聚合型表面活性剂制造技术

描述了包含磺化聚酯聚醚的表面活性剂组合物，和制备该组合物的方法。使二醇与具有残余不饱和状态的酸酐反应，并且使所得的聚合物在温和的酸-碱条件下磺化。磺化在残余的不饱和状态处进行。如果使用马来酸酐，则磺化在聚合物中相对于羰基碳的α位置进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
文本所述的实施方案涉及新的表面活性剂和使用该新的表面活性剂的组合物。更 具体地，描述了用于所需应用中的新的聚合型表面活性剂。
技术介绍
表面活性剂用于许多不同的目的。清洁剂、洗涤剂、加工助剂、农业配制物和润滑 剂均使用表面活性剂。一些使用表面活性剂的组合物对化学和/或物理条件提出挑战。含 盐的组合物对使用表面活性剂的粘度和物理不稳定性提出众所周知的挑战。高剪切环境例 如钻井环境会使表面活性剂降解。本领域中需要能够经受在化学上或在物理上具有挑战性 的环境的聚合型表面活性剂。 专利技术概述 描述了包含磺化聚酯聚醚的表面活性剂组合物，和制造这种组合物的方法。使二 醇与具有残余的不饱和性的酸酐反应，和在温和的酸-碱条件下使得到的聚合物磺化。磺 化对残余的不饱和性进行。如果使用马来酸酐，磺化在聚合物中在a位置对羰基碳进行。 这种组合物可以包含具有下式的表面活性剂 HO(R'O)q (R20)r s wHM+v(s+w)/v 其中R1、R2、R4和R5各自独立地是亚烷基，X在各种情况下是磺酸酯基或烷基磺酸 酯基，具有一个或多个附加的SCV基团，q是0至20的整数，r是0至20的整数，s是1至 500的整数，t是0至20的整数，u是0至20的整数，w是1至500的整数，和M是v价的 阳离子。 专利技术详述 本专利技术人已经发现了一类表面活性剂，其是磺化聚醚聚酯。该表面活性剂表现出 高耐盐度和表面活性剂特性。该磺化聚醚聚酯聚醚组分和聚酯组分的磺化共聚物。该聚醚 组分可以具有一个或多个醚键，并且该化合物的各聚醚部分可以具有不同数量的醚键。典 型地，有用的化合物将在两个相邻的酯键对之间具有至少一个醚键。换言之，在聚合物链中 醚键将典型地出现在各酯键的仅一侧。该共聚物可以是具有通式HO-(#0)q (R40)的二醇 与酸酐的的反应产物，通式中R1和R4各自是氢或C:至C22亚烷基，酸酐例如马来酸酐或者 其他亚烷基酸酐。酸酐的实例包括亚甲基戊二酸酐、亚甲基己二酸酐、亚甲基庚二酸酐、愈 伤酸酐和其他具有附于酸酐官能的不同长度的不饱和碳链的简单的不饱和酸酐。也可以使 用线性不饱和酸酐，通常在该酸酐的任一端具有不饱和状态，以支持在分子任一端的聚合。 如果需要，酸酐可以在任何适宜的位置取代（例如柠康酸），以向磺化共聚物增加分子量。 不饱和状态可以是单个双键，或者如果酸酐的碳链足够长，则可以存在多于一个双键。酸酐 链中的多个双键可以提供聚合物的两个醋键之间聚磺化（polysulfonation)的机会。 酸酐通常与二醇共聚合，该二醇可以是(：2至(：24烷二醇。二醇还可以是聚醚二醇， 其是具有由醚氧原子连接、并且在两端由羟基封端的烃链的分子。实例是聚亚烷基二醇，例 如聚乙二醇。聚丙二醇和聚三亚甲基二醇。总的来说，烷二醇例如上述提及的二醇以及丁 二醇、戊二醇和己二醇，可以原样使用或者聚合成聚亚烷基二醇。通常，具有2至24个碳原 子的烷二醇可以原样使用或者聚合成聚亚烷基二醇。通常，共聚物将具有两个酯键，并且聚 醚链用从酯氧延伸出来的一个或多个醚氧原子连接羰基碳和聚醚链。如果需要，共聚物可 以在任何适宜的位置取代，以增加分子量或者所需的官能度。 共聚物可以磺化以增加表面活性剂活性。磺酸酯基通常在a位置连接到酯键，例 如在羰基氧原子的a碳处。磺酸酯基向共聚物的选定位置增加阴离子电荷密度，以提供线 性化电荷分离和/或偶极矩，其提升表面活性剂。 在水溶液中，上述阴离子型表面活性剂与阳离子结合。配合物具有通常根据下式 的结构： 其中Z+代表具有单个正电荷的阳离子，其实例包括碱金属例如钠、钾和锂。