Полимерная композиция для снижениягидродинамического сопротивленияводы

 

Союз Советских

Социалистически

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 111078 (22) 2671734/23-05 (53 3 . КЛ.. +»

+L .гк . л в ф, ф с присоединением заявки М

С 08 2. 33/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано. 23.02.81. Бюллетень М 7 (53) УДК678. 745 °. 842 (088. 8) Дата опубликования описания 2302,81

В. Н. Биличенко, Д. М. Демчук, Л. В. Го, --Усков, В. С. Раевский и Е. Т. Ускова, : е .>»»" (12) Авторы изобретения

1."

Киевский ордена Ленина государственный униф рсдщт. .2 им. Т. Г. Шевченко (72) Заявитель (54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ

ГИДРОДИНЛМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ВОДЫ изобретение относится к областям т ехни ки, использующим один из при нципов молекулярной (химической) гидробионики, а именно касается эффекта снижения гидродинамического сопротивления воды введением водорастворимых полимерных добавок (эффект

Томса) с регулируемым структурообразованием, что может быть применено в различных областях техники, связанных с использованием воды для увеличения скорости движения надводных и подводных судов и снижения уровня гидроакустических шумов при их движении (судостроение), в процессах бурения и заводнения скважин, особенно при вторичной и третичной добыче нефти (нефтедобываюцая промышленность), для .повышения производительности трубопроводов при перекачке ирригационной воды (мелиорация) а также эмульсий топлива и различных растворителей (химическая промышленность), в системе удаления и очистки сбросовых вод (санитарная техника,,водоочистка), для гидроструйного разрушения горных и подземных пород и при транспортировании дисперсных систем (горно, — газодобываюШая промышленность),для повышения дальнобойности струй воды в пожарном деле (техника противопожарной безопасности) и при распылении инсектицидов (сельское хозяйство) для уменьшения кавитации и снижения теплообмена в различных гидравлических системах.

Известна полимерная композиция для снижения гидродинамического сопротивления воды, которая содержит воду и гидродинамически активный полимерный агент. В качестве гидродинамически активного полимерного агента композиция содержит трехкомпонентную смесь: полипропиобетаина (ППБ) 0,013-0,04 вес.Ъ,полиакрилата натрия (ПАНa) 0,004-0,13 вес.о и хлорида натрия (22аСl) 1,0-5,0 вес.Ъ (.13.

Однако ППБ, синтезированный на основе полиметакриловой кислоты, не является химически комплементарным в отношении. TIANa - производного полиакриловой кислоты. Смесь этих гидродинамически неактивных (в отдельности) полимерных компонентов в отсутствие Na C2 — регулятора гетерополимерного комплексообразования гидродинамически неактивна даже в прес30 ной воде.

80î709

Полиакриламид . 0,00015-0,15

Модифицированный полиекриламид 0,00015-0,15

Вода. Остальное

В качестве модифицированного полиакриламида, используемого в композиции, берут аминометилированный, т. е. основной полиакриламнд и с другой стороны (противоположный по химической природе полимер) карбокснметилиминометилированный полимер (сополнмер) акриламида (КМ-IIAA).

В табл. 1 и 2 приведены экспериментальные результаты, касающився обоснования концентрационного диапазона предложенной модельной гидродинамнческн активной полимерной композиции

Таблица 1

Снижение гидродинамического сопротивления (СГС),%

3,9

0,00015

0 00015

3,4

0,00030

3,5

0,00030

3,7

0,01

0,14

3,8

0,10

0 05

3i1

0,15

3,0

0,15

Таблица 2

Состав композиции (остальное — вода) Кватернизованный полиакриламид,%

Полиакрнламид,%

4,0

0,00015

0,00015

0,00030

3,4

3,5

0 01

0,14

З,о

0,15

Z,8

0 15

4511

0,0015

0,0025

Кроме того, как двухкомпонентная (ППВ + ПАйа), так и трехкомпонентная смеси в качестве гидродинамически активного полимерного агента вообще не активны (не солестойкие) в солесодержащей воде. в присутствии

rlanHBaneHTHHx ионов металлов.

Целью изобретения является повышение гидродинамической эффективности и солестойкости.

Поставленная цель достигается тем, что композиция содержит в качестве активного полимерного агента врдорастворимую комплексообразуюцую смесь полиакриламида и комплементарного продукта его химического модифицирования при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Наименование полимеров

IIAA, % КМ-OAA i %

Снижение гидродинамического сопротивления,%

806 709 этой температуре в течение 7 ч, после чего охлаждают до комнатной температуры. Для квартернизации k 300 г полученного раствора аминометилированного полиакриламида добавляют раствор 1,8 г монохлорацетата натрия в 30 мл воды и доводят рН до 8,5 с помощью раствора гидроокиси натрия.

Смесь нагревают при 50 С и перемео шивании .s течение 7 ч, поддерживая кив рН на уровне 8,0-8,5. Затем вводят раствор 1,0 r метабисульфита калия в 10 мл воды и выдерживают реакционную смесь при 50 С в течение часа, после чего охлаждают до комнатной температуры.

