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      淺談聚丙烯酰胺機械降解是怎么回事

        機械降解是指由于輸入機械能引發的聚合物鏈化學反應,使分子結構破壞的過程。有多種外界作用可以引起聚合物的機械降解,如高剪切、拉伸流動、直接的力學承載、摩擦等。聚丙烯酰胺(PAM)隨其受力場合不同,可以經受不同的降解方式,如聚合過程中的攪拌、擠壓、造粒、粉碎等,以及在溶液狀態下PAM被攪拌、泵送、注入和在多孔介質中的高速剪切及拉伸流動等。超聲作用也會使聚合物發生降解。專家發現在剪切速率達到4000 S-1之前,PAM分子只有輕微的降解,而剪切速率達到5000S-1時,PAM發生了大幅降解,重均分子量、數均分子量只有母液的1/4左右。
        聚丙烯酰胺(PAM)的機械降解是一自由基反應過程,這已由ESR譜研究得到確認。外界施加的機械能傳遞給聚合物分子鏈時,在聚合物分子鏈內產生內應力,當此應力能足以克服C-C鍵斷裂的活化能時,導致聚合物分子鏈斷裂,形成聚合物鏈自由基,進而引發聚合物自由基化學反應,使聚合物的分子量和分子結構發生變化。但產生的自由基有多種演化途徑,如氫提取、偶合終止、歧化終止,以及與其他自由基受體反應,如氧、低分子化合物。實驗研究得出,在高流速的作用下,聚丙烯酰胺(PAM)由于剪切作用而發生斷裂降解,同時斷裂產生自由基,然后通過自由基傳遞反應,降解程度加深,通過在溶液中加入自由基捕獲劑可以證實剪切過程中自由基的產生。由機械降解引發的聚合物結構變化和分子量及分布變化取決于聚合物溶液的條件,如聚合物濃度、溶液黏度、氧含量及溶液中存在的雜質。專家通過一個小型沙粒層實驗模擬地層PAM溶液的流動,考察了流速、聚合物濃度、分子量分布、無機鹽等因素對降解的影響。結果表明,在給定流率和聚合物濃度下,存在臨界分子量,低于該分子量時,聚合物通過多孔介質不會發生降解現象;在低濃度條件下,降解率與濃度無關,而在高濃度條件下,降解率隨濃度增大而增大。
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