用于流中的缔合聚合物以及有关的组合物、方法和体系技术

本文描述的是缔合聚合物及有关的组合物、方法和体系，所述缔合聚合物能够控制当非极性组合物在流中时可以使用的非极性组合物的物理和/或化学性质。本文描述的缔合聚合物具有非极性主链和存在于非极性主链的末端处的官能团，所述非极性主链具有最长跨度，所述非极性主链具有在流动条件下保持大体上不改变的分子量，其中许多存在于非极性主链的末端处的官能团由缔合官能团形成，所述缔合官能团能够经历以缔合常数(k)与另一个缔合官能团的缔合相互作用，使得每种缔合相互作用的强度小于原子之间的共价键的强度并且特别地小于主链原子之间的共价键的强度。

Associating polymers for flow and related compositions, methods and systems

This article describes the associative polymers and the related compositions, methods and systems that can control the physical and / or chemical properties of non polar compositions that can be used when the non polar composition is in the flow. The association polymer described in this paper has a nonpolar main chain and the functional group at the end of the non polar main chain. The nonpolar main chain has the longest span, and the nonpolar main chain has a molecular weight that remains largely unchanged under the flow condition, many of which are located at the end of the non polar main chain by the connective. The associated functional group is formed, and the associative functional group can experience the association interaction between the association constant (k) and the other Association functional group, making the strength of each association interaction less than the covalent bond strength between atoms and is especially smaller than the strength of the covalent bond between the main chain atoms.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于流中的缔合聚合物以及有关的组合物、方法和体系相关申请的交叉引用本申请要求以下的优先权：于2015年10月1日提交的案卷号为P1173-USP4的题为“AssociativePolymerstoControlFormationofParticulateMatterfromIgnitableCompositionsandRelatedCompositions,MethodsAndSystems”的美国临时申请序号62/236,099、于2015年9月18日提交的案卷号为P1173-USP3的题为“AssociativePolymerstoandRelatedCompositions,MethodsAndSystems”的美国临时申请序号62/220,922，并且可以涉及于2016年9月19日提交的案卷号为P1924-US的题为“AssociativePolymersforUseinaFlowandRelatedCompositionsMethodsandSystems”的美国申请序号________、于2016年9月19日提交的案卷号为P1925-US的题为“AssociativePolymersToControlFormationOfParticulateMatterFromIgnitableCompositionsAndRelatedCompositions,MethodsAndSystems”的美国申请序号_______、于2016年9月19日提交的案卷号为P1925-PCT的题为“AssociativePolymersToControlFormationOfParticulateMatterFromIgnitableCompositionsAndRelatedCompositions,MethodsAndSystems”的PCT申请序号______、于2015年9月18日提交的案卷号为P1759-US的题为“AssociativePolymersandRelatedCompositions,MethodsandSystems”的美国非临时申请序号14/859,181、于2015年9月18日提交的案卷号为P1759-PCT的题为“AssociativePolymersandRelatedCompositions,MethodsandSystems”的PCT国际申请第PCT/US15/51088号和于2015年9月18日提交的案卷号为P1760-PCT的题为“AssociativePolymersandRelatedCompositions,MethodsandSystems”的PCT国际申请第PCT/US15/51079号，PCT国际申请第PCT/US15/51079号要求于2014年9月18日提交的案卷号为P1173-USP2的题为“AssociativePolymersandRelatedCompositions,MethodsandSystems”的美国临时申请序号62/052,355的优先权，PCT国际申请第PCT/US15/51079号可以涉及于2013年3月15日提交的案卷号为P1173-USP的题为“AssociativePolymersandrelatedCompositionsMethodsandSystems”的临时申请61/799,670、于2014年3月17日提交的案卷号为P1173-US的题为“AssociativePolymersandrelatedCompositionsMethodsandSystems”的美国申请序号14/217,142以及于2014年3月17日提交的案卷号为P1173-PCT的题为“AssociativePolymersandrelatedCompositionsMethodsandSystems”的PCT申请序号PCT/US14/30772，这些申请中的每个的内容通过引用以其整体并入本文。领域本公开内容涉及用于流中的缔合聚合物以及有关的组合物、方法和体系(system)。特别地，本公开内容涉及适合于与非极性组合物的物理和/或化学性质的控制结合使用的缔合聚合物。背景若干非极性组合物在本领域中是已知的，对于它们而言，有关的物理和/或化学性质的控制是期望的，特别是当非极性组合物在流中时。例如，在可以用于燃烧和能量产生的烃组合物中，对性质例如雾、阻力和燃烧的控制可以是合意的。此外，在适合于用作油墨、杀虫剂或燃料的非极性液体烃组合物中，对性质例如雾和液滴破裂的控制可以是合意的，特别是当液体烃组合物在流中时。然而，尽管开发出若干方法，但流中的液体组合物的那些性质的控制仍具有挑战。概述本文提供的是在若干实施方案中可以被用作非极性组合物中的添加剂的缔合聚合物，以及有关的组合物、方法和体系。特别地，本文在若干实施方案中描述的缔合聚合物允许控制物理和/或化学性质，并且特别是流变学性质，并且当非极性组合物在流中时是特别有效的，从而允许例如非极性组合物的减阻、雾控制、润滑、燃料效率和/或粘弹性质控制。通常，本文描述的缔合聚合物具有非极性主链和存在于非极性主链的末端处的官能团，其中许多存在于非极性主链的末端处的官能团是缔合官能团。本文描述的缔合聚合物中的缔合官能团能够经历以缔合常数(k)与另一个缔合官能团的缔合相互作用，使得每种缔合相互作用的强度小于原子之间的共价键的强度，并且特别是小于主链原子之间的共价键的强度。特别地，在本文描述的缔合聚合物中，缔合官能团可以具有缔合常数(k)其中Rg是非极性组合物中的缔合聚合物的回转半径(Rg以纳米计)，Na是阿伏伽德罗常数；并且nF是缔合聚合物中的缔合官能团的平均数目。在某些实施方案中，本文描述的缔合聚合物可以具有等于或低于约2,000,000g/mol的总重均分子量Mw，和/或等于或高于约100,000g/mol的Mw。