ БАР ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТТЕР АЛУ ТӘСІЛІ
Хим. ғыл. канд. А.Асанов

Р.М.Құдайбергенова

Е.А.Ермашова

Құрамында орналасу тәртібі, тығыздығы, диссоциациялану, сондай-ақ гидрофильдік қабілетімен ерекшеленуші функционалды тобы бар буындар негізінде алынған полиэлектролит үлгілерінің бентонит гидродисперсиясының тұрақтылығына әсерінің әртүрлілігі анықталып, оның келіп шығу себеп салдарлары түсіндірілді.

Қазіргі уақытта өндірістің, шаруашылықтың әсіресе, мұнай-газ саласының қарқынды дамуына байланысты әр түрлі сыртқы күштердің әсерінде тұрақтылығын сақтап қала алатын бентонит гидродисперсиясына (БГД) қажеттілік артып келеді /1/. Себебі, мұнай-газ саласының дамуы, олардың кеніштерін табуға алдын ала барлау жұмысын жүргізу, терең бұрғылау үдерісін алып барумен байланысты. Бірақ, терең бұрғылау үдерісін жүргізу уақытында жер қыртысында әр түрлі физикалық, химиялық, механикалық әсер болатындықтан, өте күрделі құрал-жабдықтарды талап етеді. Сондықтан бұрғылау үдерісінің экологиялық және техникалық тұрғыдан қауіпсіздігін, өнімділігін қамтамасыз ету үшін тұрақтылығы жоғары болған бентонит гидродисперсиясын бұрғылау ерітіндісі ретінде пайдаланады /2/. Себебі, БГД бұрғылау уақытында бөлінетін әр түрлі жер қыртысы өнімдері мен қалдықтарын ығыстырып шығару, әрі бұрғылау техникасының бірқалыпты ырғақтылығын сақтауда, температураның шамадан тыс жоғарылауына жол бермеу үшін қолданылады. Бірақ, табиғи БГД-ның тұрақтылық дәрежесі жеткіліксіз, әсіресе Қазақстан Республикасының аумағында орналасқан бентонит минералдарынан дайындалған бұрғылау ерітінділерінің тұрақтылығы өте төмен болып келеді Оның себебі табиғи БГД жер қыртысының құрамындағы сілтілік, қышқылдық қасиеті бар қосылыстардың немесе тұздардың, сондай-ақ температураның әсеріне төзімсіз, яғни коагуляцияға немесе құрылымдық өзгеріске ұшырауға бейімділігі жоғары.

Сол себепті, соңғы жылдары терең бұрғылау үдерісін жүргізуді технологиялық тұрғыдан қарапайымдастыру және қауіпсіздендіру үшін қолданылатын БГД арнайы жоғары молекулалық қосылыстар, соның ішінде полиэлектролиттік түрлері (ПЭ) қатысында тұрақтандырылады /1,2/. Бірақ, мұндай тұрақтандырғыштық қасиеті бар болған ПЭ бірқатар талаптарға сай болуы қажет, яғни олар өзінің тұрақтандырғыштық қасиетін сілтілі, қышқылды, тұзды ортаның, сондай-ақ температураның әсерінде сақтап қалу қабілетіне ие болуы керек. Сондай ПЭ ретінде қазіргі уақытта Ресейде өндірістік жағдайда шығарылатын полиакриламидтің (ПАА) полимераналогиялық реакция жәрдемінде түрлендірген туындылары, сонымен қатар құпия атпен жүргізілетін ГИПАН, сондай-ақ Өзбекстанда шығарылатын К-4 сияқты ПЭ-тер қолданылады. Бірақ, бұл аталған ПЭ-дің тұрақтандырғыштық қасиеттері мен төзімділігі күшті сілтілік, қышқылдық, тұзды ортада жеткіліксіз. Оның себебі, бұлар негізінен бір буында, бір белсенді карбоксид, амид немесе нитрил тобы бар қосылыстардан алынатын болғандықтан, макромолекуланың конформациялық күйін сақтап тұруға ықпал жасаушы карбоксид тобының мөлшері де, диссоциациялану қабілеті де жеткіліксіз. Соған байланысты осы көрсетілген кемшіліктері азайттырылған немесе болмайтын, яғни жоғары тұрақтандырғыштық қасиетін күшті сілтілі, қышқылды, тұзды ортада сақтап қала алатын, әрі температура әсеріне төзімді жаңа ПЭ-тер алу, олардың тұрақтандырғыштық қасиетін зерттеу, ғылыми тәжірибелік тұрғыдан өзекті мәселелер болып есептеледі.

