水分散性疏水增稠剂制造技术

一种分散于水介质中的水溶性的聚合物，它增加了水介质的低剪切粘度，该聚合物有疏水侧基，例如，一种丙烯酰胺／丙烯酸十二烷酯／丙烯酸三元聚合物。当遭受剪切、加热或高浓度电解质（盐）时，增稠的水介质仍能保持适用于需要的粘度的粘滞液体。应用范围可包括用作液体流动控制剂、压裂液、钻探泥浆以增加油回收的工艺以及液压用流体和润滑剂。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有可用水分散的聚合物，它可用作增加水介质粘度的增稠剂。美国专利NO.4432881揭示了一种增稠剂，该增稠剂包括一种具有疏水侧基的水溶性聚合物和一种可用水分散的表面活性剂，它具有疏水基团并能和聚合物的疏水基团相结合。专利权人指出增稠剂的两种组份的有关比例是这样的，当增稠剂以占水0.5%(w/w)浓度分散于水中时，水的粘度至少加倍，含增稠剂的水可用于加工机械剪切而不致明显地减少粘度。另外，所述的增稠剂在诸如氯化钠等电解质液存在下增稠剂的粘度也不致减少。对于上面所述专利揭示的共聚物可用以生产增稠剂，其组成包括一种诸如丙烯酰胺的水溶性单体和具有疏水基团的共聚用单体诸如丙烯酸十二烷酯或甲基丙烯酸酯。专利权人指出当这样的共聚物与含疏水基团的表面活性剂结合时，结果形成增稠剂加入水时水粘度增加。申请人发现表面活性剂不是必需的，因为其必要性可通过用第三种单体如水溶性单体与其它两种单体共聚时产生了一种水溶性三聚体而消除。据美国4432881所揭示的共聚物在产生一定高分子量时是水不溶性的并且即使指定量的表面活性剂存在时也无这里所述的功能。因此，所述专利的共聚物事实上为了其水溶性而使分子量受到限定。申请人发现有用的增稠剂是含有很高分子量的聚合物，例如，直到10，000，000可以在没有美国专利4432881所指出的必需的表面活性剂。因此，含有很高分子量的聚合物的增稠剂可被应用，该聚合物根据美国4432881生产时不能有这里所述的功能。此剂表现出热稳定性、电解质耐受力和良好的抗剪切能力。本专利技术旨在发现一种增稠剂，它主要包括具有疏水侧基的水溶性聚合物和一种水溶性无机盐。当增稠剂分散于水中时，水的粘度明显增加。含有本专利技术增稠剂的介质可受到坚固的机械剪切而不明显减少粘度。即使在水介质中加入含相当浓度的电解质诸如硬水或盐水中。实际粘度能明显增加。因此，在高温、高电解质浓度和高机械剪切，诸如需用高剪切泵汲送的水介质。这里的瞬时增稠剂都有各种不同的应用以使水介质增加粘度。诸如钻探泥浆的配制、压裂液体、液体流动控制剂、无机盐水溶液、液压用的流体、润滑剂、摩擦减少剂、悬浮剂及不溶性微粒的水悬浮液中如涂料配方的应用是有效的。本专利技术也与含一定量能有效地增加介质粘度的增稠剂的水介质有关。本专利技术提出的一个优选的具体例子中，含增稠剂的水介质在增加油回收过程中是一种有用的流动控制液。本专利技术在此具体化的实施中，增稠的水介质通过一个注射油井注入后由所说的油井渗透形成的多孔地下层并流过开采油的井。本专利技术的再一个应用是将增稠剂用作钻探泥浆配制或压裂液，在这其中增稠剂以一定量存在下，增加到配制液或液体所需的粘度。本专利技术旨在寻找一种作为增稠的水溶液的水溶性组成物，它必须包括A)一种水溶性增稠剂，它主要包括一种有疏水侧基的水溶性聚合物，所述的聚合物是两种水溶性含烯键不饱和单体及一种有至少8个碳原子疏水基团的水不溶性含烯键的不饱和单体所组成的三聚体。a)一种水溶性单体是含烯键的不饱和酰胺，b)另一种水溶性单体是不饱和含烯键的酰胺的N取代衍生物、不饱和含烯键的羧酸、不饱和含烯键的季铵盐、不饱和羧酸的磺化烷基酯、不饱和羧酸氨基链烷酯、二烯丙基胺、二烯丙基铵化合物或磺酸乙烯基芳香基酯，及，c)水不溶性单体是不饱和α，β-含烯键的羧酸高级烷酯、不饱和烯羧酸芳烷酯、N-链烷基不饱和含烯键的酰胺、乙烯基链烷醚或键烷基苯乙烯，及，B)一种水溶性的无机盐。这里三聚物的分子量是这样的，在相同浓度下，只有相同分子量的化合物a)和c)的共聚物是水不溶的，单体b)的浓度可用单体a)的相等浓度替代。与专利技术的目的相适应，水溶性聚合物与水结合时形成了热力学稳定的混合物。此混合物自然形成，包括在真溶液之中的聚合物分子与微胞一样地分散良好，或者在胶体溶液中聚合物分子在某种程度上聚合，但该聚合不大于胶体的颗粒尺寸。水溶性聚合物的分子量是足够低的，结果是含聚合物0.1%(w/w)的水介质可用于以10，000秒速度的剪切而不引起聚合物的明显降解。此外，聚合物有这样的分子量，当0.5份重量的聚合物溶于100份重量的水中，水的Brookfield粘度至少增加2厘泊(用带μI接头装备的BrookfieldLVT粘度计在25℃和6转/分钟下测量)。