本發(fā)明是應(yīng)用于油品管道減阻輸送技術(shù)中的一種插層復(fù)合油品減阻劑的制備方法，涉及有機大分子化合物和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
管道運輸具有建設(shè)速度快、投資省、占地少、能耗低、不污染環(huán)境、受地理及氣象條件限制少等優(yōu)點，因此，世界各地生產(chǎn)的絕大多數(shù)石油和天然氣都是通過管道進(jìn)行運輸?shù)?。在石油勘探過程中，精確預(yù)測石油的儲量是一件十分困難的事，即使將來有能力準(zhǔn)確測定油田的儲量，油田還存在開發(fā)期、盛產(chǎn)期和遞減期等不同時期，石油輸出量在不斷變化。另外，各個國家和地區(qū)對石油產(chǎn)品的需求也因經(jīng)濟發(fā)展而有所變化。這些都要求管道輸送能力具有一定的彈性。目前，國際上調(diào)節(jié)管道輸量、保證管道運輸安全最先進(jìn)的辦法是使用減阻劑。石油輸送管道采用的減阻劑為油溶性超高分子量線型聚合物。具體來講，目前工業(yè)應(yīng)用中的高分子聚合物類減阻劑全部為相對分子質(zhì)量達(dá)500萬以上的聚α-烯烴。聚α-烯烴的添加量一般為5～30ppm。添加減阻劑以后，管道阻力可降低20～50％，輸量可增加30％～40％。CN101037507A公開了一種多功能減阻聚合物懸浮液的制備方法，CN102329401A公開了一種聚合物基微觀復(fù)合油品減阻聚合物的制備方法，但因制備方法尚有欠缺，易使高分子聚合物的分子鏈斷裂，降低減阻效果。但目前分子量達(dá)到數(shù)百萬的高分子聚合物極易因分子鏈的斷裂使其分子量減小而失去減阻功能—即剪切降解，并且這類降解屬性是永久性、不可逆的，所以油品流經(jīng)高剪切環(huán)境(如層流邊界層、泵、彎頭等速度梯度較大或湍流波動較大的環(huán)境)后，需再補充減阻劑以維持相應(yīng)的減阻效果。從技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)需求的角度，如何進(jìn)一步提高減阻效果，增強減阻劑的抗剪切性能，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種基于聚合物單體在納米插層無機材料的片層間進(jìn)行的原位聚合、其產(chǎn)物具有優(yōu)秀的抗剪切能力、減阻性能良好的插層復(fù)合油品減阻劑的制備方法。插層復(fù)合油品減阻劑是一種以層狀硅酸鹽為主體、在界面相容劑存在的條件下、以Ziegler-Natta催化劑作為引發(fā)體系、α-烯烴單體在硅酸鹽的片層結(jié)構(gòu)上進(jìn)行原位聚合的聚合產(chǎn)物；其中α-烯烴單體與層狀硅酸鹽的質(zhì)量比為20:1～25:1；α-烯烴單體與界面相容劑的質(zhì)量比為100:1；α-烯烴單體與Ziegler-Natta催化劑的質(zhì)量比為1000:1～1000:8；所述層狀硅酸鹽選用鈉基有機蒙脫土；所述界面相容劑為相對分子質(zhì)量達(dá)五百萬的聚α-烯烴與馬來酸酐(順丁烯二酸酐)的接枝共聚物；所述Ziegler-Natta催化劑，其中主催化劑選用TiCl3，助催化劑選用烷基鋁(AlR3)；所述α-烯烴單體是碳數(shù)為6～20的α-烯烴；所述α-烯烴單體需選用孔徑為1nm的多孔硅鋁酸鹽作為分子篩，將α-烯烴單體通過此分子篩填料的吸附柱進(jìn)行吸附處理進(jìn)行提純。