Соның үшін, бұл жұмыста құрамында ионданбайтын гидроксид функционалды тобы бар аллил спиртін (АС) нитрил акрил қышқылымен (НАҚ) сондай-ақ, бір буынның өзінде, α, β, транс жағдайда орналасқан екі карбоксид тобы бар фумар қышқылын (ФҚ) нитрил акрил қышқылымен (НАҚ) немесе акриламидпен (АА) алдын ала анықталған /3/ оңтайлы 1,0:4,0 мольдік арақатынаста сополимерленіп, одан кейін алынған сополимерлену өнімдерін натрий гидроксиді (NаОН) қатысында гидролиздеу арқылы сәйкесінше АСНАГ-3, ФҚНАГ-3, ФҚААГ-3 деп шартты түрде аталған ПЭ-тер алынды. Осы ПЭ үлгілерінің функционал топтарының сандық және сапалық түрлері белгілі әдіспен /4/ табылған қышқыл саны (ҚС), азот мөлшері (N%) арқылы нақтыланды.

Полиэлектролит үлгілерінің тұрақтандырғыштық қасиетін олардың қатысында БГД-ның тұнба көлемінің (V мл) және тұнба бетіндегі бөлініп шыққан сұйықтықтың биіктігінің қосылған ПЭ концентрациясы мен тұнығу уақытына қарап өзгеруін өлшеу арқылы анықталды.

Өткізілген тәжірибе нәтижелері ПЭ үлгілерінің қосылған мөлшері асқан сайын бастапқыда БГД-ның тұнба көлемі (V мл) біршама азайюымен бірге тұнба бетіндегі бөлініп шыққан сұйықтық көлемі артады, кейін ПЭ концентрациясы одан әрі өскенде қайтадан көбейе бастайтындығын көрсетті. Жоғарғы концентрация әсіресе 0,25-0,50 г/дл қатысында дисперс фазаның сұйықтықтан ажыралуы тіпті бір тәуліктен кейінде байқалмайды. Бұл БГД-ның қосылған ПЭ әсерінде бүтіндей тұрақтылық күйге өтетіндігінен дәлел береді. Бірақ, алынған ПЭ үлгілерінің тұрақтандырғыштық қабілеті химиялық құрамына байланысты бір–бірінен біршама ерекшеленеді.

Ең күшті тұрақтандырғыштық қасиет АСНАГ-3 және ФҚААГ-3 полиэлектролиттері көрсетеді.

Салыстырмалы түрде алғанда құрамы жағынан жақын болған ФҚААГ-3 және ФҚНАГ-3 полиэлектролит үлгілерінің тұрақтандырғыштық қасиетіндегі айырмашылық олардың функционал топтарының табиғатымен макромолекула тізбегі бойындағы арақатынасымен байланысты болуы мүмкін. Себебі, ФҚНАГ-3 полиэлектролит үлгісінде карбоксид, амид тобымен бірқатарда имид және нитрил тобы да бар. Сондықтан, макро тізбектің бойында ионданбайтын гидрофилдік қасиеті біршама кем болып келетін имид және нитрил тобының болуы функционал топтар арасындағы өзара әрекеттесу үдерісінің күшеюін келтіріп шығарады.

Соның салдарынан, бұл ПЭ-тің макромолекуласының конформациялық күйі тола жазылған пішінде болмайды. Сонымен бірге, бұл ПЭ үлгісінің тұрақтандырушы қасиеті дисперс фазаның майда бөлшектерімен өзара әрекеттесуі нәтижесінде айқын гидрофильденген, айрықша құрылымданған жүйе түзуге жеткілікті емес. Осы тұжырымның ғылыми - тәжірибелік тұрғыдан дұрыстығын полиакрилнитрилді NaOH қатысында гидролиздеу реакциясын жүргізу арқылы алынып, /2/ өндірістік жағдайда шығарылатын және қазіргі уақытта мұнай-газ кеніштерін барлау, іздеу үдерісінде қоданылатын бұрғылау ерітіндісін дайындауда қосылатын К-4 полиэлектролитінің БГД-ын тұрақтандыру қабілетінің төмен болуы көрсетеді (кесте).

Кесте – Полиэлектролит үлгілерінің қатысында БГД тұнба көлемінің V мл концентрация және уақытқа қарап өзгеруі.




