摘要：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。

本文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129 mPa·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5.019×10~6和5.045×10~6；质量分数为1%的水溶液黏度分别为129和132 mPa·s；当Na+质量浓度为3000 mg/L时，1%的水溶液黏度分别为65和67 mPa·s；在90℃，170 s-1剪切速率下持续剪切45 min后，1%的水溶液黏度分别为36.9和43.1 mPa·s；陶粒在1%的水溶液中的沉降速度分别为0.049和0.053 mm/s；破胶液表面张力分别为27.8和28.9 mN/m；残渣含量分别为1.63和1.76 mg/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。

随着油气资源的持续开采，压裂技术已成为改造储层的一种重要方法。由于价格低、施工方便以及性能优异，水基压裂液的应用最为广泛。增稠剂是水基压裂液体系的重要组分。将少量的增稠剂加到体系中，可以大幅提高体系的黏度使其达到工艺要求。增稠剂按照来源分为天然高分子增稠剂和合成高分子增稠剂，由于天然高分子增稠剂不耐生物降解、残渣含量较高且对储层伤害较大，使其应用受到了限制。

合成高分子增稠剂由于其增稠能力强、残渣含量低且对储层伤害较小等优点，成为国内外的研究热点。

聚丙烯酰胺（PAM）增稠剂在水基压裂液中广泛使用，其结构单元中含有酰胺基，易形成分子内和分子间氢键，使其具有较好的水溶性。反相乳液聚合是一种具有高聚合速率和高相对分子量聚合产物的聚合方法，是制备PAM增稠剂的常用方法。聚合过程中，通常采用饱和烷烃白油作为分散介质，形成油包水（W/O）乳液。董振华以白油作为油相，丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮为单体，通过反相乳液聚合法合成了聚合物增稠剂DQVIS。但是白油为饱和烷烃的混合物不可降解，在使用过程中会对土壤及水环境产生污染。

辛酸异戊酯是一种存在于香蕉中的天然产物，只含有两个5~7个碳的长链烷基和一个酯基，常被用作配制各种水果型香精及朗姆酒、白兰地等酒用香精，是一种可降解型化合物。Api等人对辛酸异戊酯作为日用香料的安全性能进行了评价，结果表明，该物质对生物的毒性较低。本研究提出以辛酸异戊酯代替部分白油作为油相，以丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为单体，通过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铵（P（AM-DAC））。

该研究选择绿色环保的分散介质取代白油，对于油气开采的可持续发展具有重要意义，同时在分子结构中引入阳离子基团，增加分子链对水中的金属阳离子的排斥作用，同时减弱水中的金属阳离子与分子链上阴离子的电价键作用，从而提升聚合物的耐盐性能。