插層復(fù)合油品減阻劑的制備方法為：第一步：將高粘性的塊狀高級聚α-烯烴在-130℃下粉碎，加入質(zhì)量為聚α-烯烴20％-30％的分散劑，篩分出60～80目顆粒，將此顆粒冷藏于-30℃下備用；第二步：將高級聚α-烯烴顆粒按質(zhì)量比1:9～1:15的比例溶于正庚烷，以100r/min～150r/min的速率攪拌10～20個小時，使其完全溶解；第三步：將馬來酸酐固體顆粒加入至高級聚α-烯烴的正庚烷溶液中，所述高級聚α-烯烴的正庚烷溶液為所述高級聚α-烯烴顆粒溶于所述正庚烷后形成的溶液，所述高級聚α-烯烴的正庚烷溶液與所述馬來酸酐固體顆粒的質(zhì)量比100:1～100:3，超聲處理10～30min，繼續(xù)在60～80℃下反應(yīng)3h，得到接枝酸酐的聚α-烯烴，即相容劑溶液，在40～50℃下敞口10d～30d使正庚烷揮發(fā)，得到的固體采用無水乙醇洗滌，得到純凈的接枝酸酐的聚α-烯烴固體；第四步：將鈉基蒙脫土(Na-MMT)按質(zhì)量比1:4～1:7分散于去離子水中，室溫攪拌10～30min使其完全分散，用0.1～0.3mol/L的Na2CO3水溶液調(diào)節(jié)pH值至9～11，攪拌1～3h后靜置12～24h；升溫至75℃，30min內(nèi)將質(zhì)量數(shù)為鈉基蒙脫土10％的CTAB分5次加入，每次加入CTAB總量的五分之一，在每次滴加CTAB的同時，滴加質(zhì)量數(shù)為CTAB20％的助插層劑；恒溫3～5h后得到分散均勻的蒙脫土插層改性納米漿料；將蒙脫土插層改性納米漿料進(jìn)行離心分離或蒸餾蒸去液體，用50％的乙醇溶液和異丙醇反復(fù)洗滌數(shù)次至洗滌液中不含Br-離子為止(加入0.1mol/l的AgNO3不產(chǎn)生黃色沉淀)，105～120℃干燥24～48h，研磨過200～400目篩，得到有機蒙脫土(O-MMT)粉體；第五步：選用孔徑為1～5nm的多孔硅鋁酸鹽作為分子篩，將粗料罐中的α-烯烴單體以較低流速通過此分子篩填料的吸附柱進(jìn)行吸附處理，處理后的原料進(jìn)入專門的儲罐；采用多個吸附柱串聯(lián)的方式，調(diào)節(jié)氮氣給壓來確定流速的大?。皇褂脷庀嗌V測其純度，使α-烯烴單體中的雜質(zhì)含量小于1g/t；第六步：將提純后的α-烯烴單體冷卻至-30～35℃后與助催化劑AlR3(液態(tài))加入反應(yīng)容器中，同時加入質(zhì)量數(shù)為單體質(zhì)量數(shù)5％的有機蒙脫土粉體、質(zhì)量數(shù)為有機蒙脫土質(zhì)量數(shù)2％～5％的偶聯(lián)劑和質(zhì)量數(shù)為單體質(zhì)量數(shù)1％的接枝酸酐的聚α-烯烴固體，然后加入質(zhì)量數(shù)為AlR3質(zhì)量數(shù)3倍的主催化劑TiCl3，搖動容器使其混合均勻；隔絕空氣下放入-30～40℃超低溫水浴反應(yīng)3～7d；在40～50℃下敞口10d～30d使正庚烷揮發(fā)，得到的固體即為插層復(fù)合油品減阻劑，所述高級聚α-烯烴為相對分子質(zhì)量達(dá)五百萬的聚α-烯烴。所述助插層劑選用異丙醇；所述分散劑是硬脂酸鈣或EBS，用量為聚α-烯烴顆粒的5％-10％；所述偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑；所述超低溫水浴由乙二醇和水按3:1的比例配制而成。本發(fā)明所依據(jù)的原理：插層復(fù)合技術(shù)是制備高性能聚合物基納米復(fù)合材料的一種重要方法，也是當(dāng)前材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。插層聚合法是指先將單體分散插層進(jìn)入層狀硅酸鹽(LS)片層中，然后原位聚合，利用聚合時放出的熱，克服硅酸鹽片層間的庫侖力，使其剝離，從而使硅酸鹽片層與聚合物基體以化學(xué)鍵的方式相復(fù)合。它可以很好的將無機填料的剛性、尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、加工性、介電性結(jié)合起來，獲得性能優(yōu)異的復(fù)合材料。