根据第一方面，描述了线型的或支化的缔合聚合物，所述缔合聚合物在本文中还被指示为框架缔合聚合物(framingassociativepolymer)，其包含具有至少两个末端的线型的、支化的或超支化的主链以及存在于主链的至少两个末端中的两个或更多个末端处的官能团。在框架缔合聚合物中，线型或支化的聚合物主链大体上可溶于非极性组合物中，特别是大体上可溶于主体非极性组合物(hostnonpolarcomposition)中，并且许多存在于主链的至少两个末端中的两个或更多个末端处的官能团由缔合官能团形成，其中框架缔合聚合物的最长跨度具有轮廓长度(contourlength)Lf，使得1/2Lbf≤Lf<Lbf，其中Lbf是当框架缔合聚合物以框架缔合聚合物浓度c被包含在主体非极性组合物中以提供流中的缔合非极性组合物时以纳米(nm)计的框架缔合聚合物的破裂长度(rupturelength)，Lbf由隐函数(implicitfunction)给出，其中Fbf是以纳牛顿(nanonewton)(nN)计的框架缔合聚合物的破裂力(ruptureforce)，Re是雷诺数，d是以米(m)计的流的特性长度，μ是以帕斯卡·秒(Pa·s)计的主体非极性组合物的粘度μh或缔合非极性组合物的粘度μa，并且ρ是以千克本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种框架缔合聚合物，包含：线型的、支化的或超支化的聚合物主链，其具有至少两个末端和存在于所述线型的、支化的或超支化的聚合物主链的所述至少两个末端中的两个或更多个末端处的官能团；其中所述线型的、支化的或超支化的聚合物主链大体上可溶于主体非极性组合物中，其中许多存在于所述两个或更多个末端处的所述官能团由缔合官能团形成，每个缔合官能团能够经历以缔合常数(k)与所述非极性组合物中的另一个缔合官能团的缔合相互作用，其中

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.18 US 62/220,922;2015.10.01 US 62/236,0991.一种框架缔合聚合物，包含：线型的、支化的或超支化的聚合物主链，其具有至少两个末端和存在于所述线型的、支化的或超支化的聚合物主链的所述至少两个末端中的两个或更多个末端处的官能团；其中所述线型的、支化的或超支化的聚合物主链大体上可溶于主体非极性组合物中，其中许多存在于所述两个或更多个末端处的所述官能团由缔合官能团形成，每个缔合官能团能够经历以缔合常数(k)与所述非极性组合物中的另一个缔合官能团的缔合相互作用，其中其中Rg是以纳米计的在所述非极性组合物中的所述框架缔合聚合物的回转半径，Na是阿伏伽德罗常数；并且nF是所述框架缔合聚合物中的所述缔合官能团的平均数目，其中所述框架缔合聚合物的最长跨度具有轮廓长度Lf，使得1/2Lbf≤Lf<Lbf，其中Lbf是当所述框架缔合聚合物以框架缔合聚合物浓度c被包含在所述主体非极性组合物中以提供流中的缔合非极性组合物时，以纳米计的所述框架缔合聚合物的破裂长度，Lbf由隐函数给出，其中Fbf是以纳牛顿计的所述框架缔合聚合物的破裂力，Re是雷诺数，d是以米计的所述流的特性长度，μ是以Pa·s计的所述主体非极性组合物的粘度μh或所述缔合非极性组合物的粘度μa，并且ρ是以kg/m3计的所述主体非极性组合物的密度ρh或所述缔合非极性组合物的粘度ρa，其中当c≤2c*时，μ是所述主体非极性组合物的粘度μh，ρ是所述主体非极性组合物的密度ρh，并且当c>2c*时，μ是所述缔合非极性组合物的粘度μa并且ρ是所述缔合非极性组合物的密度ρa，并且其中其中Mw是重均分子量，Rg是回转半径，并且Na是阿伏伽德罗常数。2.如权利要求1所述的框架缔合聚合物，具有等于或低于约2,000,000g/mol的重均分子量。3.如权利要求1所述的框架缔合聚合物，具有400,000<Mw[g/mol]≤1,000,000的重均分子量。4.如权利要求1至3中任一项所述的框架缔合聚合物，其中所述缔合常数是6≤log10k≤14。5.如权利要求1至3中任一项所述的框架缔合聚合物，其中所述缔合常数是6.9≤log10k≤7.8。6.如权利要求1至5中任一项所述的框架缔合聚合物，其中所述缔合官能团是羧酸并且所述另一个缔合官能团是羧酸，或所述缔合官能团是羧酸并且所述另一个缔合官能团是胺，或所述缔合官能团是醇并且所述另一个缔合官能团是胺，或所述缔合官能团是醇并且所述另一个缔合官能团是羧酸，或所述缔合官能团是二乙酰氨基吡啶并且所述另一个缔合官能团是胸腺嘧啶，或所述缔合官能团是Hamilton受体并且所述另一个缔合官能团是三聚氰酸，所述缔合官能团是磺酸锌或钯化的硫-碳-硫(SCS)钳状物并且所述另一个缔合官能团选自吡啶或伯胺、仲胺和叔胺。