专利名称：一种聚α-烯烃减阻剂悬浮液制备方法
技术领域：
本发明是一种聚oc-烯烃减阻剂悬浮液制备方法。涉及有机大分子化合物的制
备和管道系统技术领域。
背景技术：
众所周知，烃类流体在管线、管道中流动时，都会导致摩擦能量损失，将具 有超高分子量的聚OC-烯烃添加到烃类流体中，它们能够与湍流流体相互作用，降 低其摩擦阻力，减少能量损失。对于给定流量能使压降更小，或者对于给定压降 能使流速增大，达到增输、降低成本的目的。以前，这些聚cx-烯烃减阻剂有多种 形式存在，包括浆状的和细微分散能够自由流动的流体。但是这些减阻剂因其聚 OC-烯烃自身的粘性，很容易就结团成块，这给管道注入带来了极大的不便。
常用的防止聚cc-烯烃重新结块的方法是在聚oc-烯烃减阻剂悬浮液中加入适 量的防结块剂， 一般在低温粉碎聚oc-烯烃的过程中加入或在聚cc-烯烃粉碎后加 入。通常这样的聚a-烯烃减阻剂为浆状或粉末状，使用时，需要特殊的注入设备 将这些浆状或粉末状的聚a-烯烃减阻剂注入到管线中，这给聚a-烯烃减阻剂的 注入带来了不方便。
美国专利U.S. Pat. No. 3， 351， 601中提到了 一种用热塑性材料包覆聚a-烯烃制备聚a-烯烃减阻剂的方法，这些热塑性材料为乙烯或氯乙烯与醋酸纤维的 共聚物，并且加入了大量碳酸钙和滑石粉。这种方法制备的减阻剂悬浮液稳定性 并不好。
美国专利U.S. Pat. No. 4，177，177中提到了一种聚合物的乳化过程，体系 为非水溶剂，这种非水体系至少含有一种非离子型、阴离子型或阳离子型的水包 油乳化剂，其中的非水溶剂包括醇、醚、羧酸酯、烃基卣化物、胺化物及其它们 的混合物。制备出的乳液中聚a -烯烃颗粒平均直径在500微米以下。
美国专利U.S. Pat. No. 20,040,254,266提到了一种常温下，将聚a-烯烃 磨碎成细微颗粒，将磨碎的聚cc-烯烃颗粒加入到适当溶剂中制备成聚a-烯烃减 阻剂的方法。用到的溶剂可以为水相的或非水相的，包括2-6个碳原子的醇类、 二醇类、酯类和酮类物质及其它们的混合物。这种方法制备的聚a-烯烃减阻剂颗 粒平均直径小于600微米。上述这些技术有一个共同的不足，就是存在着产品的抗高温性能较差，在超过6(TC的使用环境中产品稳定性大为降低，流动性和注入 性能不佳等缺陷。
发明内容
本发明的目的是发明一种固含量高、粘度低、提高悬浮分散系统高温性能和 悬浮稳定性的 一种聚oc -烯烃减阻剂悬浮液制备方法。
本发明由聚oc-烯烃、长碳链的酰胺及溶剂组成，在总重量为100中，聚oc-烯烃颗粒为15%_45%、长碳链的酰胺为5-15%,溶剂为50-60%。
为使悬浮液更稳定，成分中还可加入适当的助悬稳定剂、增稠剂、分散剂、 表面活性剂。加入这些成分后，在总重量为100中，聚0^烯烃颗粒为15%_45%、 长碳链的酰胺为5-15%,溶剂为50-60%,表面活性剂为1-5%，增稠剂为0.1-2 %，助悬稳定剂为10-20%。
其中
超高的分子量的聚oc-烯烃，其分子量在500万以上；聚cc-烯烃颗粒小于 500um;
长碳链的酰胺选自硬脂酰胺、聚丙烯酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺、乙撑双硬 脂酰胺(EBS);
溶剂为液态醇，其中所述醇选自至少以下一种乙醇、异丙醇、l-丁醇、1-戊醇、l-己醇、1-庚醇、l-辛醇、1-壬醇或其混合物；
表面活性剂选自HLB值为3-18之间的非离子型或两性表面活性剂及它们的混 合物；其中3-18之间的非离子型和两性表面活性剂包括聚乙二醇，司盘-20、司 盘-40、司盘-60、司盘-80、吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、三乙醇胺、 0P-4、 0P-7、 0P-10、 0P-21、 CH-1A、 AMPS、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠 或它们的混合物；
助悬稳定剂选自水、醇类、醚类及多元醇类物；其中至少一种醇选自乙醇、 异丙醇、1-丁醇、l-戊醇、l-己醇、1-庚醇、l-辛醇、l-壬醇、1-癸醇或其混合 物；
增稠剂选自纤维素、多糖和明胶；纤维素选自羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、 羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素或它们的混合物；多糖选自黄原胶、瓜尔胶或 它们的混合物；
本减阻剂悬浮液制备方法是将长碳链的酰胺粉末颗粒在含有至少 一种表面 活性剂的溶剂中充分接触，在一定温度下乳化；在室温下，将粉碎后的具有超高分子量的聚cc-烯烃颗粒加入到上述乳化液中，再加入至少一种表面活性剂、助悬 剂、稳定剂、分散剂即可。
其中乳化温度为25-80°C, PH值保持在4-13,乳化时间小于60min。
优选的制备聚oc-烯烃的方法为美国专利U.S. Pat. No. 6，015,779中所描述 的制备方法。通常，聚a-烯烃聚合物通过将oc-烯烃单体在含有至少一种的催化 剂作用下，在反应物混合物中接触形成，可使用均聚物、共聚物和三元聚合物。 优选的a-烯烃单体包括乙烯、丙烯、l-丁烯、4-甲基-1-戊烯、l-己烯、l-辛烯、 l-癸烯、1-十二烯、l-十四烯、共轭或非共轭二烯以及环状烯烃。优选的催化剂 包括过度金属催化剂，例如含有三氯化钛、四氯化钛、金属茂和物及其混合物， 最优选的为三氯化钛；优选的助催化剂包括选自如下的催化剂烷基铝氧烷、卤 代烃、二乙基氯化铝和二丁基氯化铝，制备聚a-烯烃的方法可以不选或优选上述 一种或多种助催化剂。
聚合反应的温度可在室温25'C或低于l(TC的温度下进行反应，优选oc-烯烃 单体的聚合温度约为-5。C。聚oc-烯烃的聚合方法可以优选如下一种或多种方法 液相聚合、悬浮聚合、沉淀聚合或本体聚合。
所述具有超高分子量的聚oc -烯烃的粉碎是将聚oc -烯烃进行碾磨。聚a -烯烃 的碾磨过程按照美国专利U.S. Pat. No. 20，050，049，327的方法，将聚a-烯烃 冷却到玻璃化温度以下，其玻璃化温度一般为-13(TC，在一台低温碾磨机中进行。 为了碾磨方便以及防止碾磨过程中聚a-烯烃粘接成块，本发明加入为聚cx-烯烃 5-15%的助磨剂(防结块剂)。用到的助磨剂(防结块剂)至少选择如下一种或多 种氧化铝、滑石粉、固体石蜡、碳酸钩、粘土、乙撑双硬脂酰胺、固体醇、硬 脂酸金属盐、石墨、脲素及其衍生物。形成的悬浮乳液无需特殊设备或高压便可 直接注入到烃流体管道中。
该方法的一个特征为选择乳化溶剂为液态醇；另 一个特征为所述表面活性剂 的选择。
本发明中所使用的术语"减阻剂"(DRA)指至少包括形成的聚a-烯烃聚合物 的组合物。术语"聚a-烯烃"指由a-烯烃单体聚合形成的聚合物材料，而且包 括形成的任何中间体聚合物，包括反应形成的中间体聚合物。优选的聚a-烯烃是 无定形的，即聚cc-烯烃无晶体结构，并且具有超高分子量，"超高分子量"是指 聚合物分子量达到500万以上，因该分子量极大，难以测量出其精确的分子量大 小，但是通过其特性粘度可以测量出其分子量的近似值， 一般特性粘度为10dL/g的聚cx-烯烃，其分子量近似值为一千万。美国专利U.S. Pat. No. 20,040， 198,619 中介绍了用佳能-乌氏四球减切稀释粘度计测量聚a -烯烃的方法，优选的聚a-烯烃具有较窄的分子量分布。
本发明用到了一种乳化的装置，该装置上方有一个高速机械搅拌装置，从容 器的上方加料。该乳化过程中用到的溶剂可以从上述所列的溶剂中优选一种或多 种；该过程中，用到的乳化剂同样可以从上述所列乳化剂中优选一种或多种。乳 化过程控制一定温度，通常来说温度应小于IO(TC。
此过程中乳化剂、时间、温度和PH值的控制是乳化过程实现的重要因素，优 选的乳化温度应在25"C以上，PH值应保持在4-13，乳化时间应控制小于60min。
本发明成功实现了将聚a -烯烃细微颗粒均匀、稳定地分散到溶剂中的目的。
本发明的聚cc-烯烃减阻剂悬浮液具有如下优点(1)悬浮液性质稳定，储存 周期长，长时间放置无沉降和结团现象；(2)在烃类流体中，聚cc-烯经溶解速度 快；(3)聚oc-烯烃颗粒含量高，减阻率大于其他方法形成的减阻悬浮液，同时可 以大大降低运输成本；(4)无需特殊装置或加压设备，方便注入至烃流体管道中； (5)与国内同类产品相比，该减阻剂可大大降低制备成本。
具体实施例方式
下面的实例用于更具体地说明本发明，而不是限制本发明。以下用到的百分 数除非另有说明，否则都指质量百分数。形成的悬浮乳液无需特殊设备或高压便
可直接注入到烃流体管道中。
实施例1.在装置中将5克EBS在50克异丙醇中乳化，从容器上方加入EBS、 异丙醇、2克司盘-80和2克吐温-60,充分搅拌10min后，加热至45。C， EBS溶 液粘度变大，得到EBS乳化液。其表现形态为乳白色液体，随着乳化过程的进行， 溶液逐渐由稀变浓，且溶液转化为悬浮乳液，稳定性大大增加；将碾磨好的30 克聚cc-烯烃颗粒，搅拌均匀，加入ll克水得到如奶状乳白色液体，聚oc-烯烃颗 粒含量约为30%。
实施例2.在装置中将10克硬脂酰胺在50克丁醇中乳化，从容器上方加入 硬脂酰胺、丁醇、4克司盘-60和1克吐温-80，充分搅拌lOmin后，加热至55'C, 得到乳化液。其表现形态为乳白色液体，将碾磨好的25克聚a-烯烃颗粒加入， 搅拌均匀分散于乳液中，加入乙二醇甲醚10克得到如奶状乳白色液体，聚a-烯 烃颗粒含量约为25%。
实施例3.在装置中将15克油酸酰胺在45克己醇溶剂中乳化，从容器上方8
加入油酸酰胺、己醇、3克司盘-80和2克吐温-60,充分搅拌10min后，加热至 55。C乳化，将碾磨好的20克聚oc-烯烃颗粒加入，再加入二丙二醇甲醚15克，搅 拌均勻分散在乳状液中，聚oc-烯烃成为很细的颗粒分散在乳液中，不结块成团， 聚cc-烯烃颗粒含量约为20%。
上述三例的产品，经试用，产品的稳定性好于用其他方法形成的悬浮液，该 方法形成的悬浮液至少稳定24个月不分层，也没有结块现象；聚cc-烯烃颗粒含 量高，减阻率大，运输成本低；制备成本低。
权利要求
1. 一种聚α-烯烃减阻剂悬浮液制备方法，其特征是在总重量为100中，按聚α-烯烃颗粒占15％-45％、长碳链的酰胺占5-15％、溶剂占50-60％、表面活性剂占1-5％、增稠剂占0.1-2％、助悬稳定剂占10-20％的比例，将长碳链的酰胺粉末颗粒在含有至少一种表面活性剂的溶剂中充分接触，在一定温度下乳化；在室温下，将粉碎后的超高分子量聚α-烯烃颗粒加入到上述乳化液中，再加入至少一种表面活性剂、助悬剂、稳定剂、分散剂即可。
2. 根据权利要求1所述的一种聚a-烯烃减阻剂悬浮液制备方法，其特征是 所述乳化温度为25-8CTC, PH值保持在4-13，乳化时间小于60min。
3. 根据权利要求l所述的一种聚oc-烯烃减阻剂悬浮液制备方法，其特征是 在制备聚a-烯烃时，碾磨过程中加入为聚a-烯烃的5-15%助磨剂。
4. 根据权利要求3所述的一种聚oc-烯烃减阻剂悬浮液制备方法，其特征是所述助磨剂至少选择如下一种或多种氧化铝、滑石粉、固体石蜡、碳酸锦、粘 土、乙撑双硬脂酰胺、固体醇、硬脂酸金属盐、石墨、脲素或其衍生物。
全文摘要
本发明是一种聚α-烯烃减阻剂悬浮液制备方法。涉及有机大分子化合物的制备和管道系统技术领域。在总重量为100中，按聚α-烯烃颗粒占15％-45％、长碳链的酰胺占5-15％、溶剂占50-60％、表面活性剂占1-5％、增稠剂占0.1-2％、助悬稳定剂占10-20％的比例，将长碳链的酰胺粉末颗粒在含有至少一种表面活性剂的溶剂中充分接触，在一定温度下乳化；在室温下，将粉碎后的具有超高分子量的聚α-烯烃颗粒加入到上述乳化液中，再加入至少一种表面活性剂、助悬剂、稳定剂、分散剂即可。本发明制备的悬浮液性质稳定，储存周期长；聚α-烯烃颗粒含量高，减阻率大，运输成本低；制备成本低。
文档编号C08J3/02GK101544766SQ20081010296
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月28日 优先权日2008年3月28日
发明者兵 刘, 徐海红, 李国平, 李春漫, 鲍旭晨 申请人:中国石油天然气股份有限公司