CN105801742A - 一种四元共聚物型油品减阻剂及合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种四元共聚物型油品减阻剂及合成方法。其技术方案是：包括以下质量配比的组分制成：丙烯酰胺：丙烯酸：二甲基二烯丙基氯化铵：二烯丙基胺=(15～18):(22～25):(7～12):(3～6)，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例。本发明的有益效果是：具有生产工艺简单，生产成本低廉的特点，制备的减阻剂具有注入剂量低、减阻效果优秀等优点，能优化改进现有油品减阻剂产品体系，提高油品管道安全输量，减少油品管道运营成本，降低油品管道运行风险。

Description

一种四元共聚物型油品减阻剂及合成方法
技术领域
本发明涉及管道化学添加剂领域中新型油品减阻剂合成制备技术方向，特别涉及一种四元共聚物型油品减阻剂及合成方法。
背景技术
目前常用的油品减阻剂是一种高分子α-烯烃类聚合物，其作用机理是微量注入油品管道中后，高分子α-烯烃类聚合物随管流方向形成长链结构，分布于湍流区和稳流区界面间，利用分子链的弹性形变阻止流动状态的湍流化，降低油品流动中摩擦能量损失，减小流动阻力，实现提高增速率和减阻率的目的。聚α-烯烃油品减阻剂能够在不添加增输设备时增加输量，所以聚α-烯烃油品减阻剂具有成本低、起效快、减阻明显和灵活简便的特点，可以实现输量调节、降低管输压力，最终实现油品的安全、高效、经济输送。
由于聚α-烯烃的合成制备过程存在高温高压状态，并且α-烯烃的聚合条件要求苛刻，常因条件控制不当发生爆聚，轻者实验失败损坏设备，重者可造成严重的环境破坏或人员伤亡，同时由于聚合的高放热特点，实际生产过程中需要大量的液氮进行降温和后处理，成本较高，所以如何寻找一种替代的新型高聚物油品减阻剂成为广大科学工作者的重要研究内容。目前聚酰胺类高聚物由于具有分子量大、合成成本低、生产工艺简单等优点，能满足油品减阻剂的工艺要求。聚酰胺类高分子是含酰胺链段(-CONH-)的一系列聚合物，油水相容性高、减阻效果好、分子量容易控制，在油品减阻剂技术方向具有广泛的用途和市场前景。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种四元共聚物型油品减阻剂及合成方法。
本发明提到的一种四元共聚物型油品减阻剂，包括以下质量配比的组分制成：丙烯酰胺：丙烯酸：二甲基二烯丙基氯化铵：二烯丙基胺=(15～18):(22～25):(7～12):(3～6)，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例。
本发明提到的一种四元共聚物型油品减阻剂的合成方法，其技术方案是包括以下步骤制成：
第一步，在容器中称取适量的去离子水，置于恒温水浴中，容器密闭并通氮气除氧；
第二步，称取质量为去离子水总质量0.05%～0.2%的表面活性剂，加入去离子水中，搅拌；
第三步，容器中依次加入质量比为丙烯酰胺：丙烯酸：二甲基二烯丙基氯化铵：二烯丙基胺=(15～18):(22～25):(7～12):(3～6)，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例，在氮气气氛下加入到容器中；
第四步，在容器中加入质量为丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量0.5%～3%的光敏引发剂，并开启紫外灯管照射容器；
第五步，将水浴温度调节至50℃～85℃，搅拌状态下在一段时间内分多次加入水溶性偶氮引发剂；
第六步，温度调节至35℃～45℃，搅拌5～8h，关闭搅拌和紫外灯，调节水浴至室温，等待至反应液完全冷却至室温；
第七步，将反应液倒至烧杯，采用过量正庚烷洗涤，过滤得到沉淀，沉淀采用丙酮或丁醇洗涤后在真空干燥箱中烘干，得到块状产品。
上述的表面活性剂为阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂以质量比1:（3～5）的比例混合使用；其中，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基季铵溴化物和十八烷基二甲基苄基季铵氯化物等质量混合；非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、鲸蜡醇、月桂醇、醇醚硫酸盐、失水山梨糖醇、月桂酸、椰子油酸中的一种或几种复配型混合物。
上述的光敏引发剂为二芳基碘鎓盐、磺酰氧基酮、安息香双甲醚、安息香***、二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮中的一种或几种复配型混合物。
上述的水溶性偶氮引发剂包括偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸，偶氮二异丙基咪唑啉中的一种或几种复配型引发剂。
上述的水溶性偶氮引发剂加入质量为丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量的4%～8%。
