减阻剂研究概述

油相减阻剂的研究还在不断深入，其目 的是达到高效抗剪切。在70年代我国的 科技工作者首先进行了水溶性减阻剂的 合成研究，先后合成了PEO等高效能的用 于水溶性介质的减阻剂，并发表了多篇 研究论文。
1980年，浙江大学开始研制油溶性减阻 剂，并于1984年合成了乙烯-丙烯共聚而 成的高分子聚合物，在实验条件下这种 减阻剂在煤油中的减阻效果大30%。
减阻剂研究概述
讲述提纲
减阻剂定义及分类
减阻现象的发现和减阻剂的发展
现象Βιβλιοθήκη 减阻剂的减阻机理基础
减阻剂结构与性能间的关系
指导
减阻剂的研制
几点建议
在流体中加入极少量高分子聚合物后，可 降低流体的摩擦系数，减小流体的阻力，这种 效应称之为汤姆斯（Toms）现象。添加的高 分子聚合物既为减阻剂。
减阻剂作为流体流动该进剂，可提高输量， 增加流速，减低能耗，已在石油运输工业、军 事和其它领域中广泛应用。减阻剂有水溶性的 如聚丙烯酰氨、聚氧乙烯等，油溶性的如聚ɑ烯烃、聚不饱和酸长酯等。只要在湍流流体中 添加几ppm到几十ppm的聚合物，就能使阻力大 大降低，甚至达70%以上。
在减阻剂的研制过程中，为了使减阻剂中 具有一定结构和分子量的聚合物分子能够 在输送介质中迅速展开，起到减阻作用， 研究人员对聚合物进行了处理制成了不同 外观形态的减阻剂。目前从世界上工业化 生产的减阻剂来看主要分三种类型：高粘 度胶状物，低粘度胶状物，胶乳。
1981年conoco公司又推出了CDR102减阻剂， 减阻效率比CDR-101增加了近10倍，它也 是长链聚ɑ-烯烃
1983年，美国arco公司推出了flotm原油 减阻剂，它是ɑ-烯烃的共聚物，效率与 CDR102相当。现在conoco公司的产品基 本上代表了目前世界上减阻剂的最高水 品和发展方向。
粘性流体沿一固定边界流过时，不论其是 属内流(管流、明流)还是外流(帆翼、船舶 或其它在粘性流场中运动的物体)，由于在 边界面上的流速为零，边界面上存在法向 流速梯度，因此存在流体对边界的剪切力。 这种剪切力做功的结果是消耗掉流体中的 一部分能量，并最终以热量形式向周围发 散。为了抵消这部分散失的能量，以维持 流体的运动，就需要外加能源。
一.减阻现象的发现和减阻剂的发展
早在1883年，人们就发现含有泥沙的 河水留恋增大的情况。在19世纪末，美 国海军在实验中发现湍流时船体表面的 阻力发生变化，进水质分析表明与纯水 有显著的差别，这是水中藻类产生的痕 量聚合液所致。
1931年Forest等观察到含木浆的纤维流 动时某些聚合物有减阻现象。
1963年savins首次引用减阻这个术语，并 指出了它应用的深渊意义。
此后，对减阻的研究大幅度的展开，在 1974年和1977举行了第一届和第二届国际 减阻会议
至今，减阻现象的研究已成为一门涉及到 流体力学、流变学、高分子化学、高分子 物理和高分子溶液的新的边缘学科，减阻 现象在工程中的应用也形成一门独特的综 合性工程科学。
70年代中期，美国shell公司采用氢化聚异戊二 烯，加拿大shell股份有限公司采用乙烯—丙烯 嵌段共聚物对原油作了减阻实验都取得了交好的 结果。
1979年，美国阿拉斯加输油管线的8号泵 站失火，输油能力骤减，后来启用了 conoco公司研制的CDR-101，取得了巨大 的成功。这种减阻剂是长链聚ɑ-烯烃，是 1975年研制成功的。
同年，成都科技大学研制出主要成分为 聚甲基丙烯酸高级酯的减阻剂，减阻效 果达31%。
1985年，浙江大学又研制出ɑ-烯烃与乙 烯共聚的另一类减阻剂，减阻效果又有 所提高。
但以上成果都是实验室合成的结果， 目前我国工业用减阻剂大都依赖进口， 所以大力扩展减阻剂研究工作并实现 减阻剂国产化有着巨大的经济效益和 社会效益。
1947年toms发现聚甲基丙烯酸甲酯氯苯 溶液在湍流时，当流量相等时，比纯溶 剂的压力梯度低。
在1948年第一届国际流变学会议上，报 道了在氯笨中加0.25%的聚异丁烯酸甲酯， 可使湍流摩阻减低50%的实验结果。
在此阶段，美国化学家B.A托马斯在研究 湍流时，也发祥了减阻现象。
1961年savins发现某些天然橡胶、直链高 聚物、有机藻类等都能不同程度的减少湍 流摩阻。
同志们快行动啊！
一点体会
对减阻现象及减阻剂的发展历史我进行 了详细的查证，其中的启发是我们在平 时要注意观察和记录，对于奇异的现象 要试图去解释。如果解释不了，要善于 创新寻找新的理论去解释。对观察到的 现象要联想到它的实用性。
二.减阻剂的减阻机理
减阻剂的减阻剂机理比较复杂，它涉及 到流变学、流体动力学、聚合物的物理化 学等学科。到目前为止，还没有一个有说 服力的理论对减阻现象作出合理的解释， 许多学者和研究人员对这一现象的认识也 不尽相同。从目前来看，减阻剂的减阻机 理主要有粘弹说、湍硫抑制说等等，尚没 有完全定论，以下对几种学说分别作一简 单介绍。
根据雷诺数(Re)的大小可以出现两种不 同类型的流动，即湍流和层流。
在层流中，流体阻力仅由流体中相邻各 流层之间的动量交换所决定。
图：
在湍流中，速度分布趋于平均化，流体阻力主 要取决于湍流旋涡和管壁之间的动量传递与不 同尺寸的旋涡之间的动量传递。在湍流中，流 体质点的运动速度随机变化着，形成大大小小 的旋涡，大尺度旋涡从流体中吸收能量发生变 形、破碎，向小尺度旋涡转化。小尺度旋涡又 称耗散性旋涡，在粘滞力作用下被减弱、平息。 它所携带的部分能量转化为热能而耗散。在近 管壁边界层内，由于管壁剪切应力和粘滞力的 作用，这种转化更为严重。
60年代末，美国conoco公司合成了T83减 阻剂，为美国军方进行军用油品的输送减 阻实验，减阻率达37.4%，相当于泵送功 率减少29.4%。
1971年，Brood进行了高腊原油的输送实验，当 加入减阻剂时，使输量增加了，同时对原油质量 无影响。
1974年，Marlin等用乳液聚合聚合法合成了聚对 烷基苯乙烯、聚甲基丙烯酸异癸酯、聚甲基丙烯 酸异辛酯等，是较有效的减阻剂，他们在原油中 的溶解性好，抗剪切好，尤其以聚甲基丙烯酸异 癸酯更好。