專利名稱：微乳液聚合制備減阻劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種由微乳液(miniemulsion)制備聚合物膠乳減阻劑的方法。
背景技術(shù)：
減阻劑是一種組合物，其能夠大幅降低與通過管道的流體的湍流相關(guān)的摩擦損失。當(dāng)流體運(yùn)輸很長(zhǎng)的距離是，比如石油及其他的烴類液體管線，這些摩擦損失導(dǎo)致了效率低下，其增加了設(shè)備和運(yùn)營(yíng)成本。已知超高分子量聚合物可起到減阻劑的作用，尤其是對(duì)烴類液體。一般而言，減阻部分依賴于聚合物添加劑的分子量，以及其在湍流下在烴中的溶解能力。有效的減阻聚合物通常分子量超過5百萬。在過去，已經(jīng)提出過含有聚合物膠乳乳液的減阻劑可以用于減少與管道中流體湍流相關(guān)的摩擦損失。聚合物膠乳乳液減阻劑最經(jīng)常被應(yīng)用到管道輸送的烴流(例如，原油、汽油、柴油燃料等)中。為了達(dá)到最好的效果，減阻劑必須溶解在烴流中。目前，已經(jīng)有多種不同的商業(yè)方法來解決制造、溶解、運(yùn)輸和使用這些減阻聚合物的問題。一種常用商業(yè)制備的方法是使用在惰性溶劑(比如煤油或其他溶劑化材料)中的稀溶液中制備聚合物。該方法使用了當(dāng)采用在烴溶劑中的α-烯烴的聚合生產(chǎn)時(shí)適合作為減阻劑使用的高分子量聚合物的溶液。使用包括聚烯烴、溶劑和催化劑顆粒的整個(gè)混合物，而不用分離以形成聚合物在原油或成品烴中的稀溶液。另一個(gè)現(xiàn)有的減阻的商業(yè)方法是以本體形式(bulk form)聚合α-烯烴，將這些本體聚合物研磨成小顆粒(50 μ-500 μ)，然后將這些顆粒懸浮在水性或其他(非溶劑)的液態(tài)介質(zhì)中。這種方法允許在最終成品中有更高的減阻聚合物的含量(最高至大約25%)。另一種方法是使用乳液聚合法來聚合微溶于水的單體。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以制備活性減阻聚合物含量高的懸浮液(最高至45%)。遺憾的是，能夠用于乳液聚合的單體并不總是制備用于烴流體(原油、汽油以及柴油)中減阻聚合物的最佳選擇。用于從非常不溶于水的單體生產(chǎn)減阻聚合物的微乳液聚合法技術(shù)的使用解決了使用最好的不溶于水的單體制備用于烴流體的減阻劑的問題。發(fā)明概述一種制備聚合物膠乳減阻劑的方法。該方法開始于制備含有表面活性劑、緩沖液和水的水溶液。該方法然后形成含有單體和助穩(wěn)定劑的有機(jī)溶液。將水溶液和有機(jī)溶液混合形成乳液。然后將乳液用高剪切裝置處理制備微乳液，其中單體破碎成了小液滴，在加入引發(fā)劑之后伴隨著微乳液的聚合，其中在細(xì)小的單體液滴中發(fā)生成核。發(fā)明詳述本發(fā)明提供一種制備聚合物膠乳減阻劑的方法。該方法開始于用表面活性劑、緩沖液和水形成水溶液，以及由單體和助穩(wěn)定劑形成有機(jī)溶液。將水溶液和有機(jī)溶液混合形成乳液。然后將乳液用超聲波儀處理形成微乳液，其中單體破碎成小液滴。然后通過加入引發(fā)劑使微乳液聚合，其中在小液滴中發(fā)生成核。引發(fā)劑可為水溶性或油溶性。引發(fā)劑也可通過將氧化劑、還原劑或者第二緩沖液、氧化劑和還原劑混合制備得到。聚合過程制備出聚合物膠乳減阻劑。采用微乳液來制備減阻產(chǎn)品有很多益處。一個(gè)益處就是增強(qiáng)了混合不溶于水的單體的能力。由于在單體的小液滴中發(fā)生成核，就使得單體有可能更徹底的混合在一起。第二個(gè)益處是增加了減阻的性能。使用微乳液法可以將減阻性能提高 5、10、20、25、30、35、40甚至50%。聚合物的減阻性能不會(huì)影響加入聚合物的原油(更具體的為重質(zhì)原油)的粘度。減阻聚合物反而會(huì)破壞原油流動(dòng)管道中的湍流，并因此改善油在管道中的流動(dòng)。微乳液聚合的另一個(gè)益處是不溶于水的單體不用像傳統(tǒng)的乳液聚合一樣從液滴傳送至膠束來開始聚合。消除了單體擴(kuò)散的步驟。重質(zhì)原油的合適的例子包括但不限于，Merey重質(zhì)原油、Petrozuata重質(zhì)原油、Corocoro重質(zhì)原油、Albian重質(zhì)原油、Bow River重質(zhì)原油、Maya重質(zhì)原油和San JoaquinValley重質(zhì)原油。此外，原油可為重質(zhì)原油和較輕的烴或稀釋劑的混合物。合適的混合原油的例子包括但不限于，Western Canadian Select 和 Marlim Blend。水溶液含有攪拌在一起表面活性劑、緩沖液和水。獲得的均勻水溶液具有如下性質(zhì)
反應(yīng)物寬范圍窄范圍
表面活性劑(水溶液的重量％)0-20%0.002-5%~
緩沖液(水溶液的重量％)0-20%0.001-5%~