Полученный таким образом стабилизированный водный раствор продукта кватернизации аминометилированного полиакриламида.используют в соответствующих количествах для при.готовления комплексообразующих смесей водйым раствором промлаленного полиакриламида.

В. Испытание гидродинамической эффективности полимерной композиции.

Исследуемые растворы заданной концентрации заливают в зазор ротационной установки с коаксиальными цилиндрами, внешний иэ которых является ротором (диаметр .цилиндров 100 и

170 мм) и испытывают при числах Рейнольдса до Re- 1,5 ° 10 . Сравнивают гидродинамическую активность полимерной композиции, содержащей различное,в том числе оптимальное, соотношение компонентов, с таковой для эквиконцентрированных растворов полиакриламида и продукта кватернизации аминометилированного полиакриламида.

Полученные результаты испытаний (R =

=1,2 10 ) приведены в табл. 3.

Таблица 3

Состав композиции (остальное вода) Кватернизированный полиак иламид Ъ

Полиакриламид,Ъ

Р

0,90015

4,0

0,00015

0,00030

3 4

3,5

0 01

0,14

0,15

3,0,2,8

45,1

0,15

0,0015

0,0025

0,0025

0,004

37,4

38,0

16|9

Оу0015

0,004

20,0

Из представленных данных следует что нижний и верхний концентрационные пределы для анализируемой полимерной композиции, включающей кислотно-модифицированный .полиакриламид, близки в качестве примера к заявленной композиции, содержащей основной (кватерниэованный аминометилированный) поли-. акрилайид.В этом же концентрационном интервале находятся экспериментальные данные для других водораствориьвис комплексообразующих смесей, состоящих из полиакриламида и комплементарного продукта его химического модифицироваиия, имеющего промежуточную полярность.

Пример 1. (A), Получение полимерной композиции. 15

Полимерную композицию получают смешением водных растворов. полимерных компонентов — полиакриламида и ква" тернизованного аминометилированного полиакриламида. Последний может быть Щ синтезирован известным способом .путем аминометилирования полиамида по реакции Манниха с последующей кватернизацией полученного продукта алкилирующим агентом, в частности. монохлорацетатом натрия. Синтез может быть осуществлЕн в эмульсии или с целью исключения эмульгатора, в водном растворе. Например, в реактор емкостью 2 л, содержащий раствор 110r З

7,6%-ного водного раствора (студня) промышленного полиакриламида (молекулярная .масса М=З ° 10 ) в 100 мл дистиллированной воды, добавляют при перемешивании раствор 5,7 r гидрохлорида диметиламина в 464 мл воды, а затем 6,1 мл 32,4Ъ-ного формалина и с помощью раствора соляной кислоты, доводят рН до 5,0 ° Реакционную смесь нагревают при постоянном перемешивании до 50 С и далее выдерживают при 4р

Снижение гидродинамического сопротивления, ф

806709

Формула изобретения

Составитель A. Переверзева

Редактор Н. Кончицкая Техред М.Ьедорнак Корректор И. Коста

Заказ 174/42 Тираж 541

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент.", r. ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы, концентра ции полимерных компонентов 0,00015 и 0 15 масс.Ъ следует считать практически предельными для проявления эффекта снижения гидродинамического сопротивления воды.

Гидродинамическая эффективность композиции с оптимальным соотношением компонентов (0,0025% полиакриламида + 0,00153 кватернизованного полиакриламида) выше,чем таковая для эквиконцентрированных растворов каждого иэ полимерных компонентов в. отдельности, в том числе полиакриламида (полимерного агента композицииизвестного состава)..

В. Испытание солестойкости поли- 15 мерной композиции.

В условиях, аналогичных описанным выше (пример п. Б), изучают, гидродинамическую эффективность 0,004Ú-ного раствора промышленного полиакриламида и композиции, содержащей 0,0025Ъ полиакриламида и 0,0015% продукта .кватернизации аминометилированного полиакриламида в присутствии 2Ъ-ной моРской соли. Снижение гидродинамического сопротивления равно 29,2 и

39,8Ъ соответственно (подверждается актом испытаний), что свидетельствует о повышенной солестойкости предлагаемой композиции.

Таким образом, предлагаемая полимерная композиция выгодно отличается от известной более высокими показателями гидродинамической эффективности и солестойкости, что достигается в результате комплексообразования водорастворимых полимерных компонентов как между собой, так и с поливалентными катионами солей жесткости воды. Наличие технически ценной комбинации свойств (улучшенные гидродинамическая активность и солестойкость. в сочетании с повышенной термостойкостью полимеров (акриламида) расширяет область практического ис; пользования изобретения.

Полимерная композиция для,снижения гидродинамического сопротивления воды, включающая воду и гидродинамически активный полимерный. агент, отличающаяся тем, что, с целью повышения гидродинамической эффективности и солестойкости, она содержит в качестве указанного агента водорастворимую комплексообраэующую смесь полиакриламида и комплементарного продукта его химического модифицирования при следующем соотношении компонентов масс.Ъ:

Поли акрил амид О, О О О 15-О, 15

Продукт химического модифицирования полиакриламида

Вода

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 529191, кл. С 08 L 25/00, 1975 (прототип).