水溶性聚合物的多相悬浮液制造技术

本发明专利技术涉及至少一种重均分子量大于或等于1百万道尔顿的合成水溶性聚合物的多相悬浮液。本发明专利技术还涉及这种多相悬浮液用于工业用水处理、市政用水处理、矿床中强化采油、水力压裂、采矿废水处理、土木工程中钻井作业、石油工业中钻井作业、天然气工业中钻井作业、纸张或纸板制造、农业、纺织、洗涤剂或化妆品的用途。洗涤剂或化妆品的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水溶性聚合物的多相悬浮液


[0001]本专利技术涉及在多种应用中用作流变改性剂、絮凝剂、悬浮剂或减摩剂的高分子量的水溶性合成聚合物颗粒的浓缩多相悬浮液，所述多种应用例如工业和市政用水处理、矿床中的强化采油、水力压裂、采矿废水处理、土木工程中钻井作业以及石油和天然气作业、纸张和纸板制造、农业、纺织、洗涤剂、化妆品。

技术介绍

[0002]高分子量的合成水溶性聚合物通常用于许多应用中，特别地，由于其絮凝、增稠或减阻的特性。事实上，这些聚合物可用于石油和天然气工业、水力压裂、造纸工艺、污泥脱水、水处理、建筑、采矿、化妆品、农业、纺织和洗涤剂工业。
[0003]例如，这些高分子量水溶性合成聚合物的絮凝特性被用于水处理/污泥脱水领域。事实上，在存在的胶体颗粒(类似于小于1微米的球体)被去稳定化的任选的凝结步骤之后，絮凝代表颗粒聚集成高分子量聚集体以产生快速沉淀的步骤。因此用于水处理的水溶性聚合物主要为粉末或油包水反相乳液的形式。絮凝剂的物理特性根据待处理的水进行调整。因此，可以调整水溶性聚合物的离子特性(非离子、阴离子、阳离子、两性、两性离子)、分子量或甚至结构(线性或结构化，甚至交联)。
[0004]这些聚合物的流变改性性质可用于强化采油(EOR)领域中。注水扫探(sweeping)的效率通常通过添加高分子量水溶性合成(共)聚合物来改善。通过注入地下地层的水的“增粘”，使用这些(共)聚合物的预期和已证实的益处是改善扫探并降低流体之间的粘度差，以控制它们在地下地层中的流动性，以便快速有效地采收油。这些(共)聚合物会增加水的粘度。
[0005]还已知高分子量水溶性聚合物可以在水溶液中作为减摩剂。聚合物链在溶液中的拉伸使得可以延迟流体高速输送期间建立的湍流状态。因而减少了输送水溶液所需的能量。在水力压裂领域中，这些聚合物还可以作为流变改性剂和/或支撑剂(例如砂子)的悬浮剂。
[0006]最后，这些聚合物还可以在用于化妆品、洗涤剂和工业卫生、纺织和农业的水性制剂中产生粘度和诱导悬浮特性。
[0007]高分子量的合成水溶性聚合物可以根据本领域技术人员熟知的所有聚合技术获得。特别地，这可以包括溶液聚合；凝胶聚合；沉淀聚合；乳液聚合(直接或反向)；悬浮聚合；反应性挤压聚合；水包水聚合；或胶束聚合。
[0008]聚合通常是自由基聚合，优选通过反相乳液聚合或凝胶聚合。自由基聚合中，包括通过UV、偶氮、氧化还原或热引发剂引发的自由基聚合，以及受控自由基聚合(CRP)技术或基质聚合技术。
[0009]根据所选择的聚合技术，(共)聚合物可以是液体或固体形式(粉末或微珠)，可以是水性分散体、反相乳液或悬浮液(颗粒在油中的悬浮液)的形式。
[0010]对于絮凝剂、增稠剂或减摩剂的物流、运输和供应问题，无论预期应用如何，这些
水溶性聚合物的优选物理形式是粉末或微珠，因为它们提供了高重量百分比的活性材料。这些聚合物的物理粉末形式可以通过干燥、热干燥、喷雾干燥和滚筒干燥获得。然而，它们的再溶解需要合适的设备，例如在湿环境中的粉末研磨单元，如PSU(“聚合物切片单元”)。
[0011]反相乳液令人关注，但是它们需要对它们制剂进行严格的优化，使得它们在水性介质中的转化最快，并且使得它们的稳定性(在储存和运输期间，尤其在冷冻/解冻循环期间)是有保证的。
[0012]这些高分子量的水溶性聚合物可以根据称为水性分散体中聚合的方法以水性分散体的形式获得。该聚合物在包含至少一种选自矿物盐、有机盐、分散的有机聚合物及其混合物的化合物的水溶液中直接聚合。
[0013]如申请WO 2018/154219所述的另一技术包括通过将固体聚合物颗粒分散在包含选自矿物盐、有机盐、分散的有机聚合物、增粘流变改性剂及其混合物的至少一种化合物的水溶液中，来配制高分子量水溶性聚合物的水性分散体。
[0014]另一技术包括通过将聚合物颗粒分散在油相或溶剂相中来配制高分子量水溶性聚合物的颗粒悬浮液。
[0015]然而，无论使用什么技术去获得它，高分子量水溶性聚合物的水性或油性的分散体/悬浮液都特别不稳定、粘稠并且抗冷冻/解冻循环性差。即使聚合物的这些水性或油性或基于溶剂的分散体/悬浮液不是通过分散聚合，而是通过将聚合物颗粒在盐水(除其他物质外，还含有诸如分散剂聚合物的平衡剂)中分散来制备，该聚合物的这些水性或油性或溶剂基的分散体/悬浮液仍存在储存和稳定性问题，特别是在低温(冷冻)下。
[0016]因为出于生态原因不推荐或甚至禁止油用于某些应用，还因为油性悬浮液还存在泵送性问题，油性悬浮液也很少使用。