水(水溶液的重量％)50-100% 80-99. 99%~使用的表面活性劑可包括至少一種高HLB的陰離子或非離子型表面活性劑。術(shù)語“HLB值”指表面活性劑在乳液中的親水-親油平衡值。HLB的測(cè)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，其通過引用結(jié)合于此。本文中使用的術(shù)語“高HLB”指HLB值為7或更高。用于形成反應(yīng)混合物的表面活性劑的HLB值至少為大約8，至少為大約10或至少為12。高HLB陰離子表面活性劑的例子包括但不限于，高HLB烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、二烷基磺基琥珀酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基芳基磺酸鹽以及肌氨酸鹽。可商購的高HLB陰離子表面活性劑的合適的例子包括但不限于，十二烷基硫酸鈉(可以商品名RH0DAP0N LSB商購自Rhodia Incorporated, Cranbury, NJ), 二辛基橫基玻拍酸鈉(可以商品名AEROSOLOT商購自Cytec Industries, Inc. , West Paterson, NJ)，2_乙基己基聚憐酸鈉(可商購自Jarchem Industries Inc. , Newark, NJ)，十二燒基本橫酸鈉(可以商品名 N0RF0X 40 商購自Norman, Fox&Co. , Vernon, CA),以及月桂酰肌氨酸鈉(可以商品名HAMPOSYL L-30購自Hampshire Chemical Corp. , Lexington, MA)。高HLB的非離子表面活性劑的例子包括但不限于，高HLB脫水山梨醇酯、聚乙二醇脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化脫水山梨醇酯、嵌段氧乙烯/氧丙烯表面活性劑、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、線性醇乙氧基化物以及烷基酚乙氧基化物。適合的可商購的高HLB非離子表面活性劑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系列商購自 Rhodia, Cranbury, NJ), C8-C18 乙氧基化伯醇(比如商購自 Rhodia Inc. , Cranbury,NJ的RHODASURF LA-9)，C11-C15乙氧基化仲醇(可以商品名TERGITOL 15-S系列購自Dow Chemical Company, Midland, Ml,包括 15-S-7, 15-S-9, 15-S-12),聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯(可以商品名TWEEN系列表面活性劑購自Uniquema, Wilmington, DE),聚氧乙烯(25)油醇醚(可以商品名 SIPONIC Y-500-70 購自 Americal Alcolac ChemicalC ο· ,Baltimore, MD)，烷基芳基聚醚醇(可以商品名TRITON X系列購自Dow ChemicalCompany, Midland, MI，包括 X-100，X-165，X-305，和 X-405)。 緩沖液包括任何已知的與引發(fā)體系相容的緩沖液，比如，例如，碳酸鹽、磷酸鹽、和/或硼酸鹽緩沖液?？捎玫木唧w的緩沖液包括磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀。有機(jī)溶液含有單體和助穩(wěn)定劑，單體和助穩(wěn)定劑攪拌在一起。獲得的均勻有機(jī)溶液具有如下性質(zhì)，助穩(wěn)定劑完全的溶解在單體中
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 形成含有表面活性劑、緩沖液和水的水溶液； 形成含有單體和助穩(wěn)定劑的有機(jī)溶液； 混合水溶液和有機(jī)溶液以形成乳液； 將乳液用高剪切裝置處理形成微乳液，其中單體破碎為小液滴； 加入引發(fā)劑，使微乳液聚合，其中成核發(fā)生在小的單體液滴中； 其中聚合產(chǎn)生聚合物膠乳減阻劑。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中助穩(wěn)定劑為不溶于水的小分子。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中助穩(wěn)定劑選自由十六醇、十六烷及其組合組成的組。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中使用高剪切裝置產(chǎn)生在50-500nm范圍內(nèi)的液滴。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中的高剪切裝置包括超聲波儀、微流化床、靜態(tài)混合器或均質(zhì)機(jī)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中與未通過微乳液制備的減阻劑相比，減阻性能提高至少20%。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中引發(fā)劑為含水的。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中引發(fā)劑包括氧化劑和還原劑。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其中引發(fā)劑包括第二緩沖液、氧化劑和還原劑。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其中水溶液和有機(jī)溶液為均相的。
全文摘要
制備聚合物膠乳減阻劑的方法。該方法始于制備含有表面活性劑、緩沖液和水的水溶液。該方法然后制備含有單體和助穩(wěn)定劑的有機(jī)溶液。然后將水溶液和有機(jī)溶液混合形成乳液。將乳液用高剪切裝置處理形成微乳液，其中單體破碎為小液滴，在加入引發(fā)劑后發(fā)生聚合，其中成核發(fā)生在單體小液滴中。
文檔編號(hào)C08F2/32GK102803301SQ201180007467
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者Z·鮑, K·W·史密斯 申請(qǐng)人:菲利浦66公司