α-辛烯接枝改性废弃聚丙烯口罩及其在稠油降黏与资源化利用中的创新应用

为解决废弃口罩环境污染和稠油开采运输难题，西安石油大学团队创新性地利用α-辛烯接枝改性废弃聚丙烯口罩（OMP），通过四因素三水平正交实验优化反应条件，制备的500 ppm OMP使YL原油黏度降低88.97%、凝点下降3.7℃。DSC与形态学分析揭示其通过改变蜡晶生长方向、破坏有序排列实现降凝，同时为沥青质/胶质提供吸附位点协同降黏。该研究为口罩废弃物资源化与稠油流动改进剂开发提供双赢策略。

　　

全球新冠疫情导致口罩废弃物激增，仅2020年全球就生产约520亿只口罩，而聚丙烯材质的自然降解需450年。与此同时，中国作为全球第四大稠油生产国，面临高黏度、高凝点导致的开采运输难题。传统化学降黏剂存在脱水困难等问题，而聚丙烯与石油降黏剂结构相似性为废弃物资源化提供新思路。西安石油大学陕西省油气田环境污染控制与储层保护重点实验室团队独辟蹊径，将环境治理与能源开发需求相结合，开展α-辛烯接枝改性废弃口罩聚丙烯（OMP）研究。

研究人员采用四因素三水平正交实验优化反应条件，通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和核磁共振氢谱（¹H NMR）表征接枝结构，采用旋转黏度计和凝点测定仪评价性能，结合差示扫描量热法（DSC）和偏光显微镜分析作用机制。实验选用河南油田YL原油和长庆油田CQ原油为样本，以柴油为溶剂体系。

材料与方法
研究选用医疗废弃口罩的聚丙烯无纺布层为原料，α-辛烯为接枝单体，BPO为引发剂。通过正交实验确定最佳反应条件为：反应时间2.5 h、聚丙烯与α-辛烯摩尔比1:2、BPO用量0.3%、温度110℃。改性产物经丙酮纯化后，采用FT-IR和¹H NMR验证接枝成功。

效果评价
在500 ppm添加量下，OMP使YL原油50℃黏度从1389 mPa·s降至153 mPa·s（降黏率88.97%），凝点降低3.7℃。对CQ原油同样展现显著效果，降黏率达71.43%。DSC分析显示OMP使蜡结晶峰温从43.5℃降至39.8℃，结晶焓从50.13 J/g减至41.24 J/g，证实其抑制蜡晶析出能力。

作用机制
偏光显微镜显示OMP使蜡晶从大片层状转变为细小分散状态，破坏三维网络结构。分子动力学模拟表明，OMP的烷基侧链可与蜡分子共结晶，而主链通过π-π堆积吸附沥青质/胶质，实现"降凝-降黏"双功能。这种"一剂多效"特性使其性能优于传统EVA类添加剂。

该研究开创性地将医疗废弃物转化为高效原油流动改进剂，为解决"白色污染"和能源开发难题提供创新方案。OMP的规模化应用可降低油田化学剂成本30%以上，同时实现每吨废弃口罩约1.2吨碳减排量。未来研究将聚焦工业化生产参数优化及对含蜡量>25%的超高凝原油适用性拓展。论文发表于能源领域顶级期刊《Fuel》，获国家自然科学基金（52474071）和陕西省高校青年创新团队支持。