缔合型油溶性减阻剂的合成及性能研究

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管道运输现已成为世界上继公路、铁路、水运和航空后的第五大运输方式,因其具有投资少占地小,基本不受地理和气候影响和环境友好等诸多优点,已被广泛运用,特别是应用于工业油品输送。针对油品管道输送存在的长距大管径输送能耗大问题;针对长期服役管道已出现腐蚀老化,采用原设计压力输送,甚至用增压等措施来维持原输油量,将会带来安全事故隐患等问题,目前国际上均采用添加油品减阻剂的“减阻增输技术”的方案加以解决。但是目前商业化的油品减阻剂通常为高分子化合物,如α烯烃类聚合物、聚异丁烯等。一般而言减阻率随着分子量的增大而增大,这类减阻剂特点为分子量通常很高,甚至可达几百万以上。但实际长距离管道输送中,由于沿途管路的阻力累加而使输送压力降低,需采用增压的方式以维持管道输送压力,高分子减阻剂在增压站内极易受增压叶轮剪切作用而使高分子产生不可逆的键断裂,从而减阻率大幅降低,甚至无减阻作用。因此在长距离管道运输实际应用时,只能采用经增压站后再加注的方式,即站-站注入方式。因此研发的可抗剪切性能的减阻剂,尽量最大限度地减少站-站输入次数,从而保障输油管道输油稳定性和减少输送成本。由于研发抗剪切性减阻剂的复杂性,它已成为国际上该领域研究的难点和热点。本文采用K2S2O8-Na2SO3为氧化还原引发体系,通过标准乳液聚合法合成了基于氢键缔合的甲基丙烯酸十二烷基酯体系缔合型抗剪切减阻剂,反应过程简便温和,具有良好的安全性和稳定性;通过分子动力学模拟方法进行相关的分子设计;红外光谱、热重分析、差示扫描量热、凝胶色谱法、激光光散射表征结果表明,反应聚合较为完全、产物均一、分子量分布可控,合成的高聚物具有较好的柔性,给体聚合物LMA-St-MAA和受体聚合物LMA-St-DMA存在着分子间相互作用力即缔合作用,使其缔合体系复合物的分子簇尺寸增大,因而具有良好的抗剪切性;管泵剪切测试实验结果表明,所合成的缔合型油溶性高聚物减阻体系除具有较好的减阻效果外,呈现出具有较好的抗剪切性能。研究结果为尽量最大限度地减少站-站输入次数,从而保障输油管道输油稳定性和减少输送成本提供了可借鉴的方案。
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