CN105504306A - 一种聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用 - Google Patents

一种聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，所述的聚醚类超支化聚合物中心为聚醚类结构，端基包含亲水的羟基和疏水的双键；所述的聚醚类超支化聚合物的数均分子量分布为2000～8000。聚醚类超支化聚合物作为破乳剂，促进了乳状液油水分离的速率，提高了聚醚类超支化聚合物的破乳效率，拓宽了聚醚类超支化聚合物的使用范围。

Description

一种聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用
技术领域
本发明涉及石油添加剂技术领域，具体涉及一种聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用。
背景技术
1988年，Kim和Webster(JournaloftheAmericanChemicalSociety,1990,112:4592-4593.)共同提出了超支化聚合物(hyperbranchedpolymers)这个名词，用以限定那些结构不同于树枝状聚合物(dendrimers)的聚合物。超支化聚合物与树枝状聚合物相似，是一类高度支化、具有3D和拓扑结构的大分子物质，高度支化的结构赋予其优良的分散效果、低粘度以及高流变性等独特的性能，末端含有丰富的官能团为实现功能化提供良好条件，因此它成为高分子领域研究热点之一，并已在生物医药、石油化工、超分子自组装、催化剂和传感器等领域实现应用并取得良好效果。
近年来，超支化聚合物在超分子领域中的应用吸引了人们的研究兴趣，其中超支化聚缩水甘油是研究得较为成熟的一类聚醚类聚合物；1999年Sunder等人(Macromolecules,1999,32:4240-4246.)通过阴离子聚合法得到超支化聚缩水甘油(HPG)，并将它与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行酯交换合成了端基含有双键的双亲性HPG-MA，但是并未公开将双亲性HPG-MA运用于破乳剂。
近年来，国家对环境保护越来越重视，污水处理显得尤为重要。随着大部分油田开发已经进入高含水期，油田污水多以乳状液的形式被采出。这给原油的开采、集输和加工过程带来诸多不便，而破乳剂的合成及应用对油田采出液的处理或者污水处理起到很好的作用。破乳剂的种类繁多，主要包含阴离子型、阳离子型、非离子型破乳剂等；而非离子破乳剂因其具有不受电解质影响、破乳效果好的特点受到广泛关注。
中国发明专利(CN102333576A)公开一种非树枝状的高官能度超支化聚酯和聚碳酸酯作为破乳剂用于分离原油乳液的用途，所述非树枝状的高官能度超支化聚酯和聚碳酸酯可通过以下组分的反应获得：至少一种脂族、脂环族、芳脂族或芳族二羧酸或它们的衍生物，或有机聚碳酸酯，和至少一种x元的脂族、脂环族、芳脂族或芳族醇，其具有多于两个羟基，其中x是大于2的数，和至少一种具有平均1-40个亚烷基氧单元的饱和或不饱和C2-C30脂肪酸酰胺的脂肪酸酰胺烷氧基化物，但是上述非树枝状的高官能度超支化聚酯和聚碳酸酯的组成组分较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其中，所述的聚醚类超支化聚合物中心为聚醚类结构，端基包含亲水的羟基和疏水的双键；所述的聚醚类超支化聚合物的数均分子量分布为2000～8000。
由于聚醚类超支化聚合物的端基既包含亲水的羟基，也包含疏水的双键，具有双亲性，能够显著降低油水界面张力，促进了乳状液油水分离的速率。聚醚类超支化聚合物(HPG-MA)的结构示意式如下(需要说明的是，由于超支化结构多变且复杂，如下所示的结构仅为示例)：
作为优选，所述的聚醚类超支化聚合物通过超支化聚缩水甘油与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行酯交换反应制备得到；所述的超支化聚缩水甘油由缩水甘油经阴离子聚合制得。
作为优选，聚醚类超支化聚合物的制备方法，可以参考2006年Oudshoorna等(Biomaterials,2006,27:5471-5479.)公开的制备方法。
作为优选，所述的超支化聚缩水甘油的支化度为20～30％。支化度小，亲水性强，亲油性不好，降低界面张力的能力较弱；支化度高，亲油性强，亲水性弱，在水中溶解度越来越小，已经不能在水包油型乳状液中应用，并且降低界面张力的能力也不是很好。
作为优选，将所述的聚醚类超支化聚合物分散到水包油型乳状液中进行破乳。
作为优选，所述的破乳的温度为30～60℃，沉降时间为10～40min。上述的破乳温度下，促进聚醚类超支化聚合物的破乳速率。
作为优选，所述的聚醚类超支化聚合物在水包油型乳状液中的添加量为500～2000mg/L。
作为优选，所述的水包油型乳状液中的油相为模拟油或实际油。
作为优选，所述的模拟油为十氢萘或正十四烷；所述的实际油为煤油、柴油或汽油。
作为优选，所述的水包油型乳状液中的水相的矿化度为0～10000mg/L，其中水相中NaCl和CaCl2的质量比为0.9～1.1。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：由于聚醚类超支化聚合物(HPG-MA)的端基既包含亲水的羟基，也包含疏水的双键，能够显著降低油水界面张力，当HPG-MA添加到水包油型乳状液后促进了乳状液油水分离的速率，提高了HPG-MA的破乳效率，拓宽了超支化聚合物HPG-MA的使用范围。
具体实施方式
以下应用例可以使本专业人员更全面理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
除油效率是通过紫外分光光度计测量计算得到，在一定温度时加入破乳剂的浓度与未加破乳剂的浓度的差值除以未加破乳剂的浓度得到除油效率。
聚醚类超支化聚合物的制备
取5g超支化聚缩水甘油，溶解分散于适量DMSO中(通常情况下VDMSO:mHPG＝9)，添加1g催化剂4-二甲基氨基吡啶，在氮气保护下，逐滴加入50mL的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，室温下剧烈搅拌反应5h后，将产物倾入100mL乙醚中搅拌20min，可观察到淡黄色液体沉于下层，重复两次后弃去上层乙醚，得到黏稠的液体，旋蒸除去乙醚后得到的淡黄色液体即为HPG-MA。
应用例1
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以1500mg/L的浓度搅拌溶解于以十氢萘为油相，矿化度为2500mg/L的水包油型乳状液。在30℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由1％分别提高至39％、47％、61％和71％。
应用例2
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以1500mg/L的浓度搅拌溶解于以正十四烷为油相，矿化度为2500mg/L的水包油型乳状液。在30℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由1％分别提高至40％、48％、61％和69％。
应用例3
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以1500mg/L的浓度搅拌溶解于以正十四烷为油相，矿化度为10000mg/L的水包油型乳状液。在30℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由1％分别提高至39％、48％、60％和69％。
