[发明专利]使用高剪切材料加工设备的本体聚合物聚合的聚α－烯烃的粒度、百分比阻力效率和分子量控制

说明书

技术领域

本发明涉及通过采用“高剪切材料加工设备”通过使用均化技术直接制备细碎的聚合物减阻剂的浆料的方法。最特别地，本发明涉及制备聚合物减阻剂细粒的浆料的方法，该方法不需要常规的研磨固体聚合物减阻剂、低温或者其它，并且不仅减小了粒度而且减小了分子量。

技术背景

使用聚α-烯烃或其共聚物以减小流过导管的烃的阻力和因此这种流体烃运输的能量要求是公知的。在过去这些减阻剂或DRA采用各种形式，包括磨碎的聚合物的浆料或分散液以在液体介质中形成自由流动并且可泵送的混合物。简单地将聚α-烯烃(PAO)研磨所通常经历的问题是在经历一段时间之后颗粒将“冷流”或者粘结在一起，由此使得不可能将采取以下形式的PAO放置在待减小阻力的烃液体中：具有合适的表面积，和因此合适的粒度，其将溶解或另外以有效方式与烃混合。另外，用于尺寸减小的研磨工艺或机械操作可能有时不希望地和不可预期地使聚合物降解，由此降低了聚合物的减阻效率。

更常规研磨方法的其中一种在锤式研磨机研磨中需要低温条件以将干燥固体聚合物减阻剂减小至细粒的尺寸。低温条件通常被定义为在聚合物的玻璃化转变温度或者更低温度操作研磨工艺。

在过去还尝试了凝胶或溶液DRA(那些聚合物基本上处于含有烃溶剂的粘性溶液中)。然而，这些减阻凝胶需要专门的注射设备以及加压的输送系统。凝胶或溶液DRA是稳定的并且具有规定的必须由机械设备加以满足以泵送它们的一组条件，包括但不一定限于粘度、蒸汽压、由于剪切的不希望和/或不可控制的降解等。由于这些DRA的高溶液粘度，凝胶或溶液DRA还限于聚合物的约10％活度作为载体流体中的最大浓度。因此，现有的DRA的运输成本是显著的，因为被运输和处理的体积的多至约90％是惰性材料。

加拿大专利675,522涉及一种将弹性体材料细碎以制备小颗粒的方法，其包括：将大片弹性体材料送入细碎设备、将粉末状树脂质聚烯烃送入该设备、在粉末状聚烯烃的存在下将弹性体材料细碎并且回收基本上自由流动的细碎的弹性体材料。

美国专利No.4,177,177中描述了一种聚合物乳化方法，其包括：在选自作为惰性、非挥发性、水不溶性液体并且含有至少约8个碳原子的末端脂族烃基的那些烃和烃基醇、醚、醇酯、胺、卤化物和羧酸酯及其混合物的化合物存在下，将液化的水不溶性聚合物溶液相均匀分散在包含至少一种非离子、阴离子或阳离子水包油功能乳化剂的含水液体介质相中。将所得的粗制乳液经受足以能够制得含有尺寸平均小于约0.5微米的聚合物溶液颗粒的含水乳液的细碎力的作用。没有确定或暗示该专利的聚合物是减阻聚合物。

用于某些聚合物材料在相容性液体载体中基本上以分子水平快速溶解或分散的技术描述于美国专利No.4,340,076中。将该聚合物材料在低温下细碎，并且然后优选仍然在低温下或低温附近将其引入到液体载体中。在低浓度下，所得的共混物或体系对于流动表现出减小的摩擦，而高浓度可用于固定液体载体和/或减小它的蒸汽压。

回顾前述现有专利可以理解，显著的资源被花费在用于容易地并且有效地将减阻剂输送入将使其摩擦或湍流减小的流体中的化学和物理技术上。这些现有方法仍然没有任何一个被证明是完全令人满意的。因此，如果可以开发出如下的减阻剂则将是所希望的：该减阻剂可迅速地溶于流动的烃(或其它流体)中、其可以将对用于制备和引入烃中的特殊设备的需求最小化或者消除、并且其可以被配制以含有远远大于10％的聚合物。如果DRA产品仅含有10％聚合物，则在基本上惰性(即，不充当减阻剂)的该材料的另外90％的运输、储存和传输中涉及到显著的成本。还将希望的是拥有一种在浆料配制之前不需要固体聚合物的低温研磨的制备颗粒状减阻剂的浆料的方法。

在多种材料的科学文献中已知使用高剪切材料加工设备例如均化器，但并不知道在粒度减小、阻力减少和分子量减小的上下文中将这些设备和工艺用于减阻材料例如聚合物。然而，Motier等的美国专利No.6,894,088涉及一种不需要低温或者常规研磨通过均化制备DRA浆料的方法。

发明概述

在一种非限制性形式中，提供了一种制备聚合物减阻剂(DRA)浆料的方法，其包括：将包含预先研磨的聚合物DRA和用于该聚合物DRA的至少一种液体-非溶剂的组分进料到高剪切材料加工设备中；并且然后在高压下将组分剪切以同时减小聚合物DRA的粒度、聚合物DRA的百分比阻力效率(percent drag efficiency)和分子量，以得到聚合物DRA浆料。