本发明的有益效果是：本发明以丙烯酰胺（AM）/丙烯酸（AA）/二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）/二烯丙基胺（Diallylamine）四种单体为原料，在添加了光敏剂的紫外光引发剂和水溶性偶氮引发剂双重引发条件下，合成超高分子量的AM/AA/DMDAAC/Diallylamine四元共聚物油品减阻剂；本发明具有生产工艺简单，生产成本低廉的特点，制备的减阻剂具有注入剂量低、减阻效果优秀等优点，能优化改进现有油品减阻剂产品体系，提高油品管道安全输量，减少油品管道运营成本，降低油品管道运行风险。
具体实施方式
实施例1：本发明提到的一种四元共聚物型油品减阻剂，包括以下质量配比的组分制成：丙烯酰胺：丙烯酸：二甲基二烯丙基氯化铵：二烯丙基胺=(15～18):(22～25):(7～12):(3～6)，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例。
本发明提到的四元共聚物型油品减阻剂的合成方法，其制备方法包括如下：
（1）在烧瓶中称取1000g去离子水，置于恒温40℃水浴中，烧瓶密闭并通氮气除氧20min。
（2）称取1g十六烷基三甲基季铵溴化物、1g十八烷基二甲基苄基季铵氯化物、10g鲸蜡醇，加入去离子水中，搅拌5min。
（3）在烧瓶中快速加入30g的AM、45g的AA、24g的DMDAAC、12g的Diallylamine，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例，在氮气气氛下加入到容器中；
（4）再加入1g的二芳基碘鎓盐、1g的安息香双甲醚，并开启紫外灯管照射烧瓶。
（5）将水浴温度调节至75℃，200rad/min搅拌状态下在3h内分6次加入5g偶氮二氰基戊酸。
（6）温度调节至35℃，以100rad/min的速度搅拌8h。关闭搅拌和紫外灯，调节水浴至室温，等待至反应液完全冷却至室温。
（7）将反应液倒至烧杯，采用过量正庚烷洗涤，过滤得到沉淀，沉淀采用丁醇洗涤后在真空干燥箱中50℃烘干，得到块状产品。
本例由于制备了在凝胶渗透色谱仪下测得的平均分子量为700万的AM/AA/DMDAAC/Diallylamine四元共聚物型油品减阻剂，通过实验室环道测试装置进行试验，减阻率可达45%，减阻效果优于普通聚α-烯烃减阻剂，制备成本更低。
实施例2：本发明提到的一种四元共聚物型油品减阻剂及合成方法，其制备方法如下：
（1）在烧瓶中称取1000g去离子水，置于恒温40℃水浴中，烧瓶密闭并通氮气除氧20min。
（2）称取1g十六烷基三甲基季铵溴化物、1g十八烷基二甲基苄基季铵氯化物、4g辛基酚聚氧乙烯醚和5g壬基酚聚氧乙烯醚，加入去离子水中，搅拌5min。
（3）在烧瓶中快速加入25g的AM、50g的AA、20g的DMDAAC、10g的Diallylamine，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例，在氮气气氛下加入到烧瓶中；
（4）再加入1g的二苯甲酮、1g的2,4-二羟基二苯甲酮，并开启紫外灯管照射烧瓶。
（5）将水浴温度调节至75℃，200rad/min搅拌状态下在3h内分6次加入4g偶氮二异丙基咪唑啉。
（6）温度调节至35℃，以100rad/min的速度搅拌8h。关闭搅拌和紫外灯，调节水浴至室温，等待至反应液完全冷却至室温。
（7）将反应液倒至烧杯，采用过量正庚烷洗涤，过滤得到沉淀，沉淀采用丁醇洗涤后在真空干燥箱中50℃烘干，得到块状产品。
本例由于制备了在凝胶渗透色谱仪下测得的平均分子量为850万的AM/AA/DMDAAC/Diallylamine四元共聚物型油品减阻剂，通过实验室环道测试装置进行试验，减阻率可达47%，减阻效果优于普通聚α-烯烃减阻剂，制备成本更低。
实施例3，本发明提到的一种四元共聚物型油品减阻剂及合成方法，其制备方法如下：
（1）在烧瓶中称取940g去离子水，置于恒温40℃水浴中，烧瓶密闭并通氮气除氧20min。
（2）称取1g十六烷基三甲基季铵溴化物、1g十八烷基二甲基苄基季铵氯化物、3g月桂醇和3g月桂酸，加入去离子水中，搅拌5min。
（3）在烧瓶中快速加入30g的AM、44g的AA、14g的DMDAAC、6g的Diallylamine，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例，在氮气气氛下加入到烧瓶中；
（4）再加入0.2g的二苯甲酮、0.27g的2,4-二羟基二苯甲酮，并开启紫外灯管照射烧瓶。
（5）将水浴温度调节至75℃，200rad/min搅拌状态下在3h内分6次加入3.76g偶氮二异丙基咪唑啉。
（6）温度调节至35℃，以100rad/min的速度搅拌8h。关闭搅拌和紫外灯，调节水浴至室温，等待至反应液完全冷却至室温。
（7）将反应液倒至烧杯，采用过量正庚烷洗涤，过滤得到沉淀，沉淀采用丁醇洗涤后在真空干燥箱中50℃烘干，得到块状产品。
