本体聚合与溶液聚合油溶性减阻剂聚长链α-烯烃的比较及预聚合研究

论文摘要

减阻剂能减小流体在管道内流动的摩擦阻力,在油品管道输送中添加减阻剂增输节能,具有重大的经济意义。本文简要介绍了高分子减阻剂在国内外的发展概况、减阻剂的合成方法及减阻机理等。同时,介绍了以长链α-烯烃为原料合成高分子减阻剂的工艺过程、实验的装置和减阻剂的性能评价。本文主要介绍了本体聚合与溶液聚合比较研究结果,两种预聚合的方案及预聚合的正交试验。在本体聚合与溶液聚合比较研究中,以容积1L的常压反应釜为第一反应器,TiCl3/MgCl2+Al（i-Bu）3为催化剂,DDS为调整剂,采用两段反应方法,考察了C12的体积分数>0.94的商品C10～C14长链α-烯烃的本体和溶液聚合（溶剂正庚烷与单体体积比3:2）及聚合产物20℃时在柴油中的湍流减阻率。与本体聚合体系相比,溶液聚合体系在起始反应温度为-2℃和-4℃时,搅拌电流（粘度）增加和温度升高均较快,而在5℃和10℃时则较慢,溶液聚合反应受起始反应温度影响较小,操作的弹性较大。与本体聚合产物相比,溶液聚合产物的减阻率在起始反应温度≤-2℃时较低,而在≥0℃时较高,在工作管线长17m的模拟环道评价装置上,使减阻率降至接近零的剪切次数较多（8次对4次）,耐剪切性较好。减阻率分别为41.27%和43.79%的小试溶液聚合和中试本体聚α-烯烃的GPC曲线显示,前者平均相对分子质量较高,分布较窄:Mn分子别2.10×106和1.47×106,Mw分别为5.06×106和3.99×106,Mw/Mn分别为2.41和2.71。在不考虑减阻剂后期处理及溶剂成本的情况下,溶液聚合比本体聚合有一定优势。本体预聚合采用了方案一,类似与本体直接聚合,只是在转入反应器Ⅱ前再次加入单体。方案二采取分次加入单体和助催化剂,考察了对本体预聚合影响的因素。在方案二的实验中可以看到:（1）随预聚合的时间的增加,聚合物的减阻率表现为增大的走势;（2）后续加入单体的量与前期预聚合的单体比增大可以提高减阻率。为了更加明确各个因素对本体预聚合的影响,选取了预聚合时间、前后单体加入体积比、前后助催比、DDS是在前期加入还是后期加入四个因素设计正交试验。正交试验的结果是预聚合时间和DDS的加入方式两个因素的影响最为显著,单体比和助催比的影响不显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 概述
• 1.2 减阻剂研究的历史及现状
• 1.2.1 国外减阻剂的研究及现状
• 1.2.2 国内减阻剂研究及现状
• 1.3 减阻剂的减阻机理假说
• 1.4 聚α—烯烃减阻剂聚合方法
• 1.4.1 α-烯烃的聚合机理
• 1.4.2 α-烯烃聚合物的合成方法
• 1.5 本课题研究的内容和意义
• 1.5.1 研究的内容
• 1.5.2 预聚合初步探讨的意义
• 2 试验
• 2.1 原料及催化剂
• 2.2 设备
• 2.2.1 常用设备
• 2.2.2 辅助设备及仪表
• 2.3 聚合工艺流程介绍
• 2.4 减阻剂表征及减阻性能评价方法
• 2.4.1 聚合物结构表征仪器
• 2.4.2 聚合物减阻率评价方法及设备
• 3 本体聚合与溶液聚合的比较研究
• 3.1 实验设计
• 3.2 本体聚合与溶液聚合结果分析
• 3.2.1 在不同起始反应温度的情况下聚合产物减阻率的比较
• 3.2.2 反应过程中黏度变化的比较
• 3.2.3 在不同起始反应温度的情况下反应过程温升变化的比较
• 3.2.4 本体聚合产物与溶液聚合产物抗剪切性的比较
• 3.2.5 本体聚合与溶液聚合GPC 比较
• 3.2.6 本体聚合产物与溶液聚合产物溶解性的比较
• 4 本体预聚合的初步探讨
• 4.1 概述
• 4.2 本体预聚合工艺试验方案的摸索
• 4.2.1 预聚合方案一的聚合方法
• 4.2.2 方案二的预聚合的方法
• 4.2.3 方案二的实验设计
• 4.3 本体预聚合的正交试验
• 4.3.1 正交试验设计
• 4.3.2 正交试验的结果
• 4.3.3 预聚合正交试验结果的极差分析结果
• 4.3.4 预聚合正交试验结果的分析
• 4.3.4.1 DDS 前后加入对于聚合的影响
• 4.3.4.2 预聚合时间对减阻率影响的分析
• 4.3.4.3 预聚合前后加入单体比及前后加入助催化剂比的影响分析
• 4.3.5 本体预聚合与本体直接聚合和溶液聚合的比较
• 4.3.5.1 本体预聚合与本体聚合、溶液聚合过程粘度的比较
• 4.3.5.2 本体预聚合与本体聚合、溶液聚合过程温度上升情况的比较
• 4.3.5.3 本体预聚合与本体聚合、溶液聚合产物的 GPC 比较
• 4.4 本体预聚合中遇到的问题
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在硕士期间发表的论文