专利名称：微乳液聚合制备减阻剂的制作方法
技术领域：
—种由微乳液(miniemulsion)制备聚合物胶乳减阻剂的方法。
背景技术：
减阻剂是一种组合物，其能够大幅降低与通过管道的流体的湍流相关的摩擦损失。当流体运输很长的距离是，比如石油及其他的烃类液体管线，这些摩擦损失导致了效率低下，其增加了设备和运营成本。已知超高分子量聚合物可起到减阻剂的作用，尤其是对烃类液体。一般而言，减阻部分依赖于聚合物添加剂的分子量，以及其在湍流下在烃中的溶解能力。有效的减阻聚合物通常分子量超过5百万。在过去，已经提出过含有聚合物胶乳乳液的减阻剂可以用于减少与管道中流体湍流相关的摩擦损失。聚合物胶乳乳液减阻剂最经常被应用到管道输送的烃流(例如，原油、汽油、柴油燃料等)中。为了达到最好的效果，减阻剂必须溶解在烃流中。目前，已经有多种不同的商业方法来解决制造、溶解、运输和使用这些减阻聚合物的问题。一种常用商业制备的方法是使用在惰性溶剂(比如煤油或其他溶剂化材料)中的稀溶液中制备聚合物。该方法使用了当采用在烃溶剂中的α-烯烃的聚合生产时适合作为减阻剂使用的高分子量聚合物的溶液。使用包括聚烯烃、溶剂和催化剂颗粒的整个混合物，而不用分离以形成聚合物在原油或成品烃中的稀溶液。另一个现有的减阻的商业方法是以本体形式(bulk form)聚合α-烯烃，将这些本体聚合物研磨成小颗粒(50 μ-500 μ)，然后将这些颗粒悬浮在水性或其他(非溶剂)的液态介质中。这种方法允许在最终成品中有更高的减阻聚合物的含量(最高至大约25%)。另一种方法是使用乳液聚合法来聚合微溶于水的单体。这种方法的优点是可以制备活性减阻聚合物含量高的悬浮液(最高至45%)。遗憾的是，能够用于乳液聚合的单体并不总是制备用于烃流体(原油、汽油以及柴油)中减阻聚合物的最佳选择。用于从非常不溶于水的单体生产减阻聚合物的微乳液聚合法技术的使用解决了使用最好的不溶于水的单体制备用于烃流体的减阻剂的问题。发明概述一种制备聚合物胶乳减阻剂的方法。该方法开始于制备含有表面活性剂、缓冲液和水的水溶液。该方法然后形成含有单体和助稳定剂的有机溶液。将水溶液和有机溶液混合形成乳液。然后将乳液用高剪切装置处理制备微乳液，其中单体破碎成了小液滴，在加入引发剂之后伴随着微乳液的聚合，其中在细小的单体液滴中发生成核。发明详述本发明提供一种制备聚合物胶乳减阻剂的方法。该方法开始于用表面活性剂、缓冲液和水形成水溶液，以及由单体和助稳定剂形成有机溶液。将水溶液和有机溶液混合形成乳液。然后将乳液用超声波仪处理形成微乳液，其中单体破碎成小液滴。然后通过加入引发剂使微乳液聚合，其中在小液滴中发生成核。引发剂可为水溶性或油溶性。引发剂也可通过将氧化剂、还原剂或者第二缓冲液、氧化剂和还原剂混合制备得到。聚合过程制备出聚合物胶乳减阻剂。采用微乳液来制备减阻产品有很多益处。一个益处就是增强了混合不溶于水的单体的能力。由于在单体的小液滴中发生成核，就使得单体有可能更彻底的混合在一起。第二个益处是增加了减阻的性能。使用微乳液法可以将减阻性能提高 5、10、20、25、30、35、40甚至50%。聚合物的减阻性能不会影响加入聚合物的原油(更具体的为重质原油)的粘度。减阻聚合物反而会破坏原油流动管道中的湍流，并因此改善油在管道中的流动。微乳液聚合的另一个益处是不溶于水的单体不用像传统的乳液聚合一样从液滴传送至胶束来开始聚合。消除了单体扩散的步骤。重质原油的合适的例子包括但不限于，Merey重质原油、Petrozuata重质原油、Corocoro重质原油、Albian重质原油、Bow River重质原油、Maya重质原油和San JoaquinValley重质原油。此外，原油可为重质原油和较轻的烃或稀释剂的混合物。合适的混合原油的例子包括但不限于，Western Canadian Select 和 Marlim Blend。水溶液含有搅拌在一起表面活性剂、缓冲液和水。获得的均匀水溶液具有如下性质
反应物宽范围窄范围
表面活性剂(水溶液的重量％)0-20%0.002-5%~
缓冲液(水溶液的重量％)0-20%0.001-5%~
水(水溶液的重量％)50-100% 80-99. 99%~使用的表面活性剂可包括至少一种高HLB的阴离子或非离子型表面活性剂。术语“HLB值”指表面活性剂在乳液中的亲水-亲油平衡值。HLB的测量方法在W. C. Griffin的J. Soc. Cosmet. Chem.，I, 311(1949)和 J. Soc. Cosmet. Chem.，5，249(1954)中有所描述，其通过引用结合于此。本文中使用的术语“高HLB”指HLB值为7或更高。用于形成反应混合物的表面活性剂的HLB值至少为大约8，至少为大约10或至少为12。高HLB阴离子表面活性剂的例子包括但不限于，高HLB烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、烷基磷酸盐、烷基芳基磺酸盐以及肌氨酸盐。可商购的高HLB阴离子表面活性剂的合适的例子包括但不限于，十二烷基硫酸钠(可以商品名RH0DAP0N LSB商购自Rhodia Incorporated, Cranbury, NJ), 二辛基横基玻拍酸钠(可以商品名AEROSOLOT商购自Cytec Industries, Inc. , West Paterson, NJ)，2_乙基己基聚憐酸钠(可商购自Jarchem Industries Inc. , Newark, NJ)，十二烧基本横酸钠(可以商品名 N0RF0X 40 商购自Norman, Fox&Co. , Vernon, CA),以及月桂酰肌氨酸钠(可以商品名HAMPOSYL L-30购自Hampshire Chemical Corp. , Lexington, MA)。高HLB的非离子表面活性剂的例子包括但不限于，高HLB脱水山梨醇酯、聚乙二醇脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化脱水山梨醇酯、嵌段氧乙烯/氧丙烯表面活性剂、醇/脂肪酸酯、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、烷氧基化蓖麻油、甘油酯、线性醇乙氧基化物以及烷基酚乙氧基化物。适合的可商购的高HLB非离子表面活性剂的例子包括但不限于，壬基苯氧基和辛基苯氧基聚氧乙烯乙醇(可以商品名IGEPALCA和CO系列商购自 Rhodia, Cranbury, NJ), C8-C18 乙氧基化伯醇(比如商购自 Rhodia Inc. , Cranbury,NJ的RHODASURF LA-9)，C11-C15乙氧基化仲醇(可以商品名TERGITOL 15-S系列购自Dow Chemical Company, Midland, Ml,包括 15-S-7, 15-S-9, 15-S-12),聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯(可以商品名TWEEN系列表面活性剂购自Uniquema, Wilmington, DE),聚氧乙烯(25)油醇醚(可以商品名 SIPONIC Y-500-70 购自 Americal Alcolac ChemicalC ο· ,Baltimore, MD)，烷基芳基聚醚醇(可以商品名TRITON X系列购自Dow ChemicalCompany, Midland, MI，包括 X-100，X-165，X-305，和 X-405)。 缓冲液包括任何已知的与引发体系相容的缓冲液，比如，例如，碳酸盐、磷酸盐、和/或硼酸盐缓冲液。可用的具体的缓冲液包括磷酸二氢钾和磷酸氢二钾。有机溶液含有单体和助稳定剂，单体和助稳定剂搅拌在一起。获得的均匀有机溶液具有如下性质，助稳定剂完全的溶解在单体中
权利要求
1.一种方法，包括 形成含有表面活性剂、缓冲液和水的水溶液； 形成含有单体和助稳定剂的有机溶液； 混合水溶液和有机溶液以形成乳液； 将乳液用高剪切装置处理形成微乳液，其中单体破碎为小液滴； 加入引发剂，使微乳液聚合，其中成核发生在小的单体液滴中； 其中聚合产生聚合物胶乳减阻剂。
2.如权利要求I所述的方法，其中助稳定剂为不溶于水的小分子。
3.如权利要求I所述的方法，其中助稳定剂选自由十六醇、十六烷及其组合组成的组。
4.如权利要求I所述的方法，其中使用高剪切装置产生在50-500nm范围内的液滴。
5.如权利要求I所述的方法，其中的高剪切装置包括超声波仪、微流化床、静态混合器或均质机。
6.如权利要求I所述的方法，其中与未通过微乳液制备的减阻剂相比，减阻性能提高至少20%。
7.如权利要求I所述的方法，其中引发剂为含水的。
8.如权利要求I所述的方法，其中引发剂包括氧化剂和还原剂。
9.如权利要求I所述的方法，其中引发剂包括第二缓冲液、氧化剂和还原剂。
10.如权利要求I所述的方法，其中水溶液和有机溶液为均相的。
全文摘要
制备聚合物胶乳减阻剂的方法。该方法始于制备含有表面活性剂、缓冲液和水的水溶液。该方法然后制备含有单体和助稳定剂的有机溶液。然后将水溶液和有机溶液混合形成乳液。将乳液用高剪切装置处理形成微乳液，其中单体破碎为小液滴，在加入引发剂后发生聚合，其中成核发生在单体小液滴中。
文档编号C08F2/32GK102803301SQ201180007467
公开日2012年11月28日 申请日期2011年1月26日 优先权日2010年1月28日
发明者Z·鲍, K·W·史密斯 申请人:菲利浦66公司