基于含磺酸化合物的共聚物制造技术

本发明专利技术涉及这样一种共聚物，所述共聚物包含以下单体组分：ａ）至少一种含磺酸化合物，ｂ）至少一种含氮Ｎ－乙烯基酰胺、一种丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，和ｃ）至少一种至少双官能或更高官能的乙烯基醚。所述共聚物特别适用作触变剂、抗离析剂和保水剂，且总体上适用作含水泥和基于石膏的体系的添加剂。分子量＞４００００ｇ／ｍｏｌ的此类共聚物可特别是用作矿物油和天然气矿床开采中的添加剂。

【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基于含磺酸化合物的共聚物。在建筑化学领域，已知被特别用于砂浆体系——如瓷砖胶粘剂中——的保水剂能 够保持砂浆体系中所谓的混合水，并防止由于负毛细力(negative capillary force)而被 基质吸收。相对较大比例的混合水的排出会不利地影响砂浆体系的硬化并导致产品质量较差。现有技术中已描述了多种保水剂。例如，EP 1090889A1描述了一种用于特殊石膏和砂浆的添加剂，其中粘土和瓜尔 胶的混合物作为典型保水剂被提及。根据DE 19543304A1和US 5，372，642，纤维素衍生物被用作保水剂。上述德国公 开申请教导了用于含水建筑材料混合物的添加剂，其中特别记载了包括含有磺酸、羧酸或 硫酸基团的水溶性纤维素衍生物，和含有磺酸和/或羧酸的乙烯基(共)聚合物和/或基 于氨基塑料组分或芳基化合物和甲醛的缩合物。这些添加剂的特征是在基于水泥、石灰、石 膏、无水石膏和其他水硬性粘合剂的建筑材料混合物中具有良好的保水性且同时具有出色 的流变改性性质。所述美国专利描述了羧基甲基醚、甲基羟乙基纤维素醚或甲基羟丙基纤 维素醚用作含有熟石灰和水泥的混合物的添加剂的用途。在此情况下，所述混合物据称可 提高建筑化学组合物的保水能力。另外，触变剂也常加入砂浆以减少或避免砂浆从待修补的缝隙或垂直表面流出。 借助所述触变剂，新鲜制备的砂浆组合物变硬，在一些情况下还会提高对基质的粘附。EP 0773198A1描述了一种不依赖于聚丙烯酰胺的用于建筑材料混合物的增稠剂 体系。除了至少一种纤维素醚以外，该增稠剂体系中还使用至少一种淀粉醚和至少一种层 状硅酸盐。该增稠剂体系的有利性质据称特别是在水泥瓷砖胶粘剂和石膏填充化合物中表 现出来。EP0445653A1提出一种基于粘土和改性纤维素的增稠剂组合物。锂蒙脱石作为典型 粘土矿物质被提及，且羟乙基纤维素作为纤维素代表被提及。德国公开申请DE 19534719A1 描述了含纤维素醚和合成锂蒙脱石的组合物。此类增稠剂组合物用于制备建筑材料产品。 据称此类体系的特征是具有良好的粘附强度值——特别是在水的作用下，并显著降低—— 例如垂直混凝土板——滑脱。用于建筑材料产品的其他增稠剂结合物描述于欧洲申请EP 0630871A1中。此类结合物选自溶于水或溶于表面活性剂水溶液的非离子纤维素醚和选定 的表面活性剂或萘磺酸缩合物。据称此类结合物使得可改进建筑材料产品加工性质相关的 应用。本领域技术人员通常将砂浆区分为基于石膏和基于水泥的体系。仍期望得到在两 种体系中均表现出良好效力的触变剂或保水剂。通常，将其他添加剂如缓凝剂、胶乳或增塑 剂加入砂浆以另外扩大效力范围。当然，保水剂或触变剂这一方面，与常规使用的其他添加 剂另一方面之间的良好相容性始终很重要。在开采特别是钻探矿物油和天然气中，需要密封钻井和其他地岩层中的合适岩 层。这些密封措施防止地岩层中的水或气体穿透钻井，或防止钻井的有机流体穿透周围的 岩层。在这些情况下，常存在水泥桩的流体静压将水从水泥浆中压出进入周围岩石的危险。3这可通过加入所谓的失水量控制添加剂(fluid loss control additive)——其也为保水 剂——防止。加入此类失水量控制添加剂会密封由水泥浆和岩层间的失水形成的滤饼。在 此情况下，常使用的典型保水剂描述于，例如DE 3144770A1中。它们是基于乙烯基单体的 水溶性共聚物。EP 0163459A1描述了用于粘合油、气和水井的水泥组合物。此类组合物包 含甲醛与丙酮的缩合物，并且也包含具有磺酸钠基团的含丙酮化合物。除了保水性和触变能力，对于新鲜且尚未硬化的水泥浆体的另一个评价标准是其 相稳定性。在制备预拌混凝土和预制混凝土部分，以及在钻孔粘合中，常使用易于部分分离 的水泥浆。在所有使用领域中，这都会带来很大的技术问题，因为粘附力和密封性常常不令 人满意到夸张的程度。为此，已经并且正在试图提供这样的新化合物，其首先具有显著的保 水性，还提高触变能力，最后防止分离。通常向水泥浆中加入另外的添加剂，如增塑剂和缓凝剂。然而，这些添加剂通常仅 当它们吸附于一种或多种在水泥水化过程中形成的熟料相或晶体相上时才有效。如果使用 不同添加剂，它们会竞争晶体相上存在的吸附位点。基于现有技术的所述缺陷，本专利技术的一个目的是提供这样一种基于一种含 磺酸化合物的新的共聚物，其可作为添加剂，但也可特别地作为触变剂、抗离析剂 (antisegregation)和保水剂用于水泥体系中。这些共聚物的效力应在所述应用领域中是 稳定的，尤其是不应被通常使用的其他添加剂不利地影响。该目的借助这样一种共聚物实现，所述共聚物包含以下单体组分a)至少一种含 磺酸化合物，b)至少一种含氮N-乙烯基酰胺、一种丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，和c)至少一 种至少双官能的乙烯基醚。借助本专利技术的聚合物，可以不仅完全实现所述目的。出人意料地，还发现所述共聚 物不仅可成功用于含水泥体系，还可用于基于石膏的体系。因此，所述共聚物表现出其在不 含水泥和基于石膏的水性体系中作为保水剂和触变剂的极其良好的效果。然而，本专利技术的 聚合物还可在基于粘土的体系中用作增稠剂或保水剂。此类基于粘土的体系用于例如开有 槽沟的墙壁结构中或用作钻探流体。已证明特别合适的是分子量> 40000g/mol，优选> 80000g/mol，特别优选> 100000g/mol的本专利技术共聚物。所述单体组分a)应为至少一种选自以下的化合物2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺 酸(AMPS)、2_丙烯酰胺基丙酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、烯丙基羟基丙磺酸，其合适的盐 或任意混合物。在本专利技术的上下文中，适用作单体组分b)的特别是N-乙烯基己内酰胺、 N-N- 二甲基丙烯酰胺、N-N- 二乙基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、N-N- 二乙基丙烯酰胺、异丙 基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-甲基-N-乙烯基 乙酰胺、N-烷基丙烯酸酯、N-烷基甲基丙烯酸酯及其混合物，所述烷基彼此独立地含有1至 12个碳原子，并且还可带有支链。最后，所述组分c)——即所述至少双官能的乙烯基醚——应选自三甘醇二乙烯基 醚、4-羟基丁基乙烯基醚、二甘醇二乙烯基醚或丁二醇二乙烯基醚。确实所述组分及其特别合适的代表可根据本专利技术以任意比例存在于要求保护的 共聚物中。但已证明所述单体组分a)、b)和c)以重量比40至90% 2至40% 0. 05至 5.0%存在是有利的。优选地，所述重量比为50至80 10至30 0.5至3重量％，特别优选 60 至 70%: 10 至 20%: 1.5至2%。除了所述共聚物本身，本专利技术还包含其用途。本文中，要求保护特别是所述共聚物 作为加入含水硬性粘合剂和/或水可膨胀性组分的组合物中的添加剂的用途。特别地，用 作加入基于水泥、CaS04或粘土的组合物的添加剂的用途是合适的，用作保水剂、增稠剂或 触变剂的用途特别重要。因为现有技术中已知的缺陷在尤其是开采矿物油和天然气矿床中也是常见的，本 专利技术包含这样一种用途变形方案，其中所述新的共聚物用于钻井水泥浆、钻探流体或增产 液(stimulation fluid)。该用途可以特别是与其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共聚物，所述共聚物包含以下单体组分：ａ）至少一种含磺酸化合物，ｂ）至少一种含氮Ｎ－乙烯基酰胺、一种丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，和ｃ）至少一种至少双官能的乙烯基醚。

【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：C施频德勒，A阿斯曼，U胡伯，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]