技术实现思路

[0017]随着絮凝剂、流变改性剂和合成减摩剂的世界市场的蓬勃发展，有必要拥有高分子量的水溶性合成聚合物，所述聚合物的实施(高百分比的活性成分、泵送性)和稳定性，使得其可以满足所设想的各种应用的需求和特性。
[0018]面对这些需求，申请人惊奇地发现一种高分子量的合成水溶性聚合物的新的多相悬浮液。通过使用创新方法将高分子量水溶性聚合物的固体颗粒分散和浓缩在包含盐水和添加有其他添加剂的亲脂性非极性溶剂的混合物中而制备该多相悬浮液。
[0019]无论是在长时间内还是在低温下，聚合物颗粒的这种多相悬浮液特别稳定(低沉降、很少乳油化、粘度未增加)。所述多相悬浮液还可以抵抗冷冻/解冻循环。该多相悬浮液的优点是具有可以掺入并分散聚合物颗粒的高极限阈值(该阈值由导致凝胶化的观察到的制剂不稳定的极限定义)。最终，尽管聚合物的质量浓度大于10％，这种多相悬浮液的粘度仍然很低。
[0020]此外，由于这种多相溶液的制备不需要加热，因此不使用传热流体，还由于其含油量低，并且其聚合物浓缩形式意味着较低的运输成本，更不用说其使用不需要溶解设备，减少了这种多相溶液的碳足迹。
[0021]因此，本专利技术的第一方面涉及至少一种重均分子量大于或等于1百万道尔顿的合成水溶性聚合物P的多相悬浮液MS，所述多相悬浮液MS根据包括以下步骤的方法制备：
[0022]a)通过在亲脂性非极性溶剂中(有利地在搅拌下)添加40至80重量％的平均尺寸小于或等于300μm的至少一种合成水溶性聚合物P的颗粒和0.5至5.0重量％的至少一种乳化剂来制备油性悬浮液O，百分比以重量相对于亲脂性非极性溶剂的重量来表示，
[0023]b)通过向水中添加30至60重量％的至少一种卤化钙和0.05至1.50重量％的至少一种流变改性剂来制备盐水B，百分比以重量相对于水的重量来表示，
[0024]c)混合盐水B和油性悬浮液O，从而获得含有10至65重量％的合成水溶性聚合物P的多相悬浮液Msa，百分比以重量相对于多相悬浮液Msa的重量来表示，d)通过向多相悬浮液Msa中添加0.1至4.0重量％的反转剂(reversing agent)来制备多相悬浮液MS，百分比以重量相对于多相悬浮液Msa的重量表示。
[0025]本专利技术的另一方面涉及合成水溶性聚合物P的颗粒的这种多相悬浮液MS用于工业用水处理、市政用水处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.至少一种重均分子量大于或等于1百万道尔顿的合成水溶性聚合物P的多相悬浮液MS，其根据包括以下步骤的方法制备：a)通过在亲脂性非极性溶剂中添加40重量％至80重量％的平均尺寸小于或等于300μm的至少一种合成水溶性聚合物P的颗粒和0.5重量％至5.0重量％的至少一种乳化剂来制备油性悬浮液O，所述百分比以重量相对于亲脂性非极性溶剂的重量表示，b)通过向水中添加30重量％至60重量％的至少一种卤化钙和0.05重量％至1.50重量％的至少一种流变改性剂来制备盐水B，所述百分比以重量相对于水的重量表示，c)混合盐水B和油性悬浮液O，从而获得含有10重量％至65重量％的合成水溶性聚合物P的多相悬浮液MSa，所述百分比以重量相对于多相悬浮液MSa的重量表示，d)通过向多相悬浮液MSa中添加0.1重量％至4.0重量％的反转剂来制备多相悬浮液MS，所述百分比以重量相对于多相悬浮液MSa的重量表示。2.根据权利要求1所述的多相悬浮液MS，其特征在于所述合成水溶性聚合物P通过以下非离子和/或阴离子和/或阳离子和/或两性离子的水溶性单烯键式不饱和单体获得：
‑
非离子单体，其选自包含以下的组：丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N
‑
烷基丙烯酰胺、N
‑
烷基甲基丙烯酰胺、N,N
‑
二烷基丙烯酰胺、N,N
‑
二烷基甲基丙烯酰胺、丙烯酸烷氧基化酯、甲基丙烯酸烷氧基化酯、N
‑
乙烯基吡啶、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟烷基酯、甲基丙烯酸羟烷基酯，
‑
阴离子单体，其选自包含以下的组：具有羧基官能团的单体及其盐，包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸；具有磺酸官能团的单体及其盐，包括丙烯酰胺基叔丁基磺酸(ATBS)、烯丙基磺酸和甲基烯丙基磺酸及其盐；具有膦酸官能团的单体及其盐，
‑
阳离子单体，其选自包含以下的组：季铵化或成盐的丙烯酸二甲氨基乙酯(ADAME)、季铵化或成盐的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(MADAME)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵(APTAC)、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)，
‑
两性离子单体，其选自包含以下的组：磺基甜菜碱单体，例如甲基丙烯酸磺丙基二甲基铵乙酯、磺丙基二甲基铵丙基甲基丙烯酰胺、磺丙基2
‑
乙烯基吡啶；磷酸甜菜碱单体，例如甲基丙烯酸磷酸乙基三甲基铵乙酯；羧基甜菜碱单体。3.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞德里克，
申请(专利权)人：爱森集团，
类型：发明
国别省市：