一种基团修饰的大分子聚合物、其制备方法及用途技术

本发明专利技术公开了一种基团修饰的大分子聚合物，所述大分子聚合物为超支化聚合物或聚烯烃；所述超支化聚合物为超支化聚乙烯亚胺或超支化聚缩水甘油，所述聚烯烃为聚异丁烯丁二酸酐；用于修饰的基团包括：多元醇、聚醚多元醇、高级脂肪酸、化学脱氧剂、位阻酚类抗氧剂。本发明专利技术还公开了所述基团修饰的大分子聚合物的制备方法及用于在碳氢喷气燃料中提高燃料热氧化安定性及抑制热氧化结焦生成的多功能清净分散剂的用途。分散剂的用途。

【技术实现步骤摘要】
一种基团修饰的大分子聚合物、其制备方法及用途


[0001]本专利技术涉及碳氢喷气燃料添加剂
，具体涉及一种基团修饰的大分子聚合物、其制备方法及用途。

技术介绍

[0002]随着高马赫数发动机及大推重比涡轮发动机自身热负荷的显著增加，机载煤油作为便捷高效的冷却介质被用来移除冷却空气与高温部件的热负荷。然而，当燃油温度超过150℃后，燃油中的溶解氧将与煤油中的烃类化合物发生热氧化反应直到溶解氧消耗殆尽(420
‑
650K)，该过程形成热氧化沉积或结焦物。它们沉积在换热器壁面将显著增大换热器传热阻力、降低冷却效果。此外，结焦物还可能导致燃料控制阀粘滞、堵塞油滤、降低燃油喷嘴的使用寿命等一系列影响发动机工作可靠性的问题。
[0003]为了提高燃油的热氧化安定性，美国通过在JP
‑
8燃料中加入抗氧剂、金属钝化剂及清洁分散剂形成了JP
‑
8+100燃料，将JP
‑
8燃油提高了55℃(100℉)的最高使用温度。在这个添加剂配方中，清净分散剂是其中的核心成分。清洁分散剂可以通过极性头部捕捉极性胶质及沉积团簇，并以油溶性的长链尾端分散在煤油中，来达到阻止沉积团簇聚集、聚合及黏附在壁面上。研制新型高效的清净分散剂能够快速而高效提升现有燃料的热氧化安定性。
[0004]以大分子聚合物为骨架，通过接枝多元醇、聚醚多元醇、除氧剂基团、抗氧剂基团及长链烷烃等形成一种油溶性多功能清净分散剂；使用多功能清净分散剂，在阻断液相氧化反应进程的同时清除燃油中原有的氢过氧化物，并将燃油中原有的大分子可溶胶质(SMORS)分散以防止它们聚集生长，最终实现对结焦形成途径从上游到下游的全面切断。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基团修饰的大分子聚合物的多功能清净分散剂、及其制备方法，应用于碳氢喷气燃料如RP
‑
3航空煤油中，能够提高其热氧化安定性并抑制热氧化结焦的生成。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术第一方面公开了一种基团修饰的大分子聚合物，所述大分子聚合物为超支化聚合物或聚烯烃；所述超支化聚合物为超支化聚乙烯亚胺或超支化聚缩水甘油，所述聚烯烃为聚异丁烯丁二酸酐；用于修饰的基团包括：多元醇、聚醚多元醇、高级脂肪酸、化学脱氧剂、位阻酚类抗氧剂。
[0008]优选地，所述基团修饰的大分子聚合物的分子量为5000～150000。
[0009]优选地，所述超支化聚乙烯亚胺分子量为1000～25000；所述超支化聚缩水甘油分子量为1000～18000，所述聚异丁烯丁二酸酐平均分子量分布为1000～30000。
[0010]优选地，所述多元醇为季戊四醇、乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,6
‑
己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷或甘油中的一种；所述聚醚多元醇
为聚甘油；高级脂肪酸为C10
‑
C16的脂肪酸中的一种；所述化学脱氧剂为2
‑
二苯基膦苯甲酸或4
‑
二苯基膦苯甲酸中的一种；所述位阻酚类抗氧剂为3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸、3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯乙酸、3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯甲酸、4
‑
叔丁基
‑2‑
羟基苯甲酸、3
‑
叔丁基
‑4‑
羟基苯甲酸中的一种。
[0011]本专利技术第二方面公开了所述的基团修饰的大分子聚合物的制备方法，所述制备方法包括：基团修饰超支化聚乙烯亚胺的制备方法、基团修饰超支化聚缩水甘油的制备方法和基团修饰聚异丁烯丁二酸酐的制备方法。
[0012]优选地，所述基团修饰超支化聚乙烯亚胺的制备方法的步骤为：将超支化聚乙烯亚胺溶于溶剂中，加入酰化催化剂、修饰用基团、缩合剂和pH调节剂；室温下反应一段时间后，分离即得到所述基团修饰超支化聚乙烯亚胺；溶剂一般选择N,N
‑
二甲基甲酰胺；酰化催化剂一般选择1
‑
羟基苯并三唑，缩合剂一般选择1
‑
乙基
‑
3(3
‑
二甲基丙胺)碳二亚胺为，pH调节剂一般选择二异丙基乙胺。
[0013]优选地，所述基团修饰超支化聚缩水甘油的制备方法的步骤为：将超支化聚缩水甘油和修饰用基团溶于溶剂中，在150
‑
200℃下反应，直到酸值不再下降时，降温除去水和所述溶剂，即得到所述的基团修饰超支化聚缩水甘油；溶剂一般选择二甲苯。