可用于 保持上述表面活性剂的溶液的分子阳离子包括铵、三烷基铵和三（_羟乙基）铵及其他。应 当注意的是，双电荷阳离子也可以通过与两个来自相同分子或不同分子的磺酸酯基配合， 来维持上述表面活性剂的溶液。可以使用碱土金属，例如镁、钙和钡。在上式中，x可以是0 至20的整数，和y可以是1至500的整数。 在上式中，聚合型表面活性剂的重复单元是聚烷氧基烷基马来酸磺酸酯，并且分 子在两端由烷醇官能度封端。在上式中，可以由四氢呋喃、聚四氢呋喃或丁二醇提供的丁氧 基单元在马来酸磺酸酯键之间出现至少一次，并且丁氧基醇单元将分子的两端封端。可以 使用任何具有2至24个碳原子的烷氧基单元来制备聚醚。如果需要，也可以使用不同烷氧 基单元的混合物，来以嵌段、无规或重复的方式调节表面活性剂分子的性质。 表面活性剂的分子量可以通过以下方法调节：调节所用的羟基、烷氧基、醇、聚醚 单元和/或酯单元的单元类型，调节重复单元的比例和聚合程度，以及在酯源前体或者醚 源前体上使用取代基。可以调节聚合物的磺化以控制分子的化合价，由此可以按需控制化 合物与分子量的比率。另外，可以通过控制酯键沿聚合物链的分布来控制化合价模式。例 如，在分子的一部分中，长聚醚链可以分隔酯键，而在分子的另一部分中，较短聚醚链可以 分隔酯键。磺化产生具有一定浓度阴离子化合价的分子，其通常跟随酯键的分布。如上所 述，在一些情况中，通过使用具有多个不饱和位置的酯源，或者沿碳基氧原子之间的碳链， 或者作为取代基，可以实现超磺化（supersulfonation)。如果在醋源中使用多个不饱和状 态，若出于与二醇聚合目的的需要，它们可以通过共轭来稳定化。 通常，醚键与酯键的比率是约25:1至约1:1。该比率在特定的分子内并且根据分 子不同而变化。该比率的分布可以宽或窄。可以通过使用单一来源的酯键（酸酐）和单一 来源的醚键（二醇和聚亚烷基二醇）来实现窄分布。应当注意的是，在一些情况中，聚合物 中酯和醚键的来源可以含有其他官能度和/或取代基。可以通过使用酯和醚键源的混合物 来显示更宽的分布。例如，可以使用马来酸酐（羰基氧之间两个碳）和甲基戊二酸酐（羰 基氧之间三个碳）的混合物以拓宽分子量酯键的分布。在以单个反应中一起使用两种不同 的酸酐，将会得到分隔羰基氧的两个碳和三个碳链的无规分布，而如果使用两种不同的酯 源进行两种不同的聚合，在各分子中将得到嵌段分布，其中各分子的第一端具有更密集分 布的酯键，和各分子的第二端具有不太密集分布的酯键。如果分子完全磺化，则磺化密度和 阴离子电荷密度通常将跟随这种模式。如果通过限制磺化剂使分子部分磺化，则较长的链 将会比较短的链磺化程度稍高，这是由于羰基氧有差别的邻近程度。因此，可以通过控制磺 化程度来获得酯键分布之间的磺化分布中间体。 本文所述的表面活性剂分析可以具有通式（1)，如下： HO(R'O)q (R20)r s wHM+v(s+w)/v 其中R1、R2、R3、R4、R5和R6全部独立地是亚烷基，另外地R3和R5可以是无（即X 直接连接C)，并且在各种情况中X是具有式CaH2a_b⑶义的烷基磺酸酯基，其中a和b是1 至10的整数。亚烷基R1和R4可以相同或不同，并且在连续单元fO、R2〇、R4〇和R5〇中，各 R1可以相同或不同，各R2可以相同或不同，各R4可以相同或不同，和各R5可以相同或不同。 常数q是〇至20的整数，例如3至10,例如5 ;常数r是0至20的整数，例如3至10,例如 5 ;常数s是1至500的整数，例如10至100,例如50 ;常数t是0至20的整数，例如3本文档来自技高网...

【技术保护点】
磺化聚醚聚酯表面活性剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏维扬，D·H·钱皮恩，
申请(专利权)人：亨斯迈石油化学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US