[發明專利]一種用于火箭煤油管輸的抗剪切型高聚物減阻劑

在審

• 申請號: 201610922532.X
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN107990150A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 羅玉宏;蔣榕培;游岳;孫海云;張星;項鍇;方濤;劉朝陽
• 申請（專利權）人: 北京航天凱恩化工科技有限公司;北京航天試驗技術研究所
• 主分類號: F17D1/16
• 分類號: F17D1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種減阻劑應用技術領域，特別涉及用于提高火箭煤油管路輸送性能的高聚物減阻劑。

背景技術

120噸液氧/煤油發動機是我國新一代運載火箭的主動力之一，推舉了我國長征七號、長征六號運載火箭的成功首飛。“十三五”期間，我國將繼續提升液氧/煤油發動機性能。但在液氧/煤油發動機性能提升的同時，帶來了高速流動管路阻力大，導致泵后負載大的問題，尤其是煤油泵后管路改為泵后擺布局后，管路阻力大幅增加，給發動機整體參數平衡帶來了新的難度。

工業中很多在流動的流體中加入某些特定的化學試劑，來降低流體流動阻力。用于降低流體流動阻力的化學試劑通常被稱為減阻劑，一般分為纖維素、表面活性劑和高分子聚合物三類。目前為止，實際應用的減阻劑以高分子聚合物為主。高分子聚合物的減阻現象由B.A.Toms于1948年在第一屆國際流變學會上提出，到了60年代高分子減阻劑的研究已取得了很大的進展。1979年，美國Conoco公司研制的減阻劑已經得到了工業生產應用。隨著進一步的研究發現，高分子減阻劑的減阻效果與其相對分子質量的大小成正比，而高分子聚合物的相對分子質量越大，對剪切力的敏感程度越高，抗剪切的穩定性越差，這是超高相對分子質量烯烴類聚合物存在的最大的不足。因此，目前國內外減阻劑研究應用僅限于原油與成品油的管道長距離低流速輸送，將減阻劑應用于高流速輸送系統尚未有相關資料報道。

本發明針對火箭煤油體系管輸的高流速特點，有針對性地開發一種用于火箭煤油管輸的抗剪切型高聚物減阻劑。

發明內容：

本發明的目的是針對背景技術中存在的現用減阻劑在高流速條件下易剪切降解的問題，而提供一種用于火箭煤油管輸的抗剪切型高聚物減阻劑。

本發明解決其問題可以通過如下技術方案來達到：

(1)將高聚物按質量比1∶4～1∶10加入溶劑中，控制溫度15～40℃、攪拌速度100～300r/min，攪拌12～24h，形成均相體系。

(2)依次準確稱取高聚物質量的(0.1～2)％量的無機粒子、無機粒子質量的(1～5)％量的偶聯劑，加入(1)中，控制溫度30～80℃、攪拌速度300～500r/min，攪拌溶解1 ～3h。

(3)準確稱取高聚物質量的(1～5)％量的表面活性劑，加入(2)中，控制溫度30～80℃、攪拌速度300～500r/min，攪拌0.5～2h形成穩定體系，即得抗剪切型高聚物減阻劑體系。

(4)按照與火箭煤油質量比1∶9999～1∶999將(3)加入到火箭煤油中，控制溫度25℃、攪拌速度150r/min，攪拌時間20min，形成含(0.01～0.1)％減阻劑的火箭煤油溶液。

(5)在恒溫恒壓下(溫度25～250℃，壓力為10～25Mpa)，采用泵或高壓氣體擠壓作為流動動力，將上述含減阻劑的火箭煤油溶液輸送至管路中，測定火箭煤油加入減阻劑前后管路兩端的壓降差。

減阻性能采用減阻率進行定量評價，按下式計算減阻劑的減阻率：

式中：D_R-減阻率；ΔP₀-基礎條件下管端摩阻壓降；ΔP₁-減阻條件下管端摩阻壓降。

本發明將高聚物進行改性制得的抗剪切型高聚物減阻劑，有益效果體現在：

(1)利用小分子溶劑與大分子高聚物之間的作用，使減阻劑分子在火箭煤油中伸展程度和柔韌性增強，避免采用低溫粉碎的溶解方法而造成高聚物的剪切降解，影響其減阻效果。

(2)無機粉體與高聚物結合產生協同效應，提高高聚物分子鏈的剛性，實現高聚物減阻劑抗剪切特性的提高；表面活性劑與高聚物之間相互作用，通過膠束可逆變化和分子纏繞作用，增強高聚物分子鏈的剛性，實現高聚物減阻劑抗剪切特性的進一步提高。

(3)實現高聚物減阻劑對管路中高流速流體的減阻效能。

附圖說明：

附圖1[圖1改性的高聚物減阻劑在火箭煤油中的減阻率隨流動速度的變化特征曲線]是改性的高聚物減阻劑對管路中高流速火箭煤油的減阻效能，其中減阻劑為聚異丁烯、相對分子量85萬、含量1000mg/kg，管路內徑為4mm、管長為2m。

具體實施方式：

實施例1