应用例4
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以1000mg/L的浓度搅拌溶解于以十氢萘为油相，矿化度为0mg/L的水包油型乳状液。在45℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由3％分别提高至44％、55％、64％和72％。
应用例5
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以1000mg/L的浓度搅拌溶解于以十氢萘为油相，矿化度为2500mg/L的水包油型乳状液。在45℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由3％分别提高至44％、54％、63％和70％。
应用例6
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以1000mg/L的浓度搅拌溶解于以正十四烷为油相，矿化度为2500mg/L的水包油型乳状液。在45℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由3％分别提高至45％、53％、62％和69％。
应用例7
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以500mg/L的浓度搅拌溶解于以十氢萘为油相，矿化度为5000mg/L的水包油型乳状液。在60℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由7％分别提高至40％、58％、70％和74％。
应用例8
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以500mg/L的浓度搅拌溶解于以十氢萘为油相，矿化度为7500mg/L的水包油型乳状液。在60℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由7％分别提高至39％、57％、69％和75％。
应用例9
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以500mg/L的浓度搅拌溶解于以正十四烷为油相，矿化度为7500mg/L的水包油型乳状液。在60℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由7％分别提高至40％、55％、68％和76％。
应用例10
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以2000mg/L的浓度搅拌溶解于以十氢萘为油相，矿化度为0mg/L的水包油型乳状液。在60℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由7％分别提高至60％、74％、82％和86％。
应用例11
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以2000mg/L的浓度搅拌溶解于以正十四烷为油相，矿化度为0mg/L的水包油型乳状液。在60℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由7％分别提高至60％、73％、79％和85％。
应用例12
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以2000mg/L的浓度搅拌溶解于以正十四烷为油相，矿化度为5000mg/L的水包油型乳状液。在60℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由7％分别提高至59％、71％、78％和86％。
应用例13
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以2000mg/L的浓度搅拌溶解于以航空煤油为油相，矿化度为0mg/L的水包油型乳状液。在60℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由7％分别提高至59％、73％、79％和85％。
应用例14
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以2000mg/L的浓度搅拌溶解于以柴油为油相，矿化度为0mg/L的水包油型乳状液。在60℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由7％分别提高至60％、75％、82％和86％。
应用例15
称取HPG-MA(数均分子量分布为2000～8000)，以2000mg/L的浓度搅拌溶解于以汽油为油相，矿化度为0mg/L的水包油型乳状液。在60℃下分别测沉降时间为10、20、30和40min时的除油效率。结果表明，HPG-MA在这些沉降时间下的除油效率由7％分别提高至63％、77％、83％和88％。
以上对本发明做了示例性的描述，值得说明的是，在不脱离本发明核心的情况下，任何简单的变形、修改(包括沉降时间、破乳温度与乳状液油相的种类等)或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其特征在于，所述的聚醚类超支化聚合物中心为聚醚类结构，端基包含亲水的羟基和疏水的双键；所述的聚醚类超支化聚合物的数均分子量分布为2000～8000。
2.根据权利要求1所述的聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其特征在于，所述的聚醚类超支化聚合物通过超支化聚缩水甘油与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行酯交换反应制备得到；所述的超支化聚缩水甘油由缩水甘油经阴离子聚合制得。
3.根据权利要求2所述的聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其特征在于，所述的超支化聚缩水甘油的支化度为20～30％。
4.根据权利要求1或3所述的聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其特征在于，将所述的聚醚类超支化聚合物分散到水包油型乳状液中进行破乳。
5.根据权利要求4所述的聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其特征在于，所述的破乳的温度为30～60℃，沉降时间为10～40min。
6.根据权利要求5所述的聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其特征在于，所述的聚醚类超支化聚合物在水包油型乳状液中的添加量为500～2000mg/L。
7.根据权利要求4所述的聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其特征在于，所述的水包油型乳状液中的油相为模拟油或实际油。
8.根据权利要求7所述的聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其特征在于，所述的模拟油为十氢萘或正十四烷；所述的实际油为煤油、柴油或汽油。
9.根据权利要求7或8所述的聚醚类超支化聚合物作为破乳剂的应用，其特征在于，所述的水包油型乳状液中的水相的矿化度为0～10000mg/L，其中水相中NaCl和CaCl2的质量比为0.9～1.1。
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