ДИСПЕРСНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ МАСЛА, СОДЕРЖАЩАЯ ПОЛИМЕРЫ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ, И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
OIL BASED DISPERSION COMPOSITION CONTAINING POLYMERS FOR REDUCING HYDRAULIC LOSS AND PREPARATION METHOD THEREOF

Область техники
Изобретение относится к композициям высокомолекулярных соединений и системам трубопроводов, в частности к способу получения дисперсной композиции полимеров на основе масла, которая используется для снижения сопротивления течению жидкости, т.е. для снижения гидравлических потерь, в масляных трубопроводах.
Предшествующий уровень техники
В качестве полимеров для снижения сопротивления течению жидкости обычно используют сверхвысокомолекулярные полимеры α-олефина. Однако сверхвысокомолекулярные полимеры α-олефина, полученные путем масс-полимеризации, находятся в виде кусков вязкоупругой массы, поэтому их нельзя использовать в масляных трубопроводах непосредственно. Их можно использовать только после глубокого замораживания, последующего измельчения в порошок и растворения или диспергирования в жидком растворителе. В настоящее время существует множество способов диспергирования, которые дают хорошие результаты, в том числе, известен способ с использованием целлозольва, содержащего прямую спиртовую цепь, который раскрыт в заявке CN №03109630.1 под названием «Способ получения дисперсии в виде суспензии сверхвысокомолекулярного α-олефин-стирольного полимера», поданной заявителем настоящей заявки 10 апреля 2003 года. В этом способе используют целлозольв вместо воды для регулировки плотности дисперсной системы, в результате чего отсутствует набухание, вызываемое водой, значительно улучшается стабильность дисперсной системы, увеличивается содержание эффективных солевых компонентов, обеспечивается великолепная устойчивость к низким температурам. Однако такие дисперсные системы имеют один недостаток, который заключается в недостаточно хорошей устойчивости к высоким температурам для использования таких систем в летнее время или в регионах с высокими температурами.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в разработке дисперсной композиции в виде суспензии на основе масла, содержащей полимеры для снижения сопротивления течению, и способа получения такой дисперсной композиции, имеющей высокое содержание сухих веществ, низкую вязкость, улучшенную устойчивость к высоким температурами и стабильность.
Дисперсная композиция согласно изобретению содержит (в расчете на общую массу дисперсной композиции) 50-90 мас.% растительного масла, 0,001-0,1 мас.% поглотителя ультрафиолетовых лучей, 0,001-0,1 мас.% бактерицидного агента, 5-40 мас.% сверхвысокомолекулярного α-олефин-стирольного полимера, обеспечивающего снижение сопротивления течению жидкости, и 2-25 мас.% лубриканта.
Хотя в способе согласно изобретению используются операции добавления диспергирующего агента в свежеизмельченный полимер, обеспечивающий снижение сопротивления течению жидкости, и перемешивания полимера и диспергирующего агента, он отличается тем, что предполагает применение нового диспергирующего агента и нового способа обработки. Таким образом, способ согласно изобретению включает добавление небольшого количества поглотителя ультрафиолетовых лучей и бактерицидного агента в растительное масло, их перемешивание с получением гомогенной смеси для использования в качестве диспергирующего агента; добавление порошка, полученного путем измельчения при низкой температуре полимера, обеспечивающего снижение сопротивления течению жидкости, в который добавлен лубрикант (смазывающее вещество), в диспергирующий агент и их перемешивание с получением гомогенной композиции. Более конкретно, способ согласно изобретению включает добавление 0,001-0,1 мас.% поглотителя ультрафиолетовых лучей и 0,001-0,1 мас.% бактерицидного агента в растительное масло, количество которого составляет 50-90 мас.% от общей массы дисперсной композиции, с получением первой смеси, ее перемешивание до однородного состояния; добавление 2-25 мас.% лубриканта в сверхвысокомолекулярный α-олефин-стирольный полимер, обеспечивающий снижение сопротивления течению жидкости, количество которого составляет 5-40 мас.% от общей массы дисперсной композиции, с получением второй смеси, измельчение второй смеси при температуре не менее -90°С; добавление полученного порошка в диспергирующий агент и перемешивание смеси, например, с помощью высокоскоростной эмульсионной машины, с получением суспензии. Таким образом получают дисперсную композицию в виде суспензии.
