超支化聚酯烷基化程度对改性重油流动性的影响

高粘度稠油给开采、提炼和运输带来了挑战。沥青质、树脂等重质组分的聚集可以加强重油中各组分之间的相互作用，增强整体结构的凝聚力，在很大程度上影响重油的粘度。

特别是这种聚集体具有强烈的相互作用，甚至可在分离后重新组装。许多研究报道说这种聚集行为可能是由于多环芳烃、芳烃杂环、官能团和烷基链的多重作用力。由于可处理多重作用力，一种用于改变流动性的化学添加剂受到了广泛关注。

具有极性基团和亲脂基团的两亲分子能够更好的分散聚集体，这可归因于其与重油中的重质组分的相互作用。大多数流动改进剂都有两亲性结构，例如，离子液体中的阳离子和阴离子共同控制着抑制聚集的能力。对于共聚物来说，极性单体和烷基链通常同时被引入流动改进剂的结构中。对于支链聚酯，研究人员报道称将表面活性剂单体接枝到聚氨酯树枝状大分子上可以显著提高其性能。流动改进剂的性能取决于它的化学结构。两亲性结构加上适当比例的极性基团和亲脂基团将有助于提高流动改进剂的性能。反之，极性过高或亲脂性过高则会限制其性能。在极性超支化聚酯中引入烷基链有助于分散重质组分的聚集，从而降低重油的粘度。

西南石油大学、油田化学工程研究中心的 Hongping Quan 等以聚丙二醇（PPG）、三羧酸（TA）、不同用量的壬酸（NA）为原料，合成了一系列不同烷基化程度的超支化聚酯（FI-1~FI-7），并将其作为树脂含量高的新疆稠油流动改进剂。作者的研究得到以下结论：

（a）合成了一系列不同烷基化程度的超支化聚酯，并将其作为新疆重油流动改进剂。结果表明，当n(PPG):n(TA):n(NA)=15:7:4.5时，最佳降粘率为56.16%。评价实验结果表明，加入适量的烷基化改性剂可提高流动改进剂的性能，而不是过量或少投加。

（b）组分含量数据表明，树脂聚集是影响新疆重油粘度的重要因素。研究了三种不同烷基化程度的流动改进剂对树脂的影响。UV-Vis和模拟实验结果表明，适当的烷基化程度可改善流动改进剂与树脂的相互作用。流动改进剂可显著改变树脂的形态、轮廓和结构，而树脂结构的这些变化也与烷基化程度有关。

（c）该研究有助于证明多余的烷基链会包裹极性结构的理论，这可能会消弱流动改进剂与重组分之间的布朗斯特酸碱、氢键等相互作用。而结构中极性过大会影响烷基链与重组分之间的范德华等作用力，这可能会阻止流动改进剂形成非极性层来抑制重质组分的再聚集。

图. 流动改进剂与树脂之间的相互作用示意图

文献来源：Hongping Quan*, Jian Zhang. Fuel 2023, 342, 127915.