CN114736504B - 一种溶解高聚物减阻粉末的方法 - Google Patents
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Abstract
一种溶解高聚物减阻粉末的方法，根据所需减阻液浓度及质量，取相应量将制备的高聚物固体减阻粉末置于特定量的纯净水中，使柠檬酸、碳酸氢钠和水反应生成二氧化碳气泡。该二氧化碳气泡会使高聚物固体减阻粉末中的聚氧化乙烯粉末在水中快速充分扩散，溶解成为所需浓度的高聚物溶液，且无无鱼眼结块，无需搅拌，克服了机械搅拌破坏、反应过程复杂、溶解时间长的问题，将聚氧化乙烯溶液制备速度提高10倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及水下减阻领域，具体是一种溶解高聚物减阻粉末的方法。
背景技术
水下航行器阻力以摩擦阻力为主，如何减小这类摩擦阻力吸引了众多研究者的目光。高聚物减阻技术就是通过在水中或油中加入特定的分子量在百万级别的高聚物，由于高聚物的粘弹性作用，抑制了湍流的脉动，最终产生减阻效果。常见的具有减阻效果的高聚物有聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺，哈尔滨建筑工程大学水力学教研室通过实验研究，发现这两种高聚物在圆管中的减阻率最高分别可达72％、73％。但是由于其高分子特性，这种高聚物在溶解时需要耗费大量时间，溶解不当会形成鱼眼等结构因而无法达到预期减阻效果，在一些需要高聚物溶液快速配置的场合受到限制，因此研究快速充分溶解的方法变得尤为重要。
目前的高聚物减阻剂溶解方式一般为配制机械搅拌或利用化学方法进行配置。
在公开号为CN112316794A的发明创造中公开了一种聚丙烯酰胺聚合物分散装置及溶解系统，系统主要包括聚丙烯酰胺输送管道、压缩空气输入管道、稀释水通道、溶解槽。通过向聚丙烯酰胺输送管道中通入压缩空气，加快聚丙烯酰胺药品输送至溶解槽，通过溶解槽的搅拌实现聚丙烯酰胺的溶解。这种方法一定程度上加快了原材料的快速输送，但是机械搅拌的方法依然需要较长的时间，且搅拌时剪切速率过大会破坏聚丙烯酰胺的分子结构，降低减阻效果。
在公开号为CN107698708A的发明创造中公开了一种耐盐速溶减阻剂的制备方法，通过多种化学原料在特定的环境下经过一系列反应生成耐盐的减阻剂，但是其反应过程复杂，反应环境要求高，反应时间长达5-6h不满足即配即用的场景要求。
在公开号为利CN109173917A发明创造中公开了一种高聚物浓溶液快速均匀稀释装置，主要由存储室、混合段、弯管段组成，存储室输出定量的高聚物浓溶液在混合段与水混合，稀释成所需浓度的高聚物溶液经弯管段进一步混合后输出。但高聚物溶液相对粉末体积大质量重，存储及携带量受设备限制不易用于移动设备上。
综上所述，高聚物溶液现有的溶解办法存在机械搅拌破坏、反应过程复杂、溶解时间长、便携性差等问题。
发明内容
为克服现有技术中存在的高聚物溶解存在机械搅拌破坏、反应过程复杂、溶解时间长和便携性差的不足，本发明提出了一种溶解高聚物减阻粉末的方法。
本发明的具体过程是：
步骤1，配制高聚物固体减阻粉末：
所述高聚物固体减阻粉末由柠檬酸粉末、碳酸氢钠粉末和聚氧化乙烯粉末组成。以所述柠檬酸粉末和碳酸氢钠粉末作为分散剂，该柠檬酸粉末与碳酸氢钠粉末的质量比为16：7。所述聚氧化乙烯粉末与分散剂的质量比为1：23～69。
所述柠檬酸的粒径≤50目；所述碳酸氢钠粒径≤0.5mm；所述聚氧化乙烯粉末粒径≤50目。
按所述质量比称量柠檬酸粉末、碳酸氢钠粉末和聚氧化乙烯粉末，并置于混合机中，混合均匀，得到高聚物固体减阻粉末，储存备用。
步骤2，溶解高聚物固体减阻粉末：
将常温的纯净水置于容器中。将得到的高聚物固体减阻粉末加入纯净水中。利用搅拌器搅拌搅拌，使所述高聚物固体减阻粉末充分溶解在该纯净水中；得到含有100ppm的聚氧化乙烯的高聚物固体减阻剂。
所述纯净水的用量为所述混合粉末中聚氧化乙烯粉末含量的1000～20000倍。
所述搅拌器转速为100～200r/min,搅拌时间为1min～2min。