采用聚α-烯烴單體在層狀硅酸鹽片層間原位聚合生成插層復(fù)合油品減阻劑，使無機材料和有機材料產(chǎn)生協(xié)同作用，利用納米粒子提高有機分子鏈的剛性，促進(jìn)有機分子鏈的伸展；利用有機分子增強復(fù)合材料的韌性，實現(xiàn)復(fù)合油品減阻劑的減阻和抗剪切特性的同步提高。本發(fā)明的插層復(fù)合油品減阻劑制備方法過程簡單、減阻效果好，并具備一定的抗剪切性能。具體實施方式實施例1.相容劑的配制取2.58g聚α-烯烴，溶于入23.22g正庚烷，超聲處理30min，加入0.26g馬來酸酐，繼續(xù)超聲處理10～30min，得到接枝酸酐的聚α烯烴，80℃反應(yīng)3h，即相容劑溶液。在40℃下敞口20d使正庚烷揮發(fā)，得到的固體采用無水乙醇洗滌，得到純凈的接枝酸酐的聚α-烯烴固體。蒙脫土的有機化改性在500mL四口燒瓶中將10g的Na-MMT分散在100g水中，室溫攪拌30min，超聲分散1h后，用Na2CO3調(diào)節(jié)pH值9～11，磁力攪拌4h后過夜靜置，得到蒙脫土懸浮液；升溫至75℃，30min內(nèi)分五次緩慢滴加3ml的CTAB溶液，并滴加2～5ml的助插層劑異丙醇，恒定溫度反應(yīng)3h后可得到分散均勻的蒙脫土插層改性納米漿料。將蒙脫土插層改性納米漿料進(jìn)行離心分離或蒸餾蒸去液體，用50％的乙醇溶液和50℃左右的異丙醇反復(fù)洗滌數(shù)次至洗滌液中不含Br-離子為止(加入0.1mol/l的AgNO3不產(chǎn)生黃色沉淀)，105℃干燥24h，研磨過200目篩，得到有機蒙脫土(O-MMT)粉體。單體的提純選用孔徑為1nm的多孔硅鋁酸鹽作為分子篩，將粗料罐中的α-烯烴單體以較低流速通過此分子篩填料的吸附柱進(jìn)行吸附處理，處理后的原料進(jìn)入專門的儲罐。采用多個吸附柱串聯(lián)的方式，調(diào)節(jié)氮氣給壓來確定流速的大小。使用氣相色譜測其純度，使α-烯烴單體中的雜質(zhì)含量小于1g/t；聚合反應(yīng)將提純后的2.67gα-烯烴單體冷卻至-30℃后與0.01g助催化劑AlR3(液態(tài))加入反應(yīng)容器中，同時加入0.14g有機蒙脫土粉體、0.07g偶聯(lián)劑KH-550和0.03g聚α-烯烴固體，然后加入0.03g主催化劑TiCl3，搖動容器使其混合均勻。隔絕空氣下放入-30℃超低溫水浴反應(yīng)3d。得到的固體產(chǎn)物即為插層復(fù)合油品減阻劑。經(jīng)油品減阻劑環(huán)道測試系統(tǒng)，減阻劑濃度為25ppm時，測得減阻率為37.82％，經(jīng)一次過泵剪切后，減阻率維持在16.31％。實施例2.相容劑的配制同實施例1。蒙脫土的有機化改性將一定量的鈉蒙脫土在水中高速攪拌1h后靜置12h形成蒙脫土的水分散液，再將一定量的烷基胺鹽和濃鹽酸(磷酸)在80℃水中調(diào)整攪拌形成均勻質(zhì)子化溶液。將其逐滴加入蒙脫土的水分散液中，且使這種混合液在80℃下高速攪拌1.5h后在室溫下過濾，然后用蒸餾水重復(fù)洗滌降低Cl-或Br-的濃度，并用0.1mol/lAgNO3的溶液檢驗濾液至無白色沉淀為止。所得的產(chǎn)品要在80℃下真空干燥至恒量，然后用球磨機粉碎。所得的產(chǎn)物為有機蒙脫土。單體的提純同實施例1.聚合反應(yīng)將提純后的2.63gα-烯烴單體冷卻至-30℃后與0.005g助催化劑AlR3(液態(tài))加入反應(yīng)容器中，同時加入0.09g有機蒙脫土粉體、0.07g偶聯(lián)劑KH-560：KH-560為3:1的復(fù)配溶液和0.02g聚α-烯烴固體，然后加入0.015g主催化劑TiCl3，搖動容器使其混合均勻。隔絕空氣下放入-30℃超低溫水浴反應(yīng)4d。得到的固體產(chǎn)物即為插層復(fù)合油品減阻劑。經(jīng)油品減阻劑環(huán)道測試系統(tǒng)，減阻劑濃度為25ppm時,測得減阻率為38.96％，經(jīng)一次過泵剪切后，減阻率維持在17.88％。本例合成過程簡單，減阻效果好，抗剪切性能優(yōu)良。