石油管道输送用高效减阻剂超高分子量聚1-辛烯的合成及其结构性能(第三部分)
聚1-辛烯的13C NMR谱图见图3。由图3可知,δ=41.2,35.8,33.3,32.5,30.5,27.4,23.2,14.2分别对应聚1-辛烯分子链上1#~8#碳原子的信号峰,是1-辛烯发生“头-尾”相连的聚合物分子链信号峰。在δ=39.5处没有信号峰,表明不存在由于主链“头-头”相连形成的两个直接相连的次甲基。6#碳原子的信号峰也未分裂成δ=27.4,27.6两个信号峰,说明不存在由于“尾-尾”相连形成的两个直接相连的亚甲基。未出现对应于C=C键的信号峰,说明所得聚1-辛烯分子链中双键含量可忽略。
2.3.3 WAXD分析
聚1-辛烯热压膜的WAXD 谱图见图4。从图4可看出,在2θ=7°,20°附近出现的两个宽峰,是聚1-辛烯的特征衍射峰。未出现尖锐的衍射峰,表明由Cat.4合成的聚1-辛烯是无定形结构,不结晶。具有无定形结构的聚1-辛烯作为油品管道输送用减阻剂较容易溶于油品中,易于处理。
2.4 减阻效果分析
按SY/T 6578—2016规定的方法,采用室内测试环道开展了减阻性能测试,在测试减阻聚合物溶液前,先测定0#柴油在相同温度下流经管道因摩擦而产生的压降。加有5 mg/kg减阻剂的0#柴油在相同的管道上进行减阻测试,得到压降,按如下公式计算减阻率(DR)。
式中,Δp0为基础测试条件下管段摩阻压降,kPa;
ΔpDRA为减阻率测试条件下管段摩阻压降,kPa。
计算结果表明,本工作制备的聚1-辛烯的减阻率为46.9%。在相同条件下测试了几种国产减阻剂的减阻率,减阻率最高的为43.5%;美国Conoco公司的减阻剂Liquid Power的减阻率为47.2%。说明由Cat.4/MAO体系制备的减阻剂,减阻效果与Liquid Power产品相当。
3.结论
1)在活性组分TiCl4中引入含F取代基的芳氧基基团,可调控Ti原子周围的电子效应与配位环境,提高催化剂活性中心的稳定性。优选含2,6-二氟苯氧基的Cat.4催化1-辛烯聚合获得超高分子量聚合物。
2)Cat.4/MAO体系催化1-辛烯聚合适宜的条件为:第1阶段聚合温度0 ℃,聚合时间24 h;第2阶段聚合温度5 ℃,聚合时间144 h;n(Al)∶
n(Ti)=50∶1,n(1-辛烯)∶n(Ti)=2 000∶1。在该条件下,单体转化率为96.9%,聚1-辛烯的Mη高达3.55×106。
3)所得聚1-辛烯为无定形结构,易溶于油品中,减阻率为46.9%,优于国内其他油溶性减阻剂,与进口产品性能相当。
4)催化剂制备和1-辛烯聚合均在温和温度和常压下进行,成本低。而且在聚1-辛烯作为减阻剂处理及使用过程中都没有CO2的产生和排放,符合国家双碳战略目标。