步骤3，储存：
将得到的高聚物固体减阻剂置于密闭容器中密封保存备用。
本发明根据所需减阻液浓度及质量，取相应量将制备的高聚物固体减阻粉末置于特定量的纯净水中，使柠檬酸、碳酸氢钠和水反应生成二氧化碳气泡。该二氧化碳气泡会使高聚物固体减阻粉末中的聚氧化乙烯粉末在水中快速充分扩散，溶解成为所需浓度的高聚物溶液，且无副产物，无需其他工艺处理。
本发明中配制的高聚物减阻粉末适于在干燥环境下进行储存，配置高聚物溶液时即取即用。
与现有技术相比较，本发明取得的有益效果是：
本发明提出的一种高聚物减阻剂快速溶解方法，由柠檬酸、碳酸氢钠、聚氧化乙烯粉末组成，配置所需浓度减阻液时，仅需将制好的高聚物混合粉末置于水中，柠檬酸和碳酸氢钠反应生成大量细密气泡，聚氧化乙烯粉末随产生的气泡扩散，同时无鱼眼结块等情况，无需搅拌。克服了机械搅拌破坏、反应过程复杂、溶解时间长的问题，相比于聚氧化乙烯粉末直接溶解于水中直至无结块，如图1所示。本发明可将聚氧化乙烯溶液制备速度提高10倍以上。
固体高聚物减阻剂可在干燥环境下进行储存，相比于高聚物减阻浓溶液，质量更小，体积更小，方便携带且溶解所需配套设备简化，成本更低。解决了便携性差的问题。
附图说明
图1为利用本发明涉及的方法制得的无结块的高聚物减阻溶液。
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
本发明是一种用于配置100ppm浓度聚氧化乙烯溶液的高聚物固体减阻剂时，用于溶解聚氧化乙烯粉末的方法。本发明通过8个实施例具体说明其制备过程。
本发明的具体过程是：
步骤1，配制高聚物固体减阻粉末：
所述高聚物固体减阻粉末由柠檬酸粉末、碳酸氢钠粉末和聚氧化乙烯粉末组成。以所述柠檬酸粉末和碳酸氢钠粉末作为分散剂，该柠檬酸粉末与碳酸氢钠粉末的质量比为16：7。所述聚氧化乙烯粉末与分散剂的质量比为1：23～69。
所述柠檬酸的粒径≤50目；所述碳酸氢钠粒径≤0.5mm；所述聚氧化乙烯粉末粒径≤50目。
按所述质量比称量柠檬酸粉末、碳酸氢钠粉末和聚氧化乙烯粉末，并置于混合机中，混合均匀，得到高聚物固体减阻粉末，储存备用。
步骤2，溶解高聚物固体减阻粉末：
将常温的纯净水置于容器中。将得到的高聚物固体减阻粉末加入纯净水中。利用搅拌器搅拌搅拌，使所述高聚物固体减阻粉末充分溶解在该纯净水中；得到含有100ppm的聚氧化乙烯的高聚物固体减阻剂。
所述纯净水的用量为所述混合粉末中聚氧化乙烯粉末含量的1000～20000倍。
所述搅拌器转速为100～200r/min,搅拌时间为1min～2min。
步骤3，储存：
将得到的高聚物固体减阻剂置于密闭容器中密封保存备用。
表1各实施例中的参数
Claims (2)
1.一种溶解高聚物减阻粉末的方法，其特征在于，具体过程是：
步骤1,配制高聚物固体减阻粉末：
所述高聚物固体减阻粉末由柠檬酸粉末、碳酸氢钠粉末和聚氧化乙烯粉末组成；以所述柠檬酸粉末和碳酸氢钠粉末作为分散剂，该柠檬酸粉末与碳酸氢钠粉末的质量比为16:7；所述聚氧化乙烯粉末与分散剂的质量比为1:23～69；所述柠檬酸的粒径≤50目；所述碳酸氢钠粒径≤0.5mm；所述聚氧化乙烯粉末粒径≤50目；
按所述质量比称量柠檬酸粉末、碳酸氢钠粉末和聚氧化乙烯粉末，并置于混合机中，混合均匀，得到高聚物固体减阻粉末，储存备用；
步骤2,溶解高聚物固体减阻粉末：
将常温的纯净水置于容器中；将得到的高聚物固体减阻粉末加入纯净水中；利用搅拌器搅拌搅拌，使所述高聚物固体减阻粉末充分溶解在该纯净水中；得到含有100ppm的聚氧化乙烯的高聚物固体减阻剂；所述搅拌器转速为100～200r/min,搅拌时间为1min～2min；
步骤3,储存：
将得到的高聚物固体减阻剂置于密闭容器中密封保存备用。
2.如权利要求1所述溶解高聚物减阻粉末的方法，其特征在于，所述纯净水的用量为混合粉末中聚氧化乙烯粉末含量的1000～20000倍。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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