【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种获得生物源的n-乙烯基甲酰胺的方法，包括乙醛和甲酰胺之间的反应，所述乙醛和甲酰胺两者之一，优选两者都，至少部分是可再生且是非化石的。本专利技术涉及生物源的n-乙烯基甲酰胺单体，以及由至少一种根据本专利技术的生物源n-乙烯基甲酰胺单体获得的生物源聚合物。最后，本专利技术涉及本专利技术的生物源聚合物在各中的用途。
技术介绍
1、烯属不饱和单体，例如n-乙烯基甲酰胺，广泛用于制造水溶性聚合物。
2、n-乙烯基甲酰胺(nvf)根据下文的反应示意图来获得。
3、
4、根据所使用的hx保护剂，存在多种变体。nvf通常通过所谓的“烷氧基(alkoxy)”法合成，其中保护剂是醇，更优选甲醇。合成分两步进行，首先从乙醛和甲酰胺获得羟乙基甲酰胺。然后通过与甲醇和催化剂反应将羟乙基甲酰胺转化为甲氧基乙基甲酰胺。然后甲氧基乙基甲酰胺在高温下热解，得到n-乙烯基甲酰胺。
5、乙醛如瓦克(wacker)法所述是由乙烯氧化获得的原料。乙烯是一种基于化石的烯烃，目前通过石脑油的蒸汽裂解生产，石脑油本身来自原油精炼。最近，随着页岩气生产的出现，已经描述了生产乙烯的各种乙烷脱氢方法。
6、化石基(fossil-based)乙烯含有各种杂质，这些杂质会残留或通过瓦克法转化。此外，由于瓦克法中存在氧气，乙醛倾向于氧化成乙酸。
7、甲酰胺由甲酸与氨反应得到。甲酸是化石基的并且由乙烷和氧气之间的反应获得，如文献us 3,056,833中所述。
8、文献us 4,567,3
9、已经描述了用于获得n-乙烯基甲酰胺的其他变体，例如所谓的“氢氰酸(hydrocyanic acid)”方法，特别是在文献us 3,822,306中。在这种情况下，保护剂是与乙醛反应的氢氰酸。产率仅限于75％，并且涉及氢氰酸，氢氰酸是一种剧毒化合物。还可以根据称为“双乙烯甲酰胺(bis ethylene formamide)”的另一种变体获得n-乙烯基甲酰胺，例如在文献us 4,906,777中描述的。
10、在所有情况下，n-乙烯基甲酰胺的三个碳均源自乙醛和甲酰胺。
11、为了抵消使用高比例杂质的原料导致n-乙烯基甲酰胺质量较低的情况，已经描述了纯化n-乙烯基甲酰胺的对策。
12、文献us 4,818,505描述了一种在柱上的分馏方法，在非常高的真空(0.5毫巴或1巴＝105pa)下操作，以便分离来自前述步骤未反应的甲酰胺与n-乙烯基甲酰胺。待分离的混合物必须加热至高温。n-乙烯基甲酰胺本质上是一种反应性单体，待分离的混合物的一部分会聚合，这会导致产率损失，产生必须被破坏的聚合物，并导致生产单元的产率损失(由于蒸馏塔停止进行清洁而引起)。
13、文献wo 2018/108608 a1公开了一种聚合物，其包含：(a)9.49至98mol％的式[ch2-cr1((c＝o)-nr2-a-so2-o-q+)]的单元，其中式(1)的这些单元的至少10wt％包含28wt％至100wt％的生物源碳含量；(b)0.01mol％至5mol％交联或支化单元；(c)0.01mol％至88.52mol％的重复中性结构单元；(d)1.98mol％至20mol％的重复阴离子结构单元。文献wo 2018/108608 a1没有教导包含生物源n-乙烯基甲酰胺的聚合物。
14、文献us2018/057445涉及n-乙烯基羧酸酰胺(例如n-乙烯基甲酰胺及其中间体)的生产方法。它没有描述生物源化合物的使用。
15、本专利技术提出要解决的问题是提出一种由生物源n-乙烯基甲酰胺单体获得的新的改进的聚合物。
技术实现思路
1、令人惊讶的是，申请人发现在获得n-乙烯基甲酰胺的方法中使用乙醛和甲酰胺(两者之一，优选两者都，是至少部分可再生且非化石的，并且优选完全可再生的)，能够显著改善所得单体的质量，从而改善其聚合反应和所得聚合物的应用性能。
2、申请人尤其在通过“烷氧基”法获得n-乙烯基甲酰胺的方法时，特别是当用作保护剂的醇是甲醇或异丙醇，优选甲醇时发现了这种改进。
3、不寻求受任何特定理论的束缚，申请人提出以下可能性：化石基的乙醛与可再生且非化石基的乙醛之间和/或化石基的甲酰胺与可再生且非化石基的甲酰胺之间的杂质性质不同是这些意想不到的技术效应的原因。
4、“a和/或b”应理解为是指根据本专利技术的a、或b、或a和b。
5、首先且最重要的是，本专利技术涉及一种获得n-乙烯基甲酰胺的方法，该方法包括乙醛和甲酰胺之间的反应，所述乙醛和甲酰胺两者之一，优选两者都，是至少部分可再生且非化石的。
6、本专利技术还涉及n-乙烯基甲酰胺，相对于所述n-乙烯基甲酰胺中的总碳质量，n-乙烯基甲酰胺的生物源碳含量为5wt％至100wt％，生物源碳含量根据astm d6866-21方法b进行测量。
7、本专利技术还涉及通过聚合至少一种根据本专利技术的方法或如所述的方法获得的n-乙烯基甲酰胺单体而获得的聚合物，以及所述聚合物在各
