(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ
И-зобретение относится к областям техники, использующим один из принципов молекулярной (химической) гидробионики, а именно касается эффекта снижения гидродинамического сопротивления воды введением водорастворимых полимернах 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 (нефтедобывающая про- . мышленность), 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, - газодобываюадая промьлшленность), 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
0 воду и гидродинамиче.ски активный полимерный агент. В качестве гидродинамически активного полимерного агента композиция содержит трехкомпонентную смесь: полипропиобетаина
5 (ППБ) 0,013-0,04 вес.%,полиакрилата натрия (ПАНа) 0,004-0,-13 вес.% и хлорида натрия (NaCl) 1,0-5,0 вес.% L1. ,
0
Однако ППБ, синтезированный на основе полиметакриловой кислоты, не является химически комплементарным в отношении. HAN а - производного полиакриловой кислоты. СмесЬ; этих гидро5динамически неактивных (в отдельности) полимерных компонентов в отсутствие NaCI - регулятора гетерополимерного комплексообразования гидродинамически неактивна даже в прес0ной воде.
Кроме того. Как двухкомпонентная (ППБ ч- ПАНа) так и трехкомпонентная смеси в качестве rHjqpoдинамически активного полимерного агента вообще не активны (не солёстойкио) в со лесодержащей воде в присутствии поливалентных ионбв метсшлов.
Целью изобретения является повышение гидродинамической эффективности и солестойкости.
Поставленная цель достигается тем, что композиция содержит в качестве активного полимерного агента водорастворимую комплексообразующую смесь полиакриламида и комплементарного продукта его химического модифицирования при следующем соотношении компонентов, масс.%:
0,00015-0,15
Полиакриламид Модифицированный полиакрил0,00015-0,15 амид Остальное
Вода. .
В качестве модифицированного полиакриламида , используемого в композиции, берут аминометилированный, т. е. основной полиакриламид и с другой стороны (противоположный по химической природе полимер) карбоксиметилиминометш1ированный полимер (сополимер) акриламида (КМ-П7).
В табл. 1 и 2 приведены экспериментальные результаты, касающиеся обоснования концентрационного диапазона предложенной модельной гидродин съмически активной полимерной композиции.
Таблица
Таблица 2
4,0
0,00015 3,4 3,5 0,01 3,0
2,8
45,1 0,0015
Из представленных данных следует что и верхний концентрационные пределы для анализируемой полимерной композиции, включающей кислотно-модифицированный полиакриламид, близки / в качестве примера к заявленной ком- позиции, содержащей основной (кватернизованный аминометилированный) полиакрилайид.В этом же концентрационном интервале находятся экспериментальные данные для других водорастворимых комплексообразующих смесей, состояи№1Х из полиакриламида и комплементарного продукта его химического модифицирования имеющего промежуточную полярность.
Пример 1. (А) Получение полимерной композиции.
Полимерную композицию получают смешением водных растворов.полимерных компонентов - полиакриламида и кватернизованного аминометилированного полиакриламида. Последний может быть синтезирован известным способом г путем аминометилирования полиамида по реакции Манниха с последукядей кватернизацией полученного продукта сшкилирующим агентом, -в частности. монохлорацётатом натрия. Синтез.может быть осуществлен в эмульсии или с целью исключения эмульгатора, в водном растворе. Например, в реактор емкостью 2 л, содержащий раствор 110г 7,6%-ного водного раствора (студня) промышленного полиакриламида (foлeкулярная .масса ) в 100 мл дистиллированной воды, добавляютпри перемешивании раствор Б,7 г гидрохлорида диметиламина в 464 мл воды, а затем 6,1.мл 32,4%-ного формалина и с помощью раствора соляной кислоты доводят рН до 5,0. Реакционную смесь нагревают при постоянном перемешивании до и далее выдерживают при
Состав композиции (остсшьное вода)
Полиакриламид,%
полиак иламид %
0,0001130,00015
0,00030
0,14
0,15
0,0025 0,0025 0,004
этой температуре в течение 7 ч, после чего охлаждают до комнатной температуры. Для квартернизации к 300 г полученного раствора аминометилированного полиакриламида добавляют раствор 1,8 г монохлорацетата натрия в 30 мл вода и доводят рН до 8,5 с помощью раствора гидроокиси натрия. Смесь нагревают при и перемешивании в течение 7 ч, прдцержива:я 1ШЯ(Н на уровне 8,0-8,5. Затем вводят раствор 1,0 г метабисульфита калия в 10 МП воды и выдерживают реакционную смесь при в течение часа, после чего охлаждают до комнатной температуры.
5
Полученный таким образом стабилизированный водный раствор продукта кватернизации аминометилированного полиакриламида.используют в соответствующих количествах для при0готовле11ия комплексообразу1тцих смесей водным раствором промышленного полиакрила14ида.
Б. Испытание гидродинамической эффективности полимерной композиции.
5
Исследуемые растворы заданной концентрации заливают в зазор ротационной установки с коаксиальными цилиндра1лл, внешний из которых является ротором (диаметр цилиндров 100 и
0 170 мм) и испытывают при числах Рейнольдса до Re 1,5-10 .Сравнивают гидродо1намическую активность полимерной композиции, содержащей различное, в том числе оптимальное, ср5отнсмиение компонентов, с таковой для эквиконцентрированных растворов полиакриламида и продукта кватернизсщии аминометилированного полиакриламида. Получснлие резульгаты испытаний. (Re 1,2 10). приведены в табл. 3.
0 Т а б л и ц а 3
Снижение гидродинамического сопротивления,
%
Кватернизированннй
4,0 3,4 3,5
0,01 3,0
.2,8
0,15
..., 45,1 0,0015
37,4 38,0 16,9
0,0015 20,0 0,004 Как видно из таблицы концентрации полимерных компонентов 0,00015 и d,lS масс.% следует считать практи чески предельными для проявления эффекта снижения гидродинамического сопротивления воды. Гидродинамическая эффективность композиции с оптимальным соотношением компонентов (0 0025% полиакрил амйда + 0,0015% кватернизованного по лиакриламида) выше,чём таковая для эквиконцентрированных растворов каж дого из полимерных компонентов в- от дельности, в том числе полиакрилами да (полимерного агента композиции известного состава). В. Испытание солестойкости полимерной композиции. В условиях,аналогичных описанным выше (пример п. Б), изучают, гидродинамическую эффективность 0,004%-ного раствора промышленного полиакрил амида и композиции, содержащей 0,00 полиакриламида и 0,0015% продукта .кватернизации аминометилированного полиакриламида в присутствии 2%-ной морской соли. Снижение гидродинамического сопротивления равно 29,2 39,8% соответственно (подверждается актом испытаний), что свидетельст вует о повьяшенной солестойкости предлагаемой композиции. Таким образом, предлагаемая поли мерная 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 солай жесткости воды. Наличие технически ценной комбинации свойств (улучшенные гидродинамическая активность и солестойкость в сочетании с повышенной термостойкостью полимеров (акриламида) расширяет область практического исгпользования изобретения. Формула 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 водорастворрмую комплексообразующую смесь полиакриламида и комплементарного продукта его химического модифицирования при следующем соотношении компонентов масс.%: Полиакриламид 0,00015-0,15 Продукт химического модифицированияполиакрилами0,00015-0,15 да Вода Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 529191, кл. С 08 L 25/00, 1975 (прототип).
