PS-b-(alt)SMA酰亚胺化产物的制备及其在原油降凝减粘中的应用

摘要

苯乙烯(Styrene，St)-马来酸酐(Maleic anhydride， MAh)共聚物(SMA)因其良好的反应性及相容性被广泛应用于许多领域。且SMA中的酸酐基团具有较高的反应活性，可以与胺类发生酰亚胺化反应。本文探讨不同分子量及嵌段结构的聚苯乙烯-b-(苯乙烯-alt-马来酸酐)二嵌段共聚物(PS-b-(alt)SMA)的合成方法，并将制得的一系列结构明确的PS-b-(alt)SMA进行酰亚胺化，以酰亚胺化产物作为原油降凝减粘剂，考察聚合物结构对原油降凝减粘作用的影响。
　　 首先，比较了PS-b-(alt)SMA的三种合成方案：一步RAFT聚合法、PS大分子RAFT试剂法及SMA大分子RAFT试剂法。发现一步法产物的SMA嵌段具有部分无规组成，不是严格的交替结构；PS-RAFT法与SMA-RAFT法均可得到具有严格交替结构SMA的两嵌段共聚物；但SMA-RAFT法制得的产物分子量分布较宽。本文选用PS-RAFT法制备了一系列不同链结构的窄分子量分布且严格交替结构SMA段的PS-b-(alt)SMA
　　 利用所获得PS-b-(alt)SMA，以十八胺为氨化剂进行酰亚胺化反应。在室温条件下，二者反应生成开环产物，即聚苯乙烯-b-(苯乙烯-alt-N-十八烷基马来酰胺酸)嵌段共聚物(PS-b-(alt)SNODMA)。产物经后处理，再经120℃条件下的脱水闭环反应，生成目标产物聚苯乙烯-b-(苯乙烯-alt-N-十八烷基马来酰亚胺)嵌段共聚物(PS-b-(alt)SNODMI)。
　　 将所制得的不同结构PS-b-(alt)SNODMI作为原油降凝减粘剂分别加入石蜡质模拟原油，并观察其对石蜡质模拟原油的减凝降粘作用。以差示扫描量热仪(DSC)研究了各模拟原油结晶温度(Tc)及熔融温度(Tm)实验结果表明模拟原油样品中加入的PS-b-(alt)SNODMI后可降低体系的Tc，平缓Tm峰，但是该添加剂对以C36为石蜡质的模拟原油的效果不如以C24为石蜡质的模拟原油。利用带热台的偏光显微镜观察石蜡质的结晶形态，发现加入PS-b-(alt)SNODMI后，蜡晶由原先层叠的长条状或块状变为分散的颗粒状，(?)尺寸变小，分散程度变好，有利于改善原油的流动性能。增加PS-b-(alt)SNODMI(?)分子量，特别是增加(alt)SNODMI段的分子量，可促进改善结晶形态。
　　 原油的流动性能主要由其复合粘度η*及屈服应力τy表征。通过流变仪测量原油模拟液的流变特性，发现加入PS-b-(alt)SNODMI，可大幅度降低η*及τy。其中，对以C24为石蜡质的模拟原油，其η*可下降一个数量级，τy下降达84％；PS-b-(alt)SNODMI总链长为9600或(alt)SNODMI嵌段分子量为4500时，体系的η*及τy最小，且在所考察的范围内，PS嵌段链长增加，有利于提高C24体系的流动性。PS-b-(alt)SNODMI也可降低以C36为石蜡质的模拟原油体系的η*和τy，但变化程度不如C24体系明显，在所考察的范围内PS-b-(alt)SNODMI总链长或(alt)SNODMI嵌段链长的增加有利于改善C36体系的流动性，而PS嵌段链长的影响不明显。