中的用途。
8、使用本专利技术，可以实现新技术创新内在的环境目标。在本案中，使用可再生原料(在本例中中为乙醛和/或甲酰胺)有助于显著优化转化方法和所得的单体的质量。
9、与化石甲酰胺相比，申请人发现甲酰胺的生物源性质能够更好地转化为n-乙烯基甲酰胺，并且产生更少的杂质。
10、与化石化合物相比，申请人还发现，当乙醛至少部分是可再生且非化石来源时，甲酰胺的转化百分比更大。
11、与化石化合物相比，申请人还发现，使用部分或全部可再生且非化石来源的甲酰胺以及部分或全部可再生且非化石来源的乙醛改进了获得n-乙烯基甲酰胺的方法。
12、申请人还发现，由本专利技术的部分或全部生物源单体获得的聚合物比由化石单体获得的聚合物更容易生物降解。
13、申请人还发现，除了更好的排水性能之外，本专利技术的聚合物表现出至少与由化石单体获得的聚合物相当或甚至更好的干强度性能(dry strength performance)。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种获得N-乙烯基甲酰胺的方法，包括乙醛和甲酰胺之间的反应，所述乙醛和甲酰胺两者之一，优选两者都，至少部分是可再生且非化石的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于所述乙醛中的总碳质量，所述乙醛的生物源碳含量为5wt％至100wt％，所述生物源碳含量根据标准ASTM D6866-21方法B进行测定。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，相对于所述甲酰胺中的总碳质量，所述甲酰胺的生物源碳含量为5wt％至100wt％的生物源碳含量，所述生物源碳含量根据标准ASTM D6866-21方法B进行测定。
4.根据权利要求1或3中任一项所述的方法，其特征在于，相对于所述N-乙烯基甲酰胺中的总碳质量，所述N-乙烯基甲酰胺的生物源碳含量为5wt％至100wt％，所述生物源碳含量根据标准ASTM D6866-21方法B进行测定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法是一种通过烷氧基法获得N-乙烯基甲酰胺的方法，甲醇用作保护剂，所述方法优选包括在200℃至600℃的温度和大气压下或在部分真空下
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述乙醛和/或甲酰胺，优选两者都，是部分或完全分离的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述乙醛和/或甲酰胺，优选两者都，被部分或全部是回收的。
8.一种生物源N-乙烯基甲酰胺，相对于所述单体中的总碳质量，所述单体的生物源碳含量为5wt％至100wt％，所述生物源碳含量根据标准ASTM D6866-21方法B进行测定。
9.一种生物源N-乙烯基甲酰胺，其通过乙醛和甲酰胺之间的反应获得基于所述乙醛和/或所述甲酰胺中的碳总质量，所述乙醛和/或所述甲酰胺的生物源碳含量分别为5wt％至100wt％，所述生物源碳含量根据标准ASTM D6866-21方法B进行测定。
10.一种聚合物，所述聚合物通过聚合至少一种根据权利要求1至7中任一项所述的方法获得的N-乙烯基甲酰胺单体或至少一种根据权利要求8或9中任一项所述的N-乙烯基甲酰胺单体而获得。
11.根据权利要求10所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物是水溶性的或水溶胀性的。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物是以下的共聚物：
13.根据权利要求10至12中任一项所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物包含：
14.根据权利要求4所述的聚合物，其特征在于，所述第二单体选自下组：丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸和/或其盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(ATBS)和/或其盐、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯及其季铵化形式、二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)或式CH2＝CHCO-NR1R2的取代丙烯酰胺，R1和R2各自独立地为直链或支链碳链CnH2n+1，其中n为1至10。
15.根据权利要求1至5中任一项所述的聚合物，相对于所述聚合物中的总碳质量，所述聚合物的生物源碳含量为5wt％至100wt％，所述生物源碳含量根据标准ASTM D6866-21方法B进行测定。