[0014]优选地，所述基团修饰聚异丁烯丁二酸酐的制备方法的步骤为：将聚异丁烯丁二酸酐和修饰用基团溶于溶剂中，在一定温度150
‑
200℃下反应，直到酸值不再下降时，降温除去水和所述溶剂；将得到物质用有机溶剂萃取，然后除去有机溶剂，将得到的物质真空干燥，即得到所述基团修饰聚异丁烯丁二酸酐；溶剂一般选择二甲苯。
[0015]本专利技术第二方面公开了所述的基团修饰的大分子聚合物用于在碳氢喷气燃料中提高燃料热氧化安定性及抑制热氧化结焦生成的多功能清净分散剂的用途。
[0016]优选地，所述的碳氢喷气燃料为RP
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3、JP
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10及JP
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7航空煤油中的一种；所述的基团修饰的大分子聚合物的添加量为20～500mg/kg碳氢喷气燃料。
[0017]本专利技术的所述的超支化聚合物骨架为超支化聚乙烯亚胺或超支化聚缩水甘油，所述的聚烯烃长链骨架为聚异丁烯丁二酸酐；末端的修饰基团为多元醇、聚醚多元醇、长链烷烃、化学脱氧剂、位阻酚类抗氧剂等。
[0018]其中，基团修饰的大分子聚合物的分子量为5000～150000。
[0019]其中，作为骨架的超支化聚乙烯亚胺的平均分子量分布为1000～25000，超支化聚乙烯亚胺的末端为胺基，骨架中含有大量叔胺基、仲胺基等结构。超支化聚缩水甘油的平均分子量分布为1000～18000；超支化聚缩水甘油的末端为羟基，骨架中含有大量醚键。超支化聚乙烯亚胺(HPEI)的结构如式I所示，超支化聚缩水甘油的(HPG)的结构如式II所示，聚异丁烯丁二酸酐(HPG)的结构式如式Ⅲ所示。需要说明的是，由于超支化结构多变且复杂，如下所示结构仅为示例。
[0020][0021][0022]优选地，所述的超支化聚乙烯亚胺分子量为2000～5000，所述的超支化聚缩水甘油分子量为2000～5000。
[0023]同时，作为骨架的聚异丁烯丁二酸酐平均分子量分布为1000～30000。聚异丁烯丁二酸酐具有极好的亲油性，使用聚异丁烯为骨架合成的大分子分散剂能够快速溶解并分散在航空煤油中。
[0024]优选地，所述的聚异丁烯丁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基团修饰的大分子聚合物，其特征在于，所述大分子聚合物为超支化聚合物或聚烯烃；所述超支化聚合物为超支化聚乙烯亚胺或超支化聚缩水甘油，所述聚烯烃为聚异丁烯丁二酸酐；用于修饰的基团包括：多元醇、聚醚多元醇、高级脂肪酸、化学脱氧剂、位阻酚类抗氧剂。2.根据权利要求1所述的大分子聚合物，其特征在于，所述基团修饰的大分子聚合物的分子量为5000～150000。3.根据权利要求1所述的大分子聚合物，其特征在于，所述超支化聚乙烯亚胺分子量为1000～25000；所述超支化聚缩水甘油分子量为1000～18000，所述聚异丁烯丁二酸酐平均分子量分布为1000～30000。4.根据权利要求1所述的大分子聚合物，其特征在于，所述多元醇为季戊四醇、乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,4
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丁二醇、1,6
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己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷或甘油中的一种；所述聚醚多元醇为聚甘油；高级脂肪酸为C10
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C16的脂肪酸中的一种；所述化学脱氧剂为2
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二苯基膦苯甲酸或4
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二苯基膦苯甲酸中的一种；所述位阻酚类抗氧剂为3
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(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸、3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯乙酸、3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯甲酸、4
‑
叔丁基
‑2‑
羟基苯甲酸、3
‑
叔丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国柱，刘志强，王涖，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：