核-壳流动改性剂制造技术

本发明专利技术涉及核‑壳流动改性剂，具体而言，本发明专利技术涉及一种可以通过乳液聚合形成的含有大量核‑壳粒子的流动改性剂。核‑壳粒子的核可以包含减阻聚合物，而粒子的壳可以包括疏水化合物和两亲化合物的重复单元。流动改性剂能够显示出比常规制备的乳胶流动改性剂增加的泵送稳定性。

【技术实现步骤摘要】
本申请为国际申请日2008年10月28日、国际申请号PCT/US2008/081454于2010年8月16日进入中国国家阶段、申请号200880126858.5、专利技术名称“核-壳流动改性剂”的分案申请。
总的来说，本专利技术涉及流动改性组合物。另一方面，本专利技术涉及包含大量聚合物核-壳粒子的流动改性剂。
技术介绍
一般来说，由于摩擦能量损失，经管道运输的流体在整个管道的长度上经历流体压力的降低。在管道跨越长距离、例如运输原油和其他液体烃类产品的管道的情况下，这个问题尤其明显。这些摩擦损失一部分由流体内湍流涡旋的形成所引起。为了克服这些损失，管道使用了一个或多个泵来增加流体的压力并获得通过管道的所需流体流速。随着对经管道运输的流体(例如原油和炼制产品例如汽油和柴油)的需求的增加，必须增加流速并相应地增加管道泵送压力。但是，设计限制(例如尺寸和压力等级)通常限制了现有管道的通量，而建造新的或升级现有的管道通常是非常劳动密集和昂贵的。一种常用的增加管道的流体通量而不改变其压力的解决方案是使用流动改性组合物(即流动改性剂)。典型情况下，流动改性剂包含一种或多种阻力降低剂(即减阻剂)，它们能够通过抑制涡旋形成而减少摩擦损失。结果是能够以恒定的泵送压力实现较高的流体流速。典型情况下，在流动改性组合物中使用的减阻剂包含超高分子量聚合物。聚合物减阻剂能够特别有利地用于含烃流体中。一般来说，聚合物减阻剂可以按照几种聚合技术来生产，所述聚合技术例如本体聚合、乳液聚合、界面聚合、悬浮聚合和/或旋转盘或凝聚工艺。因此，得到的流动改性剂可以采取各种不同的物理形式，包括例如浆液、凝胶、乳液、胶体和溶液。胶体(即乳胶)流动改性剂是含有聚合物减阻粒子的流动改性剂的一个例子。典型情况下，通过高压注射泵将乳胶流动改性剂导入用于运输含烃液体的管道中。当乳胶流动改性剂通过注射泵的内部时，至少一部分与聚合物乳胶粒子结合的表面活性剂分子可以被剪切掉，暴露出聚合物的表面并导致乳胶粒子团聚。结果，在泵的内部和下游工艺设备(例如阀门、管道等)上形成聚合薄膜，从而导致管道系统效率的降低。由于管道效率降低，系统运行和维护成本增加，而管道的通量下降。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施方案中，提供了含有固体粒子的流动改性剂，所述固体粒子具有聚合物核和至少部分围绕核的聚合物壳。核包含减阻聚合物，而壳包含具有疏水化合物重复单元和两亲化合物重复单元的壳共聚物。在本专利技术的另一个实施方案中，提供了乳胶流动改性剂，所述乳胶流动改性剂包含水性连续相和分散在连续相中的大量聚合物粒子。聚合粒子包含核和至少部分围绕核的壳。核包含通过乳液聚合形成的减阻聚合物。通过将至少一种疏水单体与至少一种可聚合表面活性剂在存在核的情况下进行乳液聚合，壳形成在核的周围。在本专利技术的另一个实施方案中，提供了用于制造流动改性剂的方法，所述方法包含：(a)通过乳液聚合形成大量减阻聚合物的核粒子；以及(b)通过乳液聚合在至少一部分核粒子周围形成壳，从而产生大量核-壳粒子。在本专利技术的另一个实施方案中，提供了用于减少与流体通过管道的湍流相关的压力损失的方法。方法包含使用泵将流动改性剂注入到流过管道的流体中，其中流动改性剂包含具有聚合物核和至少部分围绕核的聚合物壳的固体粒子。固体粒子的核包含减阻聚合物，而壳包含具有疏水化合物重复单元和两亲化合物重复单元的壳共聚物。附图说明图1是用于确定各种不同流动改性剂的泵送稳定性的测试装置的示意图；图2是使用对比乳胶流动改性剂，利用图1中显示的装置进行的泵送稳定性试验而获得的质量流速对时间的图；以及图3是使用本专利技术的乳胶流动改性剂，利用图1中显示的装置进行的泵送稳定性试验而获得的质量流速对时间的图。具体实施方式根据本专利技术的一个实施方案，提供了能够减少与通过管道的流体湍流相关的压力降的组合物(即流动改性组合物或流动改性剂)。流动改性剂可以包含乳胶组合物，其包含分散在液体连续相中的大量固体粒子(即乳胶流动改性剂)。在一个实施方案中，分散的固体可以包含通过下面详细描述的两步乳液聚合过程形成的核-壳粒子。得到的核-壳乳胶流动改性剂可以具有比常规的乳胶流动改性剂更高的泵送稳定性。根据本专利技术的一个实施方案，生产核-壳乳胶流动改性剂的第一个步骤是通过第一个乳液聚合步骤合成聚合物粒子的核(即核粒子)。一般来说，第一个乳液聚合步骤包括在包含液体连续相、至少一种乳液稳定剂、引发系统以及任选的缓冲剂和/或水化物抑制剂的第一种反应混合物中，聚合一种或多种单体。在第一个乳液聚合步骤中使用的单体形成了包含单体残基重复单元的核粒子。在一个实施方案中，在第一个乳液聚合步骤中使用的单体包含一种或多种选自下列的单体：(A)其中R1是H或C1-C10烷基，R2是H、C1-C30烷基、C5-C30取代或未取代环烷基、C6-C20取代或未取代芳基、芳基取代的C1-C10烷基、-(CH2CH2O)x-RA或-(CH2CH(CH3)O)x-RA基团，其中x在1到50的范围内，RA是H、C1-C30烷基或C6-C30烷基芳基；(B)R3-芳烃-R4其中芳烃是苯基、萘基、蒽基或菲基，R3是CH＝CH2或CH3-C＝CH2，R4是H、C1-C30烷基、C5-C30取代或未取代环烷基、Cl、SO3、ORB或COORC，其中RB是H、C1-C30烷基、C5-C30取代或未取代环烷基、C6-C20取代或未取代芳基或芳基取代的C1-C10烷基，其中RC是H、C1-C30烷基、C5-C30取代或未取代环烷基、C6-C20取代或未取代芳基或芳基取代的C1-C10烷基；(C)其中R5是H、C1-C30烷基或C6-C20取代或未取代芳基；(D)其中R6是H、C1-C30烷基或C6-C20取代或未取代芳基；(E)其中R7是H或C1-C18烷基，R8是H、C1-C18烷基或Cl；(F)其中R9和R10独立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代或未取代芳基、C5-C30取代或未取代环烷基或杂环基；(G)其中R11和R12独立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代或未取代芳基、C5-C30取代或未取代环烷基或杂环基；(H)其中R13和R14独立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代或未取代芳基、C5-C30取代或未取代环烷基或杂环基；(I)其中R15是H、C1-C30烷基、C6-C20取代或未取代芳基、C5-C30取代或未取代环烷基或杂环基；(J)(K)其中R16是H、C1-C30烷基或C6-C20芳基；(L)(M)；(N)；(O)；(P)其中R17和R18独立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代或未取代芳基、C5-C30取代或未取代环烷基或杂环基；以及(Q)其中R19和R20独立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代或未取代芳基、C5-C30取代或未取代环烷基或杂环基。在一个实施方案中，丙烯酸类或甲基丙烯酸类单体(例如甲基丙烯酸2-乙基己基酯)可以用作第一个乳液聚合步骤的单体。此外，使用的单体可以排除α-烯烃(即单体可以完全无α-烯烃)。一般来说，第一个聚合步骤的第一种反应混合物可以包含的单体的量在约10到约60、约20到约55、或30到50wt.％的范围内。第一种反应混合物的液体连续相可以包含极性液体。极性液体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造流动改性剂的方法，包含：(a)通过乳液聚合形成大量减阻聚合物的核粒子；以及(b)通过乳液聚合在至少一部分所述核粒子周围形成壳，从而产生大量核‑壳粒子。

