【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油品减阻剂，尤其涉及一种基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着工业的发展，石油作为现代工业的血液与人们的生产生活变得密不可分。现代社会对石油及石油制品的需求量也逐年上升。管道运输作为油品最重要的运输方式，有着运输效率高、维持成本小等优点。然而，油品在管道运输过程中，会产生湍流漩涡，使得动能沿非径向方向损失，这一现象会加速管道老化带来安全隐患，同时也会导致输送泵的能量损失，降低石油运输效率。为应对这一现象，工程上往往向油品中加入少量减阻剂，以提高管道运输效率，减少输油管道压力降。
2、目前常用的管道运输减阻剂可以分为聚合物类减阻剂、表面活性剂类减阻剂和分子缔合型减阻剂，其中应用范围最广、成本最低、最引人瞩目的当属超高分子量聚α-烯烃(pao)类减阻剂，其ppm级的添加就能显著减少管道压力降，提高运输效率，有着用量少、油溶性好、对样品无污染等优势，因而备受学术界和工业界所关注。大量具有减阻效应的聚合物材料应运而生，包括聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(乙烯-丙烯)(ep型)、聚(乙烯-丙烯-辛烯)(epo型)、聚环氧乙烯(peo)、聚丙烯酰胺等，这些材料成为了主流的减阻剂材料。其中ep型、epo型已实现了商业化，其减阻效率可达20％，另外具有较高的热分解温度、较好的溶解性等优点，在诸多高端领域具有广泛的应用。然而，ep型、epo型减阻剂用量大、易降解，这不仅限制了减阻剂的使用时间，也增加了减阻剂的成本。以长链α-烯烃为单体的聚合物由于其独特的全支化结构，在油品中溶解
3、前期报道的减阻剂的合成主要依赖于传统的齐格勒纳塔型催化剂，该催化剂体系是非均相，存在多活性中心，导致所得聚合物分子量分布指数很宽，一般在8-20之间。虽然产品表观分子量较高，可超过三百万或更高，但产物组分不均匀，其中存在大量高、低分子量不等的混合物。由于低分子组分会降低减阻效率，这直接影响产物组成及性能的稳定性，并导致难以通过有效提升具有高减阻效率组分含量实现减阻效率的大幅提升。因此，通过合理设计催化剂体系的组成，获得窄分子量分布、高分子量组分均匀分布的聚α-烯烃减阻剂是亟待解决的问题
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物及其制备方法与应用，本专利技术得到的聚合物为共聚物或均聚物，本专利技术优化了催化剂组成，制备基于α-烯烃的窄分布、超高分子量共聚物的催化剂包含ti-mg催化剂(其为主催化剂)和三乙基铝(其为助催化剂)，催化剂高效催化长链α-烯烃均聚及共聚，制得了一系列超高分子量、分子量分布窄(分子量分布指数可低至1.5)的高性能聚α-烯烃(pao)类减阻剂。针对现有技术的状况，优化聚合条件，实现高综合性能(耐高温、高减阻性能、超高分子量和高抗剪切性能等)的共聚物材料的合成，并进一步拓宽超高分子量共聚物在油品管道运输领域中的广泛应用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物，结构式如下：
4、
5、其中，x＝5000～50000，y＝5000～50000，z1＝0或250～10000；z2＝0或250～10000，a＝2～18，b＝2～18，以上字母(a、b、x、y、z1和z2)代表的都是数字，实际意义是括号内结构单元的重复数目。z1和z2在同一聚合物中的实际值不一定相同(例如某一聚合物中z1＝z2＝5000，但另一聚合物中z1＝0，z2＝6000)。
6、进一步地，所述基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的结构式中x＝25000，y＝25000；a＝4，b＝6。
7、进一步地，所述基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物呈现白色或透明无定形状固体，具有粘性和弹性；不存在tg；重均分子量大于300×104g/mol，分子量分布在1.5～3.0之间；单体的转化率为60～100％之间；聚合物的减阻效率在20％～60％之间。
8、本专利技术基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物减阻效率可达60％以上，聚合物分子量与结构可控，分子量分布窄(<3)，无需另外加入外给电子体，溶剂使用量少，单体转化率高。
9、本专利技术还提供一种所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，包括以下步骤：
10、将烃类化合物溶剂和聚合单体混合，再依次加入助催化剂、非均相多活性中心ti-mg催化剂，在-30～30℃下聚合反应2～168h，聚合完成后加入终止剂终止反应，得到反应液，优选在-5～0℃聚合2～12h；
11、在所述反应液中加入酸化后的沉淀剂，经过滤、洗涤、溶解、吸附、过滤、沉降、洗涤和真空干燥，获得基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物。
12、进一步地，所述烃类化合物溶剂包括苯及其同系物(甲苯和二甲苯)、萘及其同系物、烷烃及其同系物和环烷烃及其同系物中的至少一种。
13、进一步地，聚合总体积为50～200ml。
14、进一步地，聚合单体在烃类化合物溶剂中的摩尔浓度为0.1～4mol/l。
15、进一步地，所述聚合单体为α-烯烃，包括碳数为c4～c20α-烯烃中的一种或多种。