В качестве лубриканта используют стеарат магния, стеарат кальция, стеарат цинка, стеариновую кислоту, полиэтиленовый воск, поливинилхлоридную пасту, активированную белую глину, активированный диатомит, активированный карбонат кальция, активированный аморфный кремнезем или их смеси. В качестве растительного масла используют арахисовое масло, соевое масло, кукурузное масло, подсолнечное масло, рапсовое масло, хлопковое масло, пальмовое масло, оливковое масло, кунжутное масло, сезамовое масло или их смеси. В качестве поглотителя ультрафиолетовых лучей используют UV-9, UV-531, UV-326 или их смеси. В качестве бактерицидного агента могут использоваться любые бактерицидные агенты, например, альгицид WT-307B (дисульфоцианометан), дихлоризоцианурат (SDIC), трихлорциануровая кислота (ТСС) и додецилдиметилбензиламмоний хлорид. Для улучшения внешнего вида композиции в диспергирующий агент можно добавить краситель, например, метиленовый синий, в количестве 0,001-0,1 мас.% от общей массы композиции.
В данном изобретении в качестве основного компонента диспергирующего агента используют растительное масло, в которое добавляют небольшое количество поглотителя ультрафиолетовых лучей, чтобы устранить разрушение полимера, небольшое количество бактерицидного агента для предохранения растительного масла от порчи, и небольшое количество красителя для улучшения внешнего вида композиции, так, что растительное масло сохраняет способность превосходной устойчивости при высоких температурах. Поскольку для регулирования густоты полимера, обеспечивающего снижение сопротивления течению жидкости, и густоты растительного масла используют лубрикант, различие в густоте этих компонентов, хотя и имеется, является весьма малым. В частности, из-за того, что вязкость дисперсной композиции в виде суспензии на основе масла, полученной способом согласно изобретению, является относительно высокой (по сравнению с дисперсной системой, содержащей целлозольв с прямой спиртовой цепью), и из-за того, что густота диспергирующего агента очень близка густоте диспергируемого вещества, расслоение суспензии не происходит и суспензия может храниться в стабильном состоянии в течение 6 месяцев, после чего даже если будет наблюдаться небольшое расслоение, оно не будет негативно влиять на применение этой суспензии.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Для иллюстрации изобретения ниже представлены Примеры, в которых подробно описаны конкретные варианты осуществления изобретения.
Пример 1
3
Взвешивают 620 кг соевого масла, 0,1 кг поглотителя ультрафиолетовых лучей UV-9, 0,001 кг бактерицидного агента дисульфоцианометана, помещают в емкость с мешалкой объемом 2 м, перемешивают для получения гомогенной смеси для использования в качестве диспергирующего агента. 320 кг сверхвысокомолекулярного α-олефин-стирольного полимера и 60 кг стеарата кальция в качестве лубриканта измельчают в порошок при температуре -90°С, затем добавляют в диспергирующий агент, помещают в емкость с мешалкой высокоскоростной эмульсионной машины и перемешивают смесь до гомогенного состояния. Таким образом получают дисперсную композицию в виде суспензии с содержанием полимера 32%. Эта дисперсная композиция в виде суспензии может храниться в стабильном состоянии в течение 6 месяцев, ее температура вспышки равна 115°С, а зависимость ее вязкости от температуры представлена в следующей таблице 1:
Таблица 1
Температура, °С
10
20
30
40
50
60
70
80
Вязкость, Па·с
0,422
0,363
0,308
0,326
0,376
0,435
0,636
0,948
Пример 2
3
