[发明专利]一种用于火箭煤油管输的抗剪切型高聚物减阻剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种减阻剂应用技术领域，特别涉及用于提高火箭煤油管路输送性能的高聚物减阻剂。

背景技术

120吨液氧/煤油发动机是我国新一代运载火箭的主动力之一，推举了我国长征七号、长征六号运载火箭的成功首飞。“十三五”期间，我国将继续提升液氧/煤油发动机性能。但在液氧/煤油发动机性能提升的同时，带来了高速流动管路阻力大，导致泵后负载大的问题，尤其是煤油泵后管路改为泵后摆布局后，管路阻力大幅增加，给发动机整体参数平衡带来了新的难度。

工业中很多在流动的流体中加入某些特定的化学试剂，来降低流体流动阻力。用于降低流体流动阻力的化学试剂通常被称为减阻剂，一般分为纤维素、表面活性剂和高分子聚合物三类。目前为止，实际应用的减阻剂以高分子聚合物为主。高分子聚合物的减阻现象由B.A.Toms于1948年在第一届国际流变学会上提出，到了60年代高分子减阻剂的研究已取得了很大的进展。1979年，美国Conoco公司研制的减阻剂已经得到了工业生产应用。随着进一步的研究发现，高分子减阻剂的减阻效果与其相对分子质量的大小成正比，而高分子聚合物的相对分子质量越大，对剪切力的敏感程度越高，抗剪切的稳定性越差，这是超高相对分子质量烯烃类聚合物存在的最大的不足。因此，目前国内外减阻剂研究应用仅限于原油与成品油的管道长距离低流速输送，将减阻剂应用于高流速输送系统尚未有相关资料报道。

本发明针对火箭煤油体系管输的高流速特点，有针对性地开发一种用于火箭煤油管输的抗剪切型高聚物减阻剂。

发明内容：

本发明的目的是针对背景技术中存在的现用减阻剂在高流速条件下易剪切降解的问题，而提供一种用于火箭煤油管输的抗剪切型高聚物减阻剂。

本发明解决其问题可以通过如下技术方案来达到：

(1)将高聚物按质量比1∶4～1∶10加入溶剂中，控制温度15～40℃、搅拌速度100～300r/min，搅拌12～24h，形成均相体系。

(2)依次准确称取高聚物质量的(0.1～2)％量的无机粒子、无机粒子质量的(1～5)％量的偶联剂，加入(1)中，控制温度30～80℃、搅拌速度300～500r/min，搅拌溶解1 ～3h。

(3)准确称取高聚物质量的(1～5)％量的表面活性剂，加入(2)中，控制温度30～80℃、搅拌速度300～500r/min，搅拌0.5～2h形成稳定体系，即得抗剪切型高聚物减阻剂体系。

(4)按照与火箭煤油质量比1∶9999～1∶999将(3)加入到火箭煤油中，控制温度25℃、搅拌速度150r/min，搅拌时间20min，形成含(0.01～0.1)％减阻剂的火箭煤油溶液。

(5)在恒温恒压下(温度25～250℃，压力为10～25Mpa)，采用泵或高压气体挤压作为流动动力，将上述含减阻剂的火箭煤油溶液输送至管路中，测定火箭煤油加入减阻剂前后管路两端的压降差。

减阻性能采用减阻率进行定量评价，按下式计算减阻剂的减阻率：

式中：D_R-减阻率；ΔP₀-基础条件下管端摩阻压降；ΔP₁-减阻条件下管端摩阻压降。

本发明将高聚物进行改性制得的抗剪切型高聚物减阻剂，有益效果体现在：

(1)利用小分子溶剂与大分子高聚物之间的作用，使减阻剂分子在火箭煤油中伸展程度和柔韧性增强，避免采用低温粉碎的溶解方法而造成高聚物的剪切降解，影响其减阻效果。

(2)无机粉体与高聚物结合产生协同效应，提高高聚物分子链的刚性，实现高聚物减阻剂抗剪切特性的提高；表面活性剂与高聚物之间相互作用，通过胶束可逆变化和分子缠绕作用，增强高聚物分子链的刚性，实现高聚物减阻剂抗剪切特性的进一步提高。

(3)实现高聚物减阻剂对管路中高流速流体的减阻效能。

附图说明：

附图1[图1改性的高聚物减阻剂在火箭煤油中的减阻率随流动速度的变化特征曲线]是改性的高聚物减阻剂对管路中高流速火箭煤油的减阻效能，其中减阻剂为聚异丁烯、相对分子量85万、含量1000mg/kg，管路内径为4mm、管长为2m。

具体实施方式：

实施例1