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聚醚醇的应用

发布日期:2019/4/22 10:30:58

背景[1][2]

聚醚醇例如用于制备聚氨酯塑料,例如聚氨酯泡沫材料,聚氨酯铸塑 革和弹性体,它们进而用于生产模制品,例如垫子、衬层、室内装饰家具 用品和用于汽车工业的部件。

制备[1]

1.制备DMC催化的软质泡沫聚醚醇(多元醇I):

在20L的搅拌容器反应器中将3200g的用磷酸处理并具有298mg KOH/g羟值的用甘油起始的丙氧基化物与44g的4.53%浓度DMC催化剂悬浮液(对应于100ppm的DMC催化剂,基于要制备的产物计)混合,并在120℃和40毫巴的减压下脱水直到水含量低于200ppm。然后计量加入约400g的1,2-环氧丙烷(PO)并允许反应开始,这从简短的升温和反 应器压力的快速降低检测。然后,在相同温度下在2.5小时内加入14910g PO和1940g环氧乙烷(EO)的16450g混合物。在达到恒定反应器压力之后,在减压下蒸馏出未反应的单体和其它挥发性成分,并排出聚醚醇。

所获得的聚醚醇(多元醇I)具有以下特征:

羟值(OHN):48.8mg KOH/g

平均分子量:3420g/mol

酸值:0.013mg KOH/g

水含量:0.011%

粘度:(25℃)566mPa·s

2.制备胺催化的硬质泡沫聚醚醇(多元醇II):

在20L的搅拌反应器中先加入4700g糖和1450g甘油,并对反应器抽 真空。用氮气打断真空,计量加入200g二甲基乙醇胺,并将混合物加热到 105℃。在达到反应温度之后,在10小时内计量加入13500g的PO,使得 压力不超过7巴。在达到恒定反应器压力之后,在减压下蒸馏出未反应的 单体和其它挥发性成分,并排出聚醚醇。

所获得的聚醚醇(多元醇II)具有以下特征:

OHN:450mg KOH/g

粘度:(25℃)19800mPa·s

平均分子量:630g/mol

应用 [2-3]

一、硅烷改性聚醚醇主要应用于建筑结构胶中,可有效改善其耐高温性,以及提高其抗紫外性能等。在现有的硅烷改性聚醚醇的合成研究中,已经报道的一种方法是采取聚醚醇和异氰酸酯基丙基三烷氧基硅烷为原料,在催化剂下,直接硅烷改性聚醚醇。该方法存在如下问题:由于异氰酸酯基丙基三烷氧基硅烷不能完全反应,参与的单体容易造成生成的聚醚变色。

CN200910213452.7提供一种原料价廉易得且耐高温性能好的硅烷改性聚醚醇的制备方法。为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:所述的硅烷改性聚醚醇的制备方法,其特点是:以聚醚醇和饱和碳酸酯为原料,在碱金属醇盐催化剂的存在下,在50~150℃的温度范围内,与氨基烷基烷氧基硅烷反应,生成含硅烷改性聚醚醇的反应物;所述的反应优选在80~120℃的温度范围内进行。

举例:在盛有聚醚醇490g(粘度4000mPaS,羟值13mgKOH/g)和碳酸二甲酯10g(0.172摩尔)的三口烧瓶中,搅拌下加入催化剂甲醇钠1g,在80℃下反应5小时,滴加氨丙基三甲氧硅烷21g(0.1138摩尔),滴加时间为3小时,保温5小时。冷却过滤得到滤液512.0g。对如上得到的滤液进行减压精馏,收集30~50℃/2~5kPa馏分3g,冷却,过滤得到无色透明粘稠液体。采用仪器,测定其粘度为7500mPaS;120℃下干燥5小时,其挥发份为0.23%,采用双月桂酸二丁基锡催化干燥产物,3毫米厚度室温下3小时内成弹性固体膜。

二、用于碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理

CN201610440864.4针对现有技术中钻井液抑制防塌预处理现场工艺的不足,提供一种碳酸钾 聚醚醇钻井液的现场处理工艺,以提高钻井液润滑防卡、抑制防塌效果,并有利于环境保 护,降低劳动强度,实现节能环保。

本发明的目的是这样实现的,一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺,包括混合调整、性能维护、油层保护、完井准备阶段;具体为,所述混合调整阶段,当钻至易造浆井 段,在钻井液的地面循环储罐配置大分子聚合物胶液时,同时配加0.5%的聚醚醇;钻至造斜 井段时,向地面循环储罐的钻井液中加入1%聚醚醇,使钻井液中聚醚醇的质量百分比为 1.5%,再按循环周补充聚醚醇,使钻井液中聚醚醇中浓度为1.5%—2%;钻至下部泥页岩易垮 塌井段时,向钻井液中加入碳酸钾和聚醚醇,使循钻井液中碳酸钾与聚醚醇的质量百分比 分别达到1.0%和2.5%,再按循环周补充碳酸钾和聚合醇。

所述性能维护阶段,钻进易造浆井 段时,每钻进100±1m,加入50kg大分子聚合物和5kg聚醚醇;钻进造斜井段,每钻进100± 1m,加入100kg聚醚醇;钻进泥页岩易垮塌井段,每钻进100±1m,加入碳酸钾50kg和聚醚醇 200kg;所述油层保护阶段进入储层前50m,保持钻井液中聚醚醇的质量百分比为2%-2.5%, 并配加1.5%-2%超细钙;所述完井准备阶段,电测和下套管前根据井筒润滑防卡及井壁稳定 需要,向钻井液中添加质量比为1%-3%聚醚醇,当完井作业通井循环期间井下有垮塌物时, 向钻井液中添加质量比小于或等于1%的碳酸钾。

本发明现场处理的钻井液体系中,聚醚醇作为一种表面活性剂,向聚合物逐渐溶解的溶液中,加入少量表面活性剂后,聚合物成团现象基本消失。主要是表面活性剂的以下功效发挥了作用:

①增溶作用,表面活性剂一端是疏水基团,一端是亲水基团,其分子进入水中后,疏水基团就会朝向空气端,亲水基向下,这样可以降低溶液的表面张力。当溶液表面的表面活性剂达到饱和之后,表面活性剂会在溶液中形成胶束,胶束的外面是亲水基,内 部是疏水基,有机物质由于具有疏水性,因此他们会进入胶束中,从而增大了溶液中物质的 溶解度。

②相转移催化作用,在两相反应体系中,最先在两相界面发生且速度较慢,加入表 面活性剂后,使反应物从一相转移到另一相中,促进体系中溶液相互溶解,使非均相变为均相,加快反应进行。

③聚醚醇浊点效应,在浊点温度之下主要表现其抑制粘土水化分散作用,在浊点温度之上,聚醚醇从溶液中析出,形成油相液滴吸附在钻具表面,并参与形成泥 饼,增加了泥饼的极压润滑性,主要表现其润滑作用和封堵防塌作用。

④碳酸钾作为一种无 机抑制剂,提供K+,而K+的直径与硅氧四面体的六角环的直径相等,恰好镶嵌在硅氧四面体的六角环中,导致易水化的泥页岩呈较好的惰性,从而降低泥页岩的水化分散。

主要参考资料

[1] CN201080043144.5 从环氧烷制备聚醚醇的方法

[2] CN200910213452.7 一种硅烷改性聚醚醇的制备方法

[3]CN201610440864.4 一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺

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