Hydrogels prepared from cellulose nanofibrils via ferric ion-mediated crosslinking reaction for protecting drilling fluid

自愈水凝胶 纤维素 氯化物 高分子化学 水溶液 磺酸 材料科学 化学 聚合物 化学工程 核化学 复合材料 有机化学 工程类
作者
Xiongli Liu,Jialei Qu,An Wang,Chunping Wang,Bin Chen,Wang Zhongguang,Binbin Wu,Bing Wei,Yangbing Wen,Zhaoyang Yuan
出处
期刊:Carbohydrate Polymers [Elsevier BV]
卷期号:212: 67-74 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.carbpol.2019.02.036
摘要

Ionic-covalent cross-linked poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS)-N,N-Dimethylacrylamide (DMA)-cellulose nanofibril (CNF)-Fe3+ (PADC-Fe3+) hydrogels were synthesized by immersing CNFs reinforced covalent poly-AMPS-DMA (PAD) composite hydrogels into ferric chloride aqueous solution. To produce PADC-Fe3+ polymer with different CNF contents, CNF loadings of 5–20% were explored. The UV-spectroscopy analysis demonstrated the occurrence of CNF coalescence and optimized that 10% CNF loading resulted in the production of PADC-0.1-Fe3+ with the highest absorbance. Compared to copolymers (PAD or PADC-0.1) prepared without CNF or Fe3+, the synthesized PADC-0.1-Fe3+ showed much better tolerance to salt, high temperature, and shear. After adding synthesized PADC-0.1-Fe3+ as a filtrate reducer into the drilling fluids prepared with fresh water and 4% sodium chloride (NaCl), the filtrate loss was significantly reduced even at an elevated temperature of 200 ℃. Additionally, the addition of PADC-0.1-Fe3+ also increased the portion of fine cement particles in the drilling fluid.
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