7.如权利要求1至6中任一项所述的框架缔合聚合物，其中所述另一个缔合官能团存在于不同的缔合聚合物的至少一个末端处。8.如权利要求1至7中任一项所述的框架缔合聚合物，其中所述框架缔合聚合物由具有式的至少两个结构单元和任选地具有式的一个或更多个结构单元形成，其中：FG是缔合官能团(FGa)；链是大体上可溶于非极性组合物中的非极性聚合物，所述聚合物具有式：R1-[A]nR2(III)其中：A是化学部分，并且特别地是形成所述聚合物的单体的有机部分；R1和R2独立地选自任何基于碳的基团或有机基团，其中R1和R2中的一个连接至FG或节点并且R1和R2中的另一个连接至FG或节点；并且n是≥1的整数；z是0或1；节点是将至少一个第一链的R1和R2中的一个与至少一个第二链的R1和R2中的一个连接的共价连接的部分；其中所述聚合物的不同结构单元的所述FG、所述链和所述节点能够是相同的或不同的，并且其中在具有式的至少一个结构单元中和任选地在具有式的一个或更多个结构单元中，n是≥250。9.如权利要求8所述的框架缔合聚合物，其中所述缔合官能团FGa选自二乙酰氨基吡啶基团、胸腺嘧啶基团、Hamilton受体基团、三聚氰酸基团、羧酸基团、伯胺基团、仲胺基团或叔胺基团、伯醇基团、仲醇基团和叔醇基团、磺酸锌、钯化的硫-碳-硫(SCS)钳状物吡啶或伯胺、仲胺和叔胺。10.如权利要求8或9所述的框架缔合聚合物，其中A是二烯、烯烃、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、二氯二甲基硅烷、四氟乙烯、酸、酯、酰胺、胺、缩水甘油醚、或异氰酸酯、硅氧烷。11.如权利要求8至10中任一项所述的框架缔合聚合物，其中n等于或大于200或等于或大于800。12.一种缔合非极性组合物，包含：主体组合物，所述主体组合物具有粘度μh、密度ρh、等于或小于约5的介电常数，以及至少一种权利要求1所述的框架缔合聚合物，所述框架缔合聚合物是可溶于所述主体组合物中的并且具有带有轮廓长度1/2Lbf≤Lf<Lbf的最长跨度，其中本文描述的所述至少一种框架缔合聚合物以在从约0.01c*至约10c*之间的浓度c被包含在所述主体组合物中，其中其中Mw是重均分子量，Rg是回转半径，并且Na是阿伏伽德罗常数，其中Lbf是当所述框架缔合聚合物以浓度c在所述主体非极性组合物中以提供流中的所述缔合非极性组合物时，以纳米计的所述框架缔合聚合物的破裂长度，Lbf由隐函数给出，其中Fbf是以纳牛顿计的所述框架缔合聚合物的破裂力，Re是雷诺数，d是以米计的所述流的特性长度，μ是以Pa·s计的所述主体非极性组合物的粘度μh或所述缔合非极性组合物的粘度μa，并且ρ是以kg/m3计的所述主体非极性组合物的密度ρh或所述缔合非极性组合物的粘度ρa，其中当c≤2c*时，μ是μh，并且ρ是ρh，并且当c>2c*时，μ是所述缔合非极性组合物的粘度μa并且ρ是所述缔合非极性组合物的密度ρa，并且其中所述浓度适合于控制所述主体组合物的至少一种流变学性质。13.如权利要求12所述的非极性组合物，其中当所述至少一种流变学性质选自减阻、雾控制、润滑和/或粘弹性性质时。14.如权利要求12或13所述的非极性组合物，其中当所述至少一种框架缔合聚合物的浓度在0.05c*和0.1c*之间时。15.如权利要求12或13所述的非极性组合物，其中当所述至少一种框架缔合聚合物的浓度在0.1c*和c*之间时。16.如权利要求12或13所述的非极性组合物，其中所述至少一种框架缔合聚合物的浓度在2c*和10c*之间。17.如权利要求12至16中任一项所述的非极性组合物，其中所述至少一种框架缔合聚合物包含一对或更多对遥爪聚合物。18.如权利要求17所述的非极性组合物，其中所述一对或更多对遥爪聚合物包含互补缔合官能团，其中所述互补缔合官能团包括以下中的一种或更多种：羧酸与其他羧酸、羧酸与胺、醇与胺、醇与羧酸、二乙酰氨基吡啶与胸腺嘧啶、Hamilton受体与三聚氰酸、磺酸锌或钯化的硫-碳-硫(SCD)钳状物与吡啶或伯胺、仲胺或...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·科恩菲尔德，明新·魏，
申请(专利权)人：加州理工学院，
类型：发明
国别省市：美国,US