CTAC%2f反式肉桂酸胶束体系流变与减阻性能研究.pdfVIP

CTAC/反式肉桂酸胶束体系流变和减阻性能研究 1 1 1 1,2 2 2 1 1 谢晓玲 邹春昱 彭丽 陈彦东 卢拥军 邱晓慧 何良好 方波 * 1 （华东理工大学化学工程研究所流变学研究室，上海：200237 ） 2 （中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院廊坊分院，廊坊：065007) 摘要：本文以反式肉桂酸钠 （trans-CA ）为新型反离子与CTAC形成粘弹性胶束体系，研究了CTAC浓度、CTAC/CA摩尔 组成对胶束流变性的影响。研究表明，CTAC可与反式肉桂酸形成粘弹性良好的胶束体系 （CTAC/CA ），该胶束体系具有剪切 变稀特性和较小的触变性，应用非线性共转Jeffreys本构方程模型可表征CTAC/CA胶束体系粘度随剪切速率变化曲线，模拟 结果与实验结果吻合良好。CTAC/CA胶束体系的减阻性能表明，该体系具有良好的减阻效果，在光滑管中最大减阻率为72%， 为减阻胶束新体系。 关键词：表面活性剂, 胶束, 反式肉桂酸, 减阻, 流变性 引 言 随着全球经济的增长，人类面临着严重的能源危机，如何降低长距离管道流体输送过程中的流动阻力， [1] 是减阻研究的重要内容。具有代表性的管道流动减阻方法有沟槽面湍流减阻 和在流体中加入减阻添加剂 进行减阻。现有减阻剂主要采用聚合物，但是聚合物存在降解问题，在高剪切的机械作用下，减阻效果下 [2] 降 ，这一缺点限制了其在减阻方面的应用。 粘弹性表面活性剂胶束具有良好的湍流减阻性能。同聚合物稀溶液相比，由于表面活性剂分子的自组 装特性，使粘弹性胶束成为 “活的高分子”，经受剪切后粘弹性胶束的结构可以再生，在循环剪切流动中 [3] 发挥重要的减阻节能作用，近年来受到国内外的广泛关注。Guillermo 等人将CTAC与高聚物的减阻性能 做了对比，研究表明CTAC溶液的减阻性能明显高于高聚物，且稳定性更好。Zakin等人发现并合成了许多 [4] [5] 减阻表面活性剂体系，如胺化酰亚胺类化合物 、两性表面活性剂 等，并对其减阻性能、流体流动规律、 [6,7] 传热性能及流变性质等进行了研究 。但目前常用表面活性剂减阻体系为十六烷基三甲基氯化铵 （CTAC） [8] /水杨酸钠 （NaSal），该体系具有老化现象 ，即会随时间的推移而逐渐失去减阻性。新型反离子对粘弹 性胶束体系的流变和减阻特性的研究为胶束减阻研究的重要内容之一，有待于进一步探索。本文主要研究 了一种新型粘弹性表面活性剂体系—CTAC/反式肉桂酸胶束体系的流变和减阻性能，此体系为潜在的抗老化 减阻胶束体系。 1 实验部分 1.1试剂 十六烷基三甲基氯化铵(CTAC，活性物含量70±2%，工业级，山东富斯特有限公司)，氢氧化钠 （NaOH， AR），肉桂酸 （含量99%，武汉远成共创科技有限责任公司），水为自来水。 1.2 仪器 FA2004型电子天平(上海衡平仪器仪表厂)；PhysicaMCR101流变仪(AntonPaar公司)，使用锥板测试 * 通讯联系人，E-mail ：fangbo@ecust.edu.cn 系统(转子型号CP25-1-SN10665；Diameter =24.955mm；Angle=1.001°；Truncation=0.05mm)。 流体流动装置如图1.1所示。测试管段包括光滑管和粗糙管，均为不锈钢管，实验管段直径d 21mm， 测压段长度l 2.0m。本文主要研究光滑管减阻性能，减阻液循环流动，采用涡轮流量传感器测定流体流量。 1—水槽；2—水泵；3—温度计；4—流量计；5，6—压差变送器；7—粗糙管；8—光滑管