【技术特征摘要】
2008.02.14 US 12/031,2901.一种用于制造流动改性剂的方法，包含：(a)通过乳液聚合形成大量减阻聚合物的核粒子；以及(b)通过乳液聚合在至少一部分所述核粒子周围形成壳，从而产生大量核-壳粒子。2.权利要求1的方法，其中所述步骤(a)的乳液聚合在包含第一种液体连续相的第一个反应混合物中进行，其中所述步骤(b)的乳液聚合在含有第二种液体连续相和至少一部分所述核粒子的第二个反应混合物中进行，其中所述第二种液体连续相包含至少一部分所述第一种液体连续相。3.权利要求2的方法，其中所述第二种液体连续相包含基本上所有的所述第一种液体连续相。4.权利要求1的方法，其中所述步骤(b)的形成包括将一种或多种壳形成单体与至少一种可聚合表面活性剂聚合，以便所述壳包含所述壳形成单体的重复单元和所述至少一种可聚合表面活性剂的重复单元。5.权利要求4的方法，其中所述壳形成单体包含丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体。6.权利要求4的方法，其中所述壳形成单体和所述可聚合表面活性剂在所述步骤(b)的形成过程中不与所述核粒子化学反应。7.权利要求1的方法，其中所述壳包含疏水单体、非离子可聚合表面活性剂和离子可聚合表面活性剂的重复单元，其中所述壳中所述疏水单体的重复单元与所述非离子可...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦恩·R·德雷赫尔，基尼斯·W·史密斯，斯图亚特·N·米利甘，蒂莫西·L·布尔登，威廉·F·哈里斯，雷·L·约翰斯通，沃尔夫冈·克勒塞，格罗尔德·施密特，约翰·韦伊，
申请(专利权)人：路博润特种产品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US