本例由于制备了在凝胶渗透色谱仪下测得的平均分子量为850万的AM/AA/DMDAAC/Diallylamine四元共聚物型油品减阻剂，通过实验室环道测试装置进行试验，减阻率可达46%，减阻效果优于普通聚α-烯烃减阻剂，制备成本更低。
实施例4，本发明提到的一种四元共聚物型油品减阻剂及合成方法，其制备方法如下：
（1）在烧瓶中称取2196g去离子水，置于恒温40℃水浴中，烧瓶密闭并通氮气除氧20min。
（2）称取1g十六烷基三甲基季铵溴化物、1g十八烷基二甲基苄基季铵氯化物、3g醇醚硫酸盐、3g失水山梨糖醇和4g椰子油酸，加入去离子水中，搅拌5min。
（3）在烧瓶中快速加入36g的AM、50g的AA、24g的DMDAAC、12g的Diallylamine，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例，在氮气气氛下加入到烧瓶中；
（4）再加入2g的磺酰氧基酮、1.66g的安息香***，并开启紫外灯管照射烧瓶。
（5）将水浴温度调节至75℃，200rad/min搅拌状态下在3h内分6次加入9.76g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐。
（6）温度调节至35℃，以100rad/min的速度搅拌8h。关闭搅拌和紫外灯，调节水浴至室温，等待至反应液完全冷却至室温。
（7）将反应液倒至烧杯，采用过量正庚烷洗涤，过滤得到沉淀，沉淀采用丙酮洗涤后在真空干燥箱中50℃烘干，得到块状产品。
本例由于制备了在凝胶渗透色谱仪下测得的平均分子量为850万的AM/AA/DMDAAC/Diallylamine四元共聚物型油品减阻剂，通过实验室环道测试装置进行试验，减阻率可达46.5%，减阻效果优于普通聚α-烯烃减阻剂，制备成本更低。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种四元共聚物型油品减阻剂，其特征是包括以下质量配比的组分制成：
丙烯酰胺：丙烯酸：二甲基二烯丙基氯化铵：二烯丙基胺=(15～18):(22～25):(7～12):(3～6)，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例。
2.一种如权利要求1所述的四元共聚物型油品减阻剂的合成方法，其特征是包括以下步骤制成：
第一步，在容器中称取适量的去离子水，置于恒温水浴中，容器密闭并通氮气除氧；
第二步，称取质量为去离子水总质量0.05%～0.2%的表面活性剂，加入去离子水中，搅拌；
第三步，容器中依次加入质量比为丙烯酰胺：丙烯酸：二甲基二烯丙基氯化铵：二烯丙基胺=(15～18):(22～25):(7～12):(3～6)，同时丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量与去离子水质量比为1:（10～18）的比例，在氮气气氛下加入到容器中；
第四步，在容器中加入质量为丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量0.5%～3%的光敏引发剂，并开启紫外灯管照射容器；
第五步，将水浴温度调节至50℃～85℃，搅拌状态下在一段时间内分多次加入水溶性偶氮引发剂；
第六步，温度调节至35℃～45℃，搅拌5～8h，关闭搅拌和紫外灯，调节水浴至室温，等待至反应液完全冷却至室温；
第七步，将反应液倒至烧杯，采用过量正庚烷洗涤，过滤得到沉淀，沉淀采用丙酮或丁醇洗涤后在真空干燥箱中烘干，得到块状产品。
3.根据权利要求2所述的四元共聚物型油品减阻剂的合成方法，其特征是：所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂以质量比1:（3～5）的比例混合使用；其中，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基季铵溴化物和十八烷基二甲基苄基季铵氯化物等质量混合；非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、鲸蜡醇、月桂醇、醇醚硫酸盐、失水山梨糖醇、月桂酸、椰子油酸中的一种或几种复配型混合物。
4.根据权利要求2所述的四元共聚物型油品减阻剂的合成方法，其特征是：所述的光敏引发剂为二芳基碘鎓盐、磺酰氧基酮、安息香双甲醚、安息香***、二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮中的一种或几种复配型混合物。
5.根据权利要求2所述的四元共聚物型油品减阻剂的合成方法，其特征是：所述的水溶性偶氮引发剂包括偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸，偶氮二异丙基咪唑啉中的一种或几种复配型引发剂。
6.根据权利要求2或5所述的四元共聚物型油品减阻剂的合成方法，其特征是：所述的水溶性偶氮引发剂加入质量为丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺的单体总质量的4%～8%。
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