Взвешивают 670 кг кукурузного масла, 0,1 кг поглотителя ультрафиолетовых лучей UV-531, 0,1 г бактерицидного агента дисульфоцианометана и 0,001 кг красителя метиленового синего, помещают в емкость с мешалкой объемом 2 м, перемешивают для получения гомогенной смеси для использования в качестве диспергирующего агента. 280 кг сверхвысокомолекулярного α-олефин-стирольного полимера и 50 кг активированного карбоната кальция в качестве лубриканта измельчают в порошок при температуре -92°С, затем добавляют в диспергирующий агент, помещают в емкость с мешалкой высокоскоростной эмульсионной машины и перемешивают смесь до гомогенного состояния. Таким образом получают дисперсную композицию в виде суспензии голубого цвета с содержанием полимера 32%. Эта дисперсная композиция в виде суспензии может храниться в стабильном состоянии в течение 6 месяцев, ее температура вспышки равна 118°С, а зависимость ее вязкости от температуры представлена в следующей таблице 2:
Таблица 2
Температура, °С
10
20
30
40
50
60
70
80
Вязкость, Па·с
0,450
0,425
0,389
0,459
0,509
0,620
0,785
1,104
Пример 3
3
Взвешивают 900 кг пальмового масла, 0,1 кг поглотителя ультрафиолетовых лучей UV-9, 0,001 кг бактерицидного агента дисульфоцианометана и 0,001 кг красителя метиленового синего, помещают в емкость с мешалкой объемом 2 м, перемешивают для получения гомогенной смеси для использования в качестве диспергирующего агента. 80 кг сверхвысокомолекулярного α-олефин-стирольного полимера и 20 кг стеарата кальция в качестве лубриканта измельчают в порошок при температуре -90°С, затем добавляют в диспергирующий агент, помещают в емкость с мешалкой высокоскоростной эмульсионной машины и перемешивают смесь до гомогенного состояния. Таким образом получают дисперсную композицию в виде суспензии голубого цвета с содержанием полимера 8,5%. Эта дисперсная композиция в виде суспензии может храниться в стабильном состоянии в течение 6 месяцев, ее температура вспышки равна 120°С, а зависимость ее вязкости от температуры представлена в следующей таблице 3:
Таблица 3
Температура, °С
10
20
30
40
50
60
70
80
Вязкость, Па·с
0,383
0,323
0,298
0,316
0,358
0,405
0,606
0,908
Пример 4
3
Взвешивают 550 кг оливкого масла, 0,1 кг поглотителя ультрафиолетовых лучей UV-531, 0,1 г бактерицидного агента дисульфоцианометана и 0,001 кг красителя метиленового синего, помещают в емкость с мешалкой объемом 2 м, перемешивают для получения гомогенной смеси для использования в качестве диспергирующего агента. 380 кг сверхвысокомолекулярного α-олефин-стирольного полимера и 70 кг активированного карбоната кальция в качестве лубриканта измельчают в порошок при температуре -92°С, затем добавляют в диспергирующий агент, помещают в емкость с мешалкой высокоскоростной эмульсионной машины и перемешивают смесь до гомогенного состояния. Таким образом получают дисперсную композицию в виде суспензии голубого цвета с содержанием полимера 38%. Эта дисперсная композиция в виде суспензии может храниться в стабильном состоянии в течение 6 месяцев, ее температура вспышки равна 118°С, а зависимость ее вязкости от температуры представлена в следующей таблице 4:
Таблица 4
Температура, °С
10
20
30
40
50
60
70
80
Вязкость, Па·с
0,670
0,644
0,592
0,633
0,709
0,802
1,005
1,254
Пример 5
3
Взвешивают 620 кг соевого масла, 0,1 кг поглотителя ультрафиолетовых лучей UV-9, 0,001 кг бактерицидного агента дихлоризоцианурата (SDIC), помещают в емкость с мешалкой объемом 2 м, перемешивают для получения гомогенной смеси для использования в качестве диспергирующего агента. 320 кг сверхвысокомолекулярного α-олефин-стирольного полимера и 60 кг стеарата кальция в качестве лубриканта измельчают в порошок при температуре -90°С, затем добавляют в диспергирующий агент, помещают в емкость с мешалкой высокоскоростной эмульсионной машины и перемешивают смесь до гомогенного состояния. Таким образом получают дисперсную композицию в виде суспензии с содержанием полимера 32%. Эта дисперсная композиция в виде суспензии может храниться в стабильном состоянии в течение 6 месяцев, ее температура вспышки равна 115°С, а зависимость ее вязкости от температуры представлена в следующей таблице 5:
