聚阴离子纤维素(Polyanionic Cellulose,简称PAC),化学名称为聚阴离子纤维素钠,是一种以天然纤维素为原料,经过碱化、醚化反应制得的水溶性阴离子型纤维素醚。其分子结构中的葡萄糖单元上的羟基被羧甲基取代,取代度(DS)达到0.9-1.2,远高于普通CMC的0.6-0.9,因此具有更优异的综合性能。
PAC的外观为白色或类白色自由流动粉末,无毒无味,易溶于冷水和热水,水溶液呈透明粘稠状。其分子式为[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n,CAS号为9004-32-4。
山东特耐斯化工有限公司生产的PAC分为两个主要规格:
检测项目 | PAC-HV | PAC-LV | 检测方法 |
外观 | 白色自由流动粉末 | 白色自由流动粉末 | 目测 |
取代度(DS) | 0.90-1.20 | 0.90-1.20 | 酸碱滴定法 |
纯度(%) | ≥95.0 | ≥95.0 | 重量法 |
水分(%) | ≤10.0 | ≤10.0 | 105°C烘干法 |
pH值(1%水溶液) | 6.0-8.5 | 6.0-8.5 | pH计 |
表观粘度(mPa·s) | ≥50(2%溶液) | ≤40(2%溶液) | 旋转粘度计 |
滤失量(mL) | ≤10.0 | ≤10.0 | API滤失仪 |
氯化物(%) | ≤1.5 | ≤1.5 | 硝酸银滴定法 |
重金属(以Pb计) | ≤20ppm | ≤20ppm | 原子吸收法 |
以上指标可根据客户要求定制,可提供API 13A标准、GB/T 5005标准检测报告。
1. 高效降滤失 PAC分子链上的羧基(-COO-)与粘土颗粒表面的正电荷位点结合,在粘土表面形成致密的吸附层,有效封堵泥饼中的微孔隙,显著降低钻井液滤失量。在淡水、盐水和饱和盐水体系中均保持优异的降滤失效果。
2. 优异的增稠与悬浮 PAC-HV在低浓度下即可提供较高的表观粘度和屈服值,有效悬浮重晶石、岩屑等固相颗粒,防止沉底。PAC-LV则在不显著增加体系粘度的前提下,保持良好的降滤失性能,特别适合高密度钻井液。
3. 耐盐耐温 PAC在高矿化度环境(含NaCl、CaCl2、MgCl2)中仍保持稳定的流变性能,耐温可达150°C以上,适用于深井、超深井钻探作业。
4. 抗菌防腐 PAC分子结构中的阴离子基团对微生物具有抑制作用,相比CMC具有更好的抗菌性能,可延长钻井液和日化产品的保质期。
5. 环境友好 PAC以可再生天然纤维素为原料,生物降解性好,对环境无害,符合环保钻井液要求。
石油钻井液领域(核心应用)
PAC是钻井液处理剂中的核心产品,主要功能包括:
应用场景 | 推荐规格 | 添加量(wt%) | 作用 |
低固相聚合物泥浆 | PAC-HV | 0.3-0.8 | 降滤失+增粘+悬浮 |
高密度钻井液 | PAC-LV | 0.5-1.5 | 降滤失(不增粘) |
饱和盐水钻井液 | PAC-HV/LV | 0.8-2.0 | 耐盐降滤失 |
修井液/完井液 | PAC-LV | 0.3-0.6 | 低伤害降滤失 |
PAC在日化产品中作为抗再沉积剂、增稠稳定剂和悬浮分散剂使用:
其他领域
溶解方法:
注意事项:
Q1:PAC和CMC有什么区别? PAC(聚阴离子纤维素)是CMC(羧甲基纤维素钠)的高取代度升级产品。PAC取代度0.9-1.2,CMC取代度0.6-0.9。PAC在耐盐性、耐温性、抗菌性方面均优于CMC,尤其在石油钻井领域,PAC是API标准推荐的高效降滤失剂。
Q2:PAC-HV和PAC-LV怎么选? PAC-HV(高粘度)适合需要同时降滤失和增粘的体系,如低固相聚合物泥浆;PAC-LV(低粘度)适合只需降滤失而不希望增加体系粘度的场景,如高密度钻井液。可根据钻井液密度和固相含量选择。
Q3:PAC的添加量是多少? 石油钻井液中PAC添加量一般为泥浆总量的0.3%-1.5%;日化洗涤产品中添加0.1%-0.6%。具体添加量需根据实际工况和配方要求通过实验确定。
Q4:聚阴离子纤维素有毒吗? PAC无毒无害,以天然纤维素为原料,经化学改性制成。食品级PAC可用于食品添加剂。工业级PAC对皮肤和眼睛无刺激性,但操作时建议佩戴防尘口罩和手套。
Q5:PAC保质期多久? 原包装密封状态下保质期12个月。开封后建议尽快使用,注意防潮。受潮结块的PAC性能会下降,不建议使用。