Полимерная композиция для снижениягидродинамического сопротивленияводы

Союз Советских Социалистически Республик(22) Заявлено 11,10.78 (2) 2 б 71734/23-05 с присоединением заявки Мо С 08 (. 3 3/2 б Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 2302,81 В. Н. Биличенко, Д. М. Демчук, Л. В. Го , . .-Усков,В. С, Раевский и Е. Т, Ускова , . е.р"(72) Авторы изобретения 1."Киевский ордена Ленина государственный униЯЩрсдщт.им, Т. Г, Шевченко(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯГИДРОДИНЛМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯВОДЫ Изобретение относится к областям техники, использующим один из принципов молекулярной (химической) гид. робионики, 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, ,водоочиетка), для гидроструйного разрушения горных и подземных пород и при транспортировании дисперсных систем (горно, - газодобываюцая про- мышленность),для повышения дальнобойности струй воды в пожарном деле(техника противопожарной безопасности) и при распылении инсектицидов(сельское хозяйство) для уменьшениякавитации и снижения теплообмена вразличных гидравлических системах.Известна полимерная композициядля снижения гидродинамического сопротивления воды, которая содержитводу и гидродинамически активный полимерный агент. В качестве гидродинамически активного полимерногоагента композиция содержит трехкомпонентную смесь: полипропиобетаина 15 (ППБ) 0,013-0,04 вес.Ъ,полиакрилатанатрия (ПАНа) 0,004-0,13 вес.Ъ ихлорида натрия (йаС 1) 1,0-5,0 вес.Ъ(.11. 2 О Однако ППБ, синтезированный наоснове полиметакриловой кислоты, неявляется химически комплементарным вотношении. Пайа - производного полиакриловой кислоты. Смесь этих гидродинамически неактивных (в отдельности) полимерных компонентов вотсутствие НаС 1 - регулятора гетерополимерного комплексообразования гидродинамически неактивна даже в прес ной воде.800709 Полиакриламид . 0,00015-0,15Модифицированный полиакриламид 0,00015-0,15Вода. ОстальноеВ качестве модифицированного полиакриламида, используемого в композиции, берут аминометилированный,т. е. основной полиакриламид и сдругой стороны (противоположный похимической природе полиМер) карбокснметилиминометилированный полимер(сополимер) акриламида (КМ-ПАА).В табл. 1 и 2 приведены экспериментальныерезультаты, касающивсяобоснования концентрационного диа З пазона предложенной модельной гидродинамнческн активной полимерной композиции. Таблица 1 Снижение гидродинамического сопротивления (СГС),Ъ 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 3,1 0,15 3,0 0,15 Таблица 2 Состав композиции (остальное - вода) Кватернизованный полиакриламид,Ъ Полиакрнламид, Ъ 4,0 0,00015 0,00015 0,00030 3,4 3,5 0,01 0,14 0,15 2,8 0,15 45,1 0,0015 0,0025 Кроме того, как двухкомпонентная (ППБ + ПАйа), так и трехкомпонентная смеси в качестве гидродинамически активного полимерного агента вообще не активны (не солестойкие) в солесодержащей воде в присутствии псливалентных ионов металлов,Целью изобретения является повышение гидродинамической эффективности и солестойкости. Поставленная цель достигается тем, что композиция содержит в качестве активного полимерного агента врдорастворимую комплексообразующую смесь полиакриламида и комплементарного продукта его химического модифицирования при следуваем соотношении компонентов, масс.в: Наименование полимеров ПАА, ЪКМ-ПАА р Ъ Снижение гидродинамического сопротивления,З806709 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 воды и доводят рН до 8,5 с помощью раствора гидроокиси натрия. Смесь нагревают при 50 С и перемеошивании .в течение 7 ч, поддерживая ища РН на уровне 8,0-8,5, Затем вводят раствор 1,0 г метабисульфита калия в 10 ил воды и выдерживают реакционную смесь при 50 оС 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 проилдленного 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 йе- - 1,510 б . 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 (Ке= =1,2 10 ф) приведены в табл. 3.Таблица 3 Состав композиции остальное вода) Кватернизированный полиак иламидЪ,2,8 45,1 0,150,0015 0,0025 0,0025 0,004 37,4 38,0 169 20,0 0,00150,004 Из представленных данных следует что нижний и верхний концентрационные пределы для анализируемой полимерной композиции, включающей кислотно-моди" фицированный .полиакриламид, близки в качестве примера к заявленной композиции, содержащей основной кватерниэованный аминометилированный) поли-. акрилайид.В этом же концентрационном интервале находятся экспериментальные данные для других водораствориьвж комплексообразующих смесей, состоящих из полиакриламида и комплементарного про" дукта его химического модифицироваиия, имеющего промежуточную полярность.П р и м е р 1. (Ъ), Получение полимерной композиции, 15Полимерную 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 110 г З 7,6-ного водного раствора (студня) промышленного полиакриламида (молекулярная .масса М=З10 ) в 100 мл дистиллированной воды, добавляютпри перемешивании раствор 5,7 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 5,0Реакционную смесь нагревают при постоянном перемешивании до 50 С и далее выдерживают при 40 Снижение гидродинамического сопротивления,806709 Формула изобретения Составитель А, ПереверзеваРедактор Н, Кончицкая Техред М.йедорнак Корректор И. Коста Заказ 174/42 Тираж 541 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное филиал ППП "Патент.", г, ужгород, ул. Проектная, 4 Как видно из таблицы, концентрации полимерных компонентов 0,00015 и 0,15 масс. следует считать практически предельными для проявления эффекта снижения гидродинамического сопротивления воды.Гидродинамическая эффективность композиции с оптимальным соотношением компонентов (0,0025 полиакриламида + 0,0015 кватернизованного полиакриламида) выше,чем таковая для эквиконцентрированных растворов каждого из полимерных компонентов в отдельности, в том числе полиакриламида (полимерного агента композиции- известного состава).,В. Испытание солестойкости поли мерной композиции.В условиях, аналогичных описанным выше (пример п, Б), изучают, гидродинамическую эффективность 0,004-ного раствора промышленного полиакриламида и композиции, содержащей 0,0025 полиакриламида и 0,0015 продукта .кватернизации аминометилированного полиакриламида в присутствии 2-ной морской соли. Снижение гидродинамического сопротивления равно 29,2 и 39,8 соответственно (подверждается актом испытаний), что свидетельствует о повышенной солестойкости предлагаемой композиции.Таким образом, предлагаемая поли- ЗО 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 солей жесткости воды. Наличие технически ценнойкомбинации 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, о т л и ч а ю щ а я с я 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 О, 00015-0, 15Продукт химического модифицированияполиакриламидаВода Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 529191, кл. С 08 . 25/00, 1975