Таблица 5
Температура, °С
10
20
30
40
50
60
70
80
Вязкость, Па·с
0,422
0,363
0,308
0,326
0,376
0,435
0,636
0,948
Пример 6
3
Взвешивают 620 кг соевого масла, 0,1 кг поглотителя ультрафиолетовых лучей UV-9, 0,001 кг бактерицидного агента трихлорциануровой кислоты (ТСС), помещают в емкость с мешалкой объемом 2 м, перемешивают для получения гомогенной смеси для использования в качестве диспергирующего агента. 320 кг сверхвысокомолекулярного α-олефин-стирольного полимера и 60 кг стеарата кальция в качестве лубриканта измельчают в порошок при температуре -90°С, затем добавляют в диспергирующий агент, помещают в емкость с мешалкой высокоскоростной эмульсионной машины и перемешивают смесь до гомогенного состояния. Таким образом получают дисперсную композицию в виде суспензии с содержанием полимера 32%. Эта дисперсная композиция в виде суспензии может храниться в стабильном состоянии в течение 6 месяцев, ее температура вспышки равна 115°С, а зависимость ее вязкости от температуры представлена в следующей таблице 6:
Таблица 6
Температура, °С
10
20
30
40
50
60
70
80
Вязкость, Па·с
0,422
0,363
0,308
0,326
0,376
0,435
0,636
0,948
Пример 7
3
Взвешивают 620 кг соевого масла, 0,1 кг поглотителя ультрафиолетовых лучей UV-9, 0,001 кг бактерицидного агента додецилдиметилбензиламмоний хлорида, помещают в емкость с мешалкой объемом 2 м, перемешивают для получения гомогенной смеси для использования в качестве диспергирующего агента. 320 кг сверхвысокомолекулярного α-олефин-стирольного полимера и 60 кг стеарата кальция в качестве лубриканта измельчают в порошок при температуре -90°С, затем добавляют в диспергирующий агент, помещают в емкость с мешалкой высокоскоростной эмульсионной машины и перемешивают смесь до гомогенного состояния. Таким образом получают дисперсную композицию в виде суспензии с содержанием полимера 32%. Эта дисперсная композиция в виде суспензии может храниться в стабильном состоянии в течение 6 месяцев, ее температура вспышки равна 115°С, а зависимость ее вязкости от температуры представлена в следующей таблице 7:
Таблица 7
Температура, °С
10
20
30
40
50
60
70
80
Вязкость, Па·с
0,422
0,363
0,308
0,326
0,376
0,435
0,636
0,948
В дополнение к хорошей текучести, т.е. низкой вязкости, дисперсной композиции в виде суспензии, способ согласно изобретению позволяет получить высокое содержание сухого вещества композиции - до 35 мас.%, улучшенную устойчивость композиции с полимером, обеспечивающим снижение сопротивления течению жидкости, что позволяет расширить диапазон рабочих температур до 10-70°С, позволяет получить температуру вспышки композиции выше 107°С, т.е. существенно повышает температуру вспышки композиции, благодаря чему повышается безопасность композиции с полимером, обеспечивающим снижение сопротивления течению жидкости, во время транспортировки и хранения, устраняет запах спиртовой дисперсной композиции, улучшает условия окружающей среды при работе с ней и стабильность композиции, так что суспензия может храниться в стабильном состоянии в течение 6 месяцев. Дисперсную композицию в виде суспензии на основе масла с полимером, обеспечивающим снижение сопротивления течению жидкости, можно использовать дополнительно к существующей дисперсной композиции с целлозольвом, содержащим прямую спиртовую цепь, которые соответственно можно использовать при высоких и низких температурах окружающей среды.