16、进一步地，在制备基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的方法中还包括加入4-甲基1-戊烯或3-甲基1-丁烯的过程，4-甲基1-戊烯或3-甲基1-丁烯占聚合单体总摩尔数的0.5％～10％。4-甲基1-戊烯和3-甲基1-丁烯加入或不加入有着不同的效果，共聚时加入少量这两种单体之一会使聚合物在低温下的减阻效果增加；但在常温条件下使用时，共聚时不加入则减阻效果更好。
17、进一步地，加入4-甲基1-戊烯或3-甲基1-丁烯时，将烃类化合物溶剂、聚合单体和4-甲基1-戊烯或3-甲基1-丁烯混合，再依次加入助催化剂、ti-mg催化剂，在-30～30℃下聚合反应2～168h，聚合完成后加入终止剂，得到反应液；
18、在所述反应液中加入酸化后的沉淀剂，经过滤、洗涤、溶解、吸附、过滤、沉降、洗涤和真空干燥，获得基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物。
19、进一步地，所述聚合单体为1-己烯、1-辛烯、1-癸烯或1-十二烯，1-己烯、1-辛烯、1-癸烯或1-十二烯，在烃类化合物溶剂中的摩尔浓度为1～4mol/l。
20、进一步地，所述助催化剂为甲基铝氧烷(mao)、干甲基铝氧烷(dmao)、乙基铝氧烷(eao)、乙基-异丁基铝氧烷(ebao)、三甲基铝、三乙基铝、三异丙基铝、三异丁基铝、二氯化乙基铝、氯化二乙基铝、二乙基锌、二乙基镁、二异丁基镁或正丁基乙基镁中的至少一种。
21、进一步地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物，其特征在于，结构式如下：
2.根据权利要求1所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物，其特征在于，所述基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物呈现白色或透明无定形状固体，具有粘性和弹性；不存在Tg；重均分子量大于300×104g/mol，分子量分布在1.5～3.0之间；单体的转化率为60～100％之间；聚合物的减阻效率在20％～60％之间。
3.一种权利要求1～2任一项所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，所述烃类化合物溶剂包括苯及其同系物、萘及其同系物、烷烃及其同系物和环烷烃及其同系物中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，聚合单体在烃类化合物溶剂中的摩尔浓度为0.1～4mol/L。
6.根据权利要求5所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合单
7.根据权利要求3所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，在制备基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的方法中还包括加入4-甲基1-戊烯或3-甲基1-丁烯的过程。
8.根据权利要求3所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，所述助催化剂为甲基铝氧烷、干甲基铝氧烷、乙基铝氧烷、乙基-异丁基铝氧烷、三甲基铝、三乙基铝、三异丙基铝、三异丁基铝、二氯化乙基铝、氯化二乙基铝、二乙基锌、二乙基镁、二异丁基镁或正丁基乙基镁中的至少一种。
9.根据权利要求3所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，助催化剂与多活性中心Ti-Mg催化剂的摩尔比为1:1～500:1。
10.权利要求1～2任一项所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物在减阻材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物，其特征在于，结构式如下：
2.根据权利要求1所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物，其特征在于，所述基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物呈现白色或透明无定形状固体，具有粘性和弹性；不存在tg；重均分子量大于300×104g/mol，分子量分布在1.5～3.0之间；单体的转化率为60～100％之间；聚合物的减阻效率在20％～60％之间。
3.一种权利要求1～2任一项所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，所述烃类化合物溶剂包括苯及其同系物、萘及其同系物、烷烃及其同系物和环烷烃及其同系物中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的基于α-烯烃的窄分布、超高分子量聚合物的制备方法，其特征在于，聚合单体在烃类化合物溶剂中的摩尔浓度为0.1～4mol/l。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘莉，姜子豪，李悦生，
申请(专利权)人：天津市芯达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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