本专利技术所用的水溶性聚合物的分子量，由内在粘度的测量所决定，较好的范围是21，000，000至20，000，000，最好是5，000，000至15，000，000。水溶性聚合物的疏水侧基是具有可与下面之一相比拟的疏水性有机基团诸如C4至C20烷基和环烷基的至少有4个碳原子的脂族烃基;诸如萘基的多核芳香烃基;有1个或更多碳原子烷基的烷芳基;有4个或更多碳原子的卤代烷基，全氟烃基较好;聚亚烷氧基，这里的亚烷基为亚丙基或较高级的亚烷基并且每个疏水部分至少要有1个亚烷氧基单元。水溶性聚合物的疏水部分浓度是能足以增加水介质粘度的浓度。较好的聚合物疏水基浓度是这样的，当一份重量的聚合物溶于100份重量的水介质中，水介质的Brookfield粘度是含1%(w/w)亲水聚合物的水介质的两倍，该亲水聚合物除了没有疏水基外其它都与疏水聚合物一样。例如，如果含有1%(w/w)的丙烯酰胺的丙烯酸共聚物(亲水聚合物)的水溶液，其Brookfield粘度为10厘泊，含1%(w/w)相应的疏水三聚体的水溶液，如丙烯酰胺/丙烯酸/丙烯酸十二烷酯三聚物其Mw相当于丙烯酰胺共聚物，其Brookfield粘度至少为20厘泊。典型的水溶性聚合物包括水溶性的不饱和烯键单体和疏水的不饱和烯键单体的三聚体，这里的疏水单体浓度足以提供疏水部分所需要的浓度。比较好地，水溶性聚合物是上述a)和b)合并的单体约9至99.995摩尔%与一种或几种疏水单体约0.005至2摩尔%相结合的三聚体。对于水溶性三聚体来说，据发现疏水单体的较好用量随聚合物分子量的不同而不同。例如，分子量将近2，000，000的水溶性三聚体，其疏水单体的含量从约1到2摩尔%较好。另一方面，分子量为15，000，000的水溶性聚合物其疏水单体较好含量为约0.05至约0.25摩尔%。合适的水溶性单体包括那些可充分溶解于水中形成至少10%(w/w)的溶液并且很容易经过附加的聚合作用形成水溶性的聚合物。典型的水溶性单体与上述的a)一样，包括诸如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和高马酰胺的不饱和含烯键的酰胺。与上述的b)一样，合适的水溶性单体包括如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的不饱和烯酰胺的N取代衍生物、N-(二甲基氨甲基)丙烯酰胺以及N-(三甲基丙基铵甲基，丙烯酰胺氯化物和N-三甲基丙基铵甲基丙烯酰胺氯化物;诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、亚甲基丁二酸和富马酸等不饱和含烯键的羧酸。诸如二甲基氨乙基丙烯酸含酯氯代甲烷盐、乙烯苄基三甲基氯化铵的不饱和烯键季铵化合物;诸如甲基丙烯酸2-磺烷酯的不饱和羧酸磺烷酸;诸如甲基丙烯酸2-氨基乙酯的不饱和羧酸氨烷酯;诸如乙烯吡啶和乙烯吗啉、二烯丙基胺的乙烯基胺和如二烯丙基二甲基氯化铵的二烯丙基季铵盐;诸如乙烯基吡咯烷酮的乙烯杂环酰胺;诸如磺酸乙烯苄酯的磺酸乙烯芳基酯以及前面单体的盐。前述的a)和b)水溶性单体中，以丙烯酰胺和丙烯酸的合用较佳，丙烯酰胺和占总体水溶性单体75摩尔%的丙烯酸合并使用是更好的。最好是丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以增稠水溶液的水溶性组成物主要包括：Ａ）一种水溶性增稠剂，它主要包括：具有疏水侧基的一种水溶性聚合物，所述的聚合物是二种水溶性不饱和带烯键的单体和一种有至少８个碳原子的疏水基团的水不溶性不饱和烯键单体的三聚物。这里ａ）一种水溶性单体是不饱和烯酰胺，ｂ）另一种水溶性单体是不饱和烯酰胺的Ｎ取代衍生物、不饱和烯酸、不饱和烯的季胺盐、不饱和羧酸磺烷酯、不饱和羧酸氨基链烷酯、二烯丙基胺、二烯丙基铵化合物或碘酸乙烯芳香族酯，及ｃ）水不溶性单体是一种不饱和α，β－烯键羧酸高级烷酯、不饱和烯酸芳烷酯、Ｎ－链烷基不饱和烯酰胺、乙烯烷醚或芳烷基苯乙烯Ｂ）一种水溶性的无机盐这里的三聚体分子量是这样的，在相同浓度下，相同分子量的ａ）和ｃ）共聚的共聚化合物是水不溶的，单体ｂ）可用相同浓度的单体ａ）代替。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰E内夫，罗德里克格林赖尔斯，
申请(专利权)人：美国氰胺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]