С, ПЭ

г/дл


С, ПЭ

қоспа


15-мин

V мл



1-сағ

V мл



4-сағ

V мл



8-сағ

V мл



24-сағ

V мл



АСНАГ-3

0,000

0,000

48,5

47,0

44,5

41,5

33,0

0,010

0,005

44,0

40,0

33,0

30,0

25,0

0,025

0,001

45,0

35,0

31,0

28,5

24,0

0,050

0,025

48,5

46,0

42,0

39,0

28,0

0,100

0,050

48,5

48,5

48,3

48,0

47,0

0,250

0,125

48,5

48,5

48,5

48,5

48,5

0,500

0,250

48,5

48,5

48,5

48,5

48,5

ФҚНАГ-3

0,010

0,005

47,0

46,0

44,0

40,0

35,0

0,025

0,001

46,0

44,5

40,0

38,0

36,0

0,050

0,025

47,0

46,0

44,2

42,0

38,5

0,100

0,050

47,5

47,0

46,5

44,8

40,5

0,250

0,125

48,5

47,5

48,5

47,5

47,5

0,500

0,250

48,5

48,5

48,5

48,0

48,0

ФҚААГ-3

0,010

0,005

45,5

41,0

38,0

36,5

35,5

0,025

0,001

47,0

45,0

42,0

39,8

36,0

0,050

0,025

47,2

46,8

45,0

43,0

38,5

0,100

0,050

48,0

48,0

48,0

47,5

46,0

0,250

0,125

48,5

48,5

48,5

48,5

48,5

0,500

0,250

48,5

48,5

48,5

48,5

48,5

К-4

0,010

0,005

44,5

42,2

39,0

38,0

37,0

0,025

0,001

45,1

43,1

39,6

38,0

35,5

0,050

0,025

43,5

42,0

39,2

37,0

33,5

0,100

0,050

44,0

44,0

43,2

42,0

34,6

0,250

0,125

46,0

45,0

42,0

39,5

36,5

0,500

0,250

44,0

44,0

43,7

43,7

43,5

Құрамында гидроксид тобы бар АС-мен НАҚ-тың сополимерлену өнімін гидролиздеу арқылы алынған АСНАГ-3 ПЭ үлгісінің жоғары тұрақтандырғыштық қабілет көрсетуі сыртқы ортаның рН көрсеткішімен ион күшіне төзімді, әрі нитрил тобына қарағанда гидрофильдік қасиеті күшті гидроксид тобының барлығымен байланысты. Ал, ФҚААГ-3 полиэлектролит үлгісінің тұрақтандырғыштық қасиетінің салыстырмалы түрде алғанда, ФҚНАГ-3 полиэлектролиті үлгісіне қарағанда жоғары болуы, бұл ПЭ құрамында тек α, β, транс жағдайда орналасқан иондану қабілеті акрил қышқылы құрамындағы карбоксид тобымен салыстырғанда күшті болған бір буынның өзінде екі карбоксид тобының болуымен, әрі бұл ПЭ макромолекуласының тізбегінің бойында гидрофобтық қасиеті бар нитрил тобының жоқтығымен байланысты.

Сонымен, жүргізілген тәжірибе нәтижелері макромолекуласының тізбегінің бойындағы функционал топтарының табиғаты, арақатынасы және орналасу тәртібімен ерекшеленуші ПЭ үлгілерін алуға, олардың бентонит гидродисперсиясының тұрақтылығына әсер етуінің бір-бірінен ерекшеленетіндігін және осы анықталған айырмашылықтардың келіп шығу себеп-салдарын түсіндіруге мүмкіндік берді.
Әдебиеттер


  1. Николаев А.Ф., Охрименко Г.И., «Водорастворимые полимеры», Химия, Ленинград., 1979, 3-6

  2. Ахмедов Г.С. и др. «Водорастворимые полимеры и их взаймодействие дисперсными системами»-Ташкент: Фан, 1960.-стр. 31,39, 53

  3. Асанов А., Ахмедов К.С. и др «Устойчивость и структурообразование в дисперсных системах»-Ташкент Фан, 1976. – стр. 8.10.13

  4. Лосев И.П., Федотова О.Я., «Практикум по химии высокомолекулярных соединений», М.: Госхимиздат, 1962.-стр. 76,115



СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИД, КАРБОКСИД СОДЕРЖАЩИХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ ПРОЯВЛЯЮЩИХ ВЫСОКО

СТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ СПОСОБНОСТИ
Канд. Хим. Наук. А.Асанов

Р.М.Кудайбергенова

Е.А.Ермашова
Получены полиэлектролиты на основе мономеров, содержащие функциональные группы, отличающиеся расположением, плотностью, диссоциирующей способностью, степенью гидрофильности, установлено различие влияния на процесс стабилизации гидродисперсии бентонита, а также объяснены их причины.

THE OBTAINING METHODS OF HYDROXIDE, CARBOXIDE CONTAINING POLYELECTROLYTE’S, CHARACTERIZED BY HIGH STABILIZATION PROPERTIES
Сand. Сhim.Sci. A.Asanov

R.M.Kudaybergenova



E.A.Ermashova
Polyelectrolytes, based on the monomers, containing functional groups, differing in the situation, density, dissociation ability, hydrophobic degree, have been obtained, the difference in the influence upon the stabilization of bentonite hydrodispersion have been stated, and the reasons have been discussed.


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет