Умные полимерные гели с высокими механическими свойствами для применения в нефтедобыче

Цилиндрические мицеллы и молекулы полимера переплетаются и образуют гели: «двойные супрамолекулярные сетки»
Обладают высокими механическими свойствами
Являются мультивосприимчивыми к углеводородам (нефти), изменению температуры, рН
Используются в качестве загустителей в нефтедобыче – в жидкостях для гидроразрыва пласта
Гели цилиндрических мицелл ПАВ и полимеров
гидрофобный хвост
гидрофильная
головка
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ
ВЕЩЕСТВА (ПАВ)
За счет самоорганизации молекулы ПАВ могут образовывать длинные цилиндрические мицеллы
Мицеллы построены на основе нековалентных супрамолекулярных взаимодействий
Цилиндрическая мицелла ПАВ
Полимерная
цепь

Механические свойства двойных сеток ПАВ + полимер на 3 порядка выше, чем для компонентов по отдельности
Это объясняется наноструктурированием с образованием доменов, обогащенных каждым из компонентов
Shibaev A.V. Abrashitova K.A., Kuklin A.I., Orekhov A.S., Vasiliev A.L.,
Iliopoulos I., Philippova O.E. Macromolecules (2017), 50, 339
Нанодомены
полимера
Высокие механические свойства
и наноструктурирование
Мицеллы ПАВ
без полимера
Гели
ПАВ + полимер
«Матрица» из цилиндрических мицелл ПАВ

До контакта с нефтью
После контакта с нефтью
Добавление углеводородов приводит к падению вязкости на 6-7 порядков, полной потере вязкоупругих свойств и переходу от геля к жидкости
Это происходит в результате разрушения сетки цилиндрических мицелл ПАВ
После контакта с нефтью – сетка разрушена
До контакта с нефтью - сетка
Восприимчивость гелей к углеводородам (нефти)
Shibaev A.V. et al. Langmuir (2014), 30, 3705