聚乙烯醇系聚合物制造技术

本发明专利技术提供一种耐热性/耐压性良好的PVA。本发明专利技术为一种聚乙烯醇系聚合物，其是通过由乙烯酯单体构成的均聚物、乙烯酯单体与乙烯酯以外的单官能单体的共聚物、乙烯酯单体与多官能单体的共聚物、或乙烯酯单体与乙烯酯以外的单官能单体与多官能单体的共聚物的皂化而得到的，将聚乙烯醇系聚合物的水溶液用100目(网孔0.154mm)的过滤器过滤后，将在调整为浓度10.0质量％的水溶液中测定出的角频率1.0～10.0rad/s的区域的储能模量G

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚乙烯醇系聚合物


[0001]本专利技术涉及一种聚乙烯醇系聚合物及其用途。

技术介绍

[0002]具有聚乙烯醇(PVA)骨架的聚合物(以下，在本说明书中将这些物质统称为“聚乙烯醇系聚合物”、“乙烯醇系聚合物”，或者简称为“PVA”)，作为具有亲水性的合成树脂而已知，活用其特性的各种用途正不断被开发。
[0003]作为这样的用途之一，可列举出用于油井、气井、地热发电用的蒸气井等的固井时，在所使用的油井水泥中的添加剂。油井水泥与水、其他添加剂混合，制成浆料状，为了固定并保护钢管(壳体)，将其向钢管和坑井的间隙中填充。因此，水泥浆料优选流动性高以便易于填充。在此，通常将因注入时的高压和地下热导致从水泥浆料中失去含有水分的情况称为“失水(Fluid Loss)”。因失水导致水泥浆料的流动性降低，产生固井不良和水泥硬化后的硬化不良。因此，在水泥浆料中通常添加了降失水剂。
[0004]对于这样的降失水剂中，提出了将聚乙烯醇系聚合物用作主要成分，例如在专利文献1和专利文献2中，记载有用于降失水剂的PVA。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开第2007/146348号
[0008]专利文献2：日本特开2015－196733号公报

