[发明专利]一种改善燃料氧化与裂解性能的功能性大分子及应用

说明书

本发明公开了一种改善燃料氧化与裂解性能的功能性大分子：所述的功能性大分子的核心为聚缩水甘油，末端为长链烷基或受阻酚结构，数均分子量分布为5,000～50,000。本发明还公开了上述功能大分子在碳氢化合物中的应用。本发明提供的功能大分子应用在碳氢化合物中具有优异的抗氧化和促裂解效果。

技术领域

本发明涉及燃油添加剂技术领域，具体涉及一种改善燃料氧化与裂解性能的功能性大分子及应用。

背景技术

超支化聚合物是一类高度支化、具有3D和拓扑结构的大分子物质，高度支化的结构赋予其优良的分散效果、低黏度以及高流变性等独特的性能，末端含有丰富的官能团为实现功能化提供良好条件，因此它成为高分子领域研究热点之一，并已在生物医药、石油化工、超分子自组装、催化剂和传感器等领域实现应用并取得良好效果。

超支化聚缩水甘油(HPG)是一类分子内部富含醚键而分子表面富含羟基的超支化聚合物，该聚合物通常使用阴离子开环聚合法得到，其起始单元一般为三羟甲基丙烷，重复单元为缩水甘油。

碳氢燃料被广泛用作飞行器发动机的动力来源，其流经飞行器机体时，会发生一系列热化学反应，按照温度从低到高可分为热氧化和热裂解。在储存或使用过程中，燃料会与溶解氧发生一系列复杂热氧化反应，使燃料颜色加深，酸值增大，从而降低燃料燃烧性能；产生的固体沉积物甚至会影响发动机正常工作，造成很大的安全隐患。热裂解反应作为碳氢燃料化学热沉的主要来源，直接影响到燃料所提供推动力的强弱，是燃料最重要的性质。目前，燃料较低的裂解深度造成较弱的吸热能力，进而限制了飞行器的进一步提速。

为降低发动机燃油输送系统在高温下的氧化结焦，降低燃料系统故障率，抗氧剂作为一种提升碳氢燃料氧化安定性的添加剂，被广泛应用于碳氢燃料中。市场上抗氧剂种类繁多，使用较为广泛的有酚类抗氧剂、胺类抗氧剂等。小分子酚类抗氧剂具有在非极性碳氢燃料中分散性差，用量较大、热稳定性不佳的缺点。苯胺类抗氧剂具有在使用过程中易变色，易生成沉积物，且本身具有毒性的缺点。

为提升碳氢燃料在高温裂解时的吸热能力，多种催化剂和引发剂已经被广泛应用。贵金属催化剂、沸石催化剂等裂解促进剂具有较高的催化活性，但实现催化剂的再生和更换是十分困难的。裂解引发剂如三乙胺、三丁胺等在提升裂解深度的基础上可有效降低起始裂解温度，但需要较大的添加量，对燃料的基础物性容易产生影响。

发明内容

本发明旨在提供一种改善燃料氧化与裂解性能的功能性大分子，其应用在碳氢化合物中具有优异的抗氧化和促裂解效果。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种改善燃料氧化与裂解性能的功能性大分子，所述的功能性大分子的核心为聚缩水甘油，末端为长链烷基或受阻酚结构，数均分子量分布为5000～50000。

其中，功能性大分子为受阻酚和烷基链对聚缩水甘油类超支化聚合物进行改性后的结构，聚缩水甘油类超支化聚合物的数均分子量分布为2000～13000；聚缩水甘油类超支化聚合物的末端为羟基，骨架中含有大量醚键。

聚缩水甘油类超支化聚合物(HPG)的结构示意如下(需要说明的是，由于超支化结构多变且复杂，如下所示结构仅为示例)：

作为优选，所述的聚缩水甘油类超支化聚合物通过阴离子开环聚合得到。作为优选，聚缩水甘油类超支化聚合物的制备方法，可以参考1999年Sunder A等人(Macromolecules.1999,32:4240-4246.)公开的制备方法。

所述的功能性大分子通过聚缩水甘油与棕榈酸和3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸，进行缩合反应得到，结构式如下(需要说明的是，由于超支化结构多变且复杂，如下所示结构仅为示例)：