16.一种聚合物，所述聚合物通过部分或完全水解、酸或碱水解根据权利要求1至6中任一项所述的聚合物而获得，以将至少一个N-乙烯基甲酰胺单体单元转化为N-乙烯基胺。
17.至少一种根据权利要求1至7中任一项所述的方法获得的单体或根据权利要求8至9中任一项所述的单体用于合成聚合物的用途。
18.根据权利要求10至16所述的聚合物在选自下组的领域中的用途：烃类回收；钻井和固井；烃类井增产；水处理；发酵浆液处理、污泥处理；造纸；建筑；木材加工；水硬性组合物加工(hydraulic composition processing)；矿业；化妆品配方；洗涤剂配方；纺织制造；电池组件制造；地热能；卫生巾制造；或农业。
19.根据权利要求10至16中任一项所述的聚合物作为絮凝剂、凝结剂、粘合剂、固定剂、降粘剂、增稠剂、吸收剂、减阻剂、脱水剂(dewatering agent)、排水剂、电荷保持剂、去水剂(dehydrating agent)、调理剂、稳定剂、成膜剂、施胶剂、超塑化剂(superplasticizingagent)、粘土抑制剂或分散剂的用途。
20.一种通过清扫地下地层以提高油和/或气采收率的方法，包括以下步骤：
21.一种用于地下油和/或气储层的水力压裂的方法，包括以下步骤：
22.一种在地下地层中钻井...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种获得n-乙烯基甲酰胺的方法，包括乙醛和甲酰胺之间的反应，所述乙醛和甲酰胺两者之一，优选两者都，至少部分是可再生且非化石的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于所述乙醛中的总碳质量，所述乙醛的生物源碳含量为5wt％至100wt％，所述生物源碳含量根据标准astm d6866-21方法b进行测定。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，相对于所述甲酰胺中的总碳质量，所述甲酰胺的生物源碳含量为5wt％至100wt％的生物源碳含量，所述生物源碳含量根据标准astm d6866-21方法b进行测定。
4.根据权利要求1或3中任一项所述的方法，其特征在于，相对于所述n-乙烯基甲酰胺中的总碳质量，所述n-乙烯基甲酰胺的生物源碳含量为5wt％至100wt％，所述生物源碳含量根据标准astm d6866-21方法b进行测定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法是一种通过烷氧基法获得n-乙烯基甲酰胺的方法，甲醇用作保护剂，所述方法优选包括在200℃至600℃的温度和大气压下或在部分真空下热分解n-甲氧基乙基甲酰胺。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述乙醛和/或甲酰胺，优选两者都，是部分或完全分离的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述乙醛和/或甲酰胺，优选两者都，被部分或全部是回收的。
8.一种生物源n-乙烯基甲酰胺，相对于所述单体中的总碳质量，所述单体的生物源碳含量为5wt％至100wt％，所述生物源碳含量根据标准astm d6866-21方法b进行测定。
9.一种生物源n-乙烯基甲酰胺，其通过乙醛和甲酰胺之间的反应获得基于所述乙醛和/或所述甲酰胺中的碳总质量，所述乙醛和/或所述甲酰胺的生物源碳含量分别为5wt％至100wt％，所述生物源碳含量根据标准astm d6866-21方法b进行测定。
10.一种聚合物，所述聚合物通过聚合至少一种根据权利要求1至7中任一项所述的方法获得的n-乙烯基甲酰胺单体或至少一种根据权利要求8或9中任一项所述的n-乙烯基甲酰胺单体而获得。
11.根据权利要求10所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物是水溶性的或水溶胀性的。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物是以下的共聚物：
13.根据权利要求10至12中任一项所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物包含：
14.根据权利要求4所述的聚合物，其特征在于，所述第二单体选自下组：丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸和/或其盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(atbs)和/或其盐、n-乙烯基吡...
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