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的问题
[0010]近年来，特别是页岩气坑井逐渐开采得更深，因此压力和温度的条件变得更严苛。然而，就以往的含PVA的降失水剂而言，还未达到实现在这样的高温高压的严苛条件下注入的水泥浆料所需要的降失水性能。具体而言，PVA系降失水剂在高温下会溶解，若进一步在高压条件下还会向坑井溶出，就结果而言，降失水效果降低。因此，对PVA系降失水剂需要高温下的耐溶解性。在现状下，通过增加以往的降失水剂的添加量等来进行了应对，但无法解决因增量引起水泥浆料增粘而导致的流动性降低和成本上升的问题。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]为了解决上述技术问题，本专利技术中能提供下述内容。
[0013]一种聚乙烯醇系聚合物，其特征在于，所述聚乙烯醇系聚合物是通过由乙烯酯单体构成的均聚物、乙烯酯单体与乙烯酯以外的单官能单体的共聚物、乙烯酯单体与多官能单体的共聚物、或乙烯酯单体与乙烯酯以外的单官能单体与多官能单体的共聚物的皂化而得到的，将聚乙烯醇系聚合物的水溶液用100目(网孔0.154mm)的过滤器过滤后，将在调整为浓度10.0质量％的水溶液中测定出的角频率1.0～10.0rad/s的区域的储能模量G
’
(20℃)绘制成双对数曲线图时，斜率为1.2以下。
[0014]此外，在某一方案中，优选的是，该过滤后的10.0质量％水溶液的依赖角频率的损耗角正切(tanδ)的值在角频率0.1～100rad/s的区域内为1.0～10.0的范围。此外，在某一方案中，优选的是，该聚乙烯醇系聚合物的皂化度为72～99mol％。此外，在某一方案中，还可以提供一种油井水泥用添加剂，其包含聚乙烯醇系聚合物。
[0015]专利技术效果
[0016]本专利技术的聚乙烯醇系聚合物即使在严苛的高温或高压环境下，也呈现出优异的降失水效果。
附图说明
[0017]图1是将实施例1的聚乙烯醇系聚合物的水溶液用100目(网孔0.154mm)的过滤器过滤后，在调整为浓度10.0质量％的水溶液(20℃)中测定出的储能模量G
’
和损耗模量G”的双对数曲线图。
[0018]图2是将比较例1的聚乙烯醇系聚合物的水溶液用100目(网孔0.154mm)的过滤器过滤后，在调整为浓度10.0质量％的水溶液(20℃)中测定出的储能模量G
’
和损耗模量G”的双对数曲线图。
具体实施方式
[0019]以下，对本专利技术的具体实施方式进行说明。需要说明的是，以下所说明的实施方式示出本专利技术的实施方式的一个例子，本专利技术的范围并不由此而狭义地解释。本说明书中的数值范围包含其上限值和下限值，除非另有说明。本说明书中的聚合物(polymer)是指，符合国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)高分子命名法委员会对聚合物的定义的物质，即“聚合物分子是指，为相对分子质量大的分子，且具有由相对分子质量小的分子在实质上或概念上得到的单元的多次重复而构成的结构”。
[0020]＜聚乙烯醇系聚合物的化学结构＞
[0021]本专利技术的聚乙烯醇系聚合物是通过对由乙烯酯单体构成的均聚物、乙烯酯单体与乙烯酯以外的单官能单体的共聚物、乙烯酯单体与多官能单体的共聚物、或乙烯酯单体与乙烯酯以外的单官能单体与多官能单体的共聚物进行皂化而得到的聚合物(polymer)。本专利技术的聚乙烯醇系聚合物具有即使在以往的PVA无法耐受的高温/高压下也能够耐受的高分子结构。可以根据该聚合物的流变特性来判断具有这样的高分子结构，更具体而言，通过PVA的特定条件下的储能模量G
’
在规定范围内来担保具有这样的高分子结构。
[0022]在所述
中，经验上可知，聚合物的分子链的立体构型会反映于储能模量G
’
和损耗模量G”的值。将损耗模量G”除以储能模量G
’
而得到的值即G”/G
’
称为损耗角正切(tanδ)。通常，在具有流动性的流体的情况下，G”＞G
’
。在直链的PVA的情况下，若绘制成双对数曲线图，则G”的斜率大致为1，G
’
的斜率大致为2，因此角频率越低，其差越大。即，在低频率区域内tanδ的值大。本专利技术人发现，随着PVA的凝胶性状变强，在包含低频率区域在内的广泛的频率区域内，G”和G
’
的双对数曲线图的斜率均接近约1，即tanδ不会变大。这样的见解例如记载于下述文献。
[0023]文献：https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1770590
[0024]本专利技术人发现，通过控制PVA的结构，能得到以往的PVA无法得到的储能模量G
’
，从
而完成了本专利技术。
[0025]＜聚乙烯醇系聚合物的制备＞
[0026]作为上述乙烯酯单体，例如可以使用乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯等，也可以使用它们的混合物。从聚合的容易性的观点考虑，优选乙酸乙烯酯。
[0027]此外，作为能够与乙烯酯单体共聚的单官能单体(即，乙烯酯以外的单官能单体)，例如可列举出以下化合物。乙烯、丙烯等α－烯烃单体。(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2－乙基己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯单体。(甲基)丙烯酰胺、N－羟甲基丙烯酰胺等不饱和酰胺单体。(甲基)丙烯酸、巴豆酸、马来酸、衣康酸、富马酸等不饱和羧酸单体。不饱和羧酸的烷基(甲基、乙基、丙基等)酯单体。马来酸酐等不饱和羧酸的酸酐。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种聚乙烯醇系聚合物，其特征在于，所述聚乙烯醇系聚合物是通过由乙烯酯单体构成的均聚物、乙烯酯单体与乙烯酯以外的单官能单体的共聚物、乙烯酯单体与多官能单体的共聚物、或乙烯酯单体与乙烯酯以外的单官能单体与多官能单体的共聚物的皂化而得到的，将聚乙烯醇系聚合物的水溶液用100目即网孔为0.154mm的过滤器过滤后，将在调整为浓度10.0质量％的水溶液中测定出的角频率1.0～10.0rad/s的区域的20℃下的储能模量G
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绘制成双对数曲线图时，斜率为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：山下明宏，
申请(专利权)人：电化株式会社，
类型：发明
国别省市：