FI106559B - Natriumformiaattipitoisia fluidisoituja polymeerisuspensioita - Google Patents

Description

106559

Natriumformiaattipitoisia fluidisoituja polymeerisuspensioita - Natriumformiathaltiga fluidiserade suspensioner - 5 Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen ei-ioni-sen polymeerin nestemäinen suspensio suolan vesiliuoksessa sekä menetelmä ja sen käyttö.

US-patentissa 4883536 "Suspension of Water Soluble Polymers in Aqueous Media 10 Containing Dissolved Salts" ja US-patentissa 4883537 "Aqueous Suspension of Car- boxymethyl-cellulose", kumpikin julkaistuna C.L. Burdick'in nimissä ja siirretty Aqualon Companylle, selitetään!, että suolat kaksiarvoisten tai kolmiarvoisten anionien kanssa ovat käyttökelpoisia selluloosaeetterijohdannaisten suspensiossa. Nämä ja muut aikaisemmat viitejulkaisut eivät kuitenkaan millään tavalla osoittaneet, että yksinkertainen 15 yksiemäksisen hapon suola olisi samalla tavoin käyttökelpoinen fluidisoiduille polymee-risuspensioille. Tämän keksinnön osalle jäi siten saada aikaan sellainen parannus tekniikan tasossa.

Keksinnön kohteena on saada aikaan fluidisoituja polymeerisuspensioita käytettäväksi 20 maaleissa, paperissa, kaivostoiminnassa, rakennustoiminnassa ja öljyn ja kaasun talteenotossa, koskien ei-ionisia selluloosaeettereitä vedessä ja suolassa; joille on olennaista, että suola on natriumformiaatti. Natriumformiaatti on suspendoiva suola hyd-roksietyyliselluloosaa, hydrofobisesti modifioitua hydroksietyyliselluloosaa, metyylisel-: '«· luloosaa, metyylihydroksipropyyliselluloosaa ja niiden johdannaisia varten, esim. hyd-25·: rofobisesti modifioidulle etyylihydroksietyyliselluloosalle, jne.

« 4 • · 4 • 44 4 4

Keksinnön mukaiselle tuotteelle, menetelmälle ja sen käytölle tunnusomaiset piirteet *.*.*..: on esitetty patenttivaatimuksissa.

«·« • · 4 • ♦ 4 30 Keksinnön mukaisessa edullisessa menetelmässä ksantaanikumia liuotetaan veteen ... ennen natriumformiaatin lisäämistä, sen jälkeen lisätään vähintään yhtä ei-ionista po- • 4 4 lymeeriä, joka on valikoitu ryhmästä hydroksietyyliselluloosa, metyyliselluloosa tai : eetterijohdannaiset, vesipitoiseen ksantaani/natriumformiaattiliuokseen polymeerien ♦ nestemäisen suspension muodostamiseksi.

35..: • ·

Ottaen huomioon menestys, joka oli saavutettu vesipitoisilla polymeerisuspensioilla : ·’ karbonaateissa, sulfaateissa ja fosfaateissa, oli odottamatonta keksiä, että yksi ja vain :.v: yksi yksiemäksisen hapon suola saattoi antaa sellaisen suspendointihyödyn.

106559 2

Lisäksi havaittiin, että tietty aine, so. , natriumformiaatti, jota pidettiin aikaisemmin vähäarvoisena sivutuotteena, saattoi todella saada aikaan sellaisia dramaattisia etuja 5 aikaisemmin tuntemattomassa sovellutuksessa. Natriumformiaattia ei ainoastaan ollut helposti saatavissa, vaan fluidisoitujen polymeerisuspensioiden valmistusmenetelmä oli vähemmän kriittinen kuin mitä aikaisemmin saatiin kokea moniemäksisen hapon suolojen kanssa.

10 Vaikka muiden suolojen kuten kaliumformiaatin, kalsiumformiaatin ja asetaattien ja/tai bikarbonaattien saatettiin odottaa toimivan samalla tavalla kuin natriumformiaatti, asia ei ollut niin varsinaisissa vertailutesteissä nestesuspensioiden valmistamiseksi, käsittäen 15 osaa tai enemmän hydroksietyyliselluloosaa 100 osassa koko suspensio-koostumusta.

15

Suola- Vesi Natrosol

Suola_määrä g_g_250 GR_Tulos

Natriumformiaatti 30 55 15 Neste- 20 suspensio

Kaliumformiaatti 30 55 15 Paksu geeli

Natriumasetaatti 30 55 15 Paksu geeli

Kalsiumfosfaatti 30 55 15 Paksu geeli i' Kaliumbikarbonaatti 30 55 15 Paksu geeli 25 Natriumbikarbonaatti 30 55 15 Paksu geeli .i. Natriumformiaatin erikoisen käyttäytymisen lisäksi, suhteessa muihin yhdenarvoisten anionien suoloihin, oli yllättävää havaita myös, että kaikkia ei-ionisia polymeerejä ei • · ..... voitu suspendoida. Sopivia ei-ionisia polymeerejä natriumformiaattisuspensioon olivat • · · 3Ό hydroksietyyliselluloosa, hydrofobisesti modifioitu hydroksietyyliselluloosa, hydrofobi- ... sesti modifioitu etyylihydroksietyyliselluloosa, metyyliselluloosa, metyyiihydroksipro-• · » l!.* pyyliselluloosa ja polyetyleenioksidi (PEO). Eivät anioniset eikä kationiset selluloosa-v : eetterit suspendoituneet tyydyttävästi, eikä myöskään ei-ioniset guaarikumi tai poly-;*·,· akryyliamidi.

35..: ..·. Havaittiin, että natriumformiaatin vesiliuosten kyky olla tehokas suspendoiva alusta : .' vesiliukoiselle polymeerille oli riippuvainen vedessä läsnä olevan natriumformiaatin :.'-i tietystä pitoisuudesta. Todettiin esimerkiksi, että suurempi kuin 30 %:n pitoisuus 3 106559 natriumformiaattia vedessä tarvittiin hydroksietyyliselluloosan nestemäisen suspension valmistamiseksi, kuten seuraavassa taulukossa esitetään: - 5

Natriumformiaattia. g Vettä, g Tulos 20 65 Paksu geeli 25 60 Paksu geeli 10 30 55 Nestesuspensio

Seuraavassa on keksinnön mukaisen nestemäisen polymeerisuspension tyypillinen esimerkki, jossa aineosat luetellaan niiden lisäämisjärjestyksessä sekoitussäiliöön.

15 Aineosa Paino-osaiakauma Tavoitearvo

Vesi 45-55 49,85

Ksantaanikumi 0,10-0,20 0,15

Natriumformiaatti 28-35 30 20 Polymeeri 10-25 20

Vaikka on mahdollista suspendoida polymeeri pelkästään natriumformiaattiin, suspensiota täytyy sekoittaa uudelleen aika ajoin, ellei ksantaanikumia sisällytetä suspensiota : '·· stabiloivaksi aineeksi. Tässä suhteessa oli myös yllättävää havaita, että ksantaanikumi 2·5: oli pätevin aine tähän tarkoitukseen. Yritykset muiden suspendoivien aineiden kuten :Y: karboksimetyyliselluloosan (CMC), guaarikumin ja natriumalginaatin käyttämiseksi, • · eivät olleet onnistuneita. Siinä tapauksessa kuitenkin, jossa suspensiota on tarkoitus «»«· käyttää verrattain lyhyen ajan sisällä valmistamisen jälkeen, olisi mahdollista jättää ksantaanikumi pois ja yksinkertaisesti valmistaa natriumformiaattiliuos ja sekoittaa » · · 30 siihen polymeeri, nestemäisen suspension muodostamiseksi, jota voitaisiin käyttää ... joko jatkuvassa prosessissa tai panosprosessissa.

• · · « · · · · · v * Keksinnöllä on teollista käyttöä maaleissa, rakennusmateriaaleissa, papereissa, kai-vostyössä, öljyn ja kaasun talteenotossa, ja muilla vielä tutkittavana olevilla alueilla.

35.: Seuraavat esimerkit kuvaavat keksinnön mukaista käytäntöä sitä rajoittamatta.

« * 4 106559

Esimerkki 1 5 5485 g:aan voimakkaasti sekoitettua deionisoitua vettä lisättiin 15 g:n erä Kelco

Inc. 'Itä saatavaa ksantaanikumia. Sekoitusta jatkettiin 30 minuutin ajan, kunnes saatiin samea, lievästi viskoosinen liuos. Sen jälkeen lisättiin 3000 g Aqualon Companyltä saatavaa natriumformiaattia ja annettiin liueta. Lopuksi lisättiin 1500 g Aqualon Natrosol® 250GR hydroksietyyliselluloosaa 10-20 minuutin kuluessa nestemäisen 10 suspension muodostamiseksi, jonka Brookfield-viskositeetti oli 3000 mPa.s 25°C:ssa. Yhden kuukauden kuluttua suspensiolle mitattiin uudelleen sama viskositeetti ilman merkkejä laskeutumisesta.

Osia tästä natriumformiaatti/ksantaani/HEC-nestesuspensiosta voidaan onnistuneesti 15 käyttää maaleihin, paperin päällysteisiin ja rakennussovellutuksiin, joita aikaisemmin on kuvailtu fluidisoiduilla polymeerisuspensioilla US-patenteissa 4 