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瓜尔胶是目前已知水溶性最好的天然多糖之一,具有成本低、可降解、表观粘度高、水溶性好、耐盐性较好、使用温度高等优点,广泛应用于油田、日化、食品、污水处理及采矿等领域,其中在油气田领域中的用量占总用量的1/4~1/3。由于国内对油气田专用改性瓜尔胶研究起步较晚,国内产品表观粘度较低,高表观粘度瓜尔胶仍主要依靠进口。因此,以国外产品性能指标为参考依据,对改性瓜尔胶的工艺配方及性能进行研究,以减少国内油气田对国外进口产品的依赖,降低压裂成本。以氯乙酸为改性剂制备羧甲基瓜尔胶,确定了其较佳的配方及工艺条件。制得羧甲基瓜尔胶的取代度为0.11,产品1%水溶液表观粘度可达7750mPa·s,达到国外产品标准。醚化时间仅为45min,大大降低了羧甲基瓜尔胶的合成时间。以氯乙酸和环氧丙烷为醚化剂制得羧甲基羟丙基瓜尔胶,确定了较佳的工艺配方。羧甲基取代度为0.10,羟丙基取代度为0.14,产品1%水溶液表观粘度可达6890mPa·s,达到国外产品性能指标要求。采用特殊的工艺,以3-氯-2-羟基丙磺酸钠为醚化剂制得磺酸基瓜尔胶,磺酸基取代度为0.10,醚化时间为45min,远低于国内外2~4h的醚化时间。而产品1%水溶液表观粘度为4800mPa·s,与国外产品一致。其透光率高达88.5%,0.6%水溶液表面张力为70.32mN/m,低于相同取代度下羧甲基瓜尔胶(74.87mN/m)的表面张力。随取代度增大,磺酸基瓜尔胶表面张力先减小再增大,磺酸基瓜尔胶取代度为0.06时,表面张力最小为67.56mN/m。能谱法与滴定法测定磺酸基取代度,测试结果基本一致,可知滴定法测定磺酸基瓜尔胶取代度准确性较高。。制备的三种瓜尔胶衍生物在溶解过程中没有打包现象,有利于瓜尔胶增稠剂在压裂液中进一步应用。瓜尔胶及其衍生物流变性能研究表明改性后溶液时间稳定性、耐盐性、耐酸碱性、热稳定性均得到有效提高,溶液增稠性稍有降低。改性瓜尔胶冻融稳定性均得到明显改善,有利于应用于不同环境的油气田领域。用红外光谱(FTIR)及固体核磁对瓜尔胶及其衍生物进行了结构表征,改性前后瓜尔胶的热稳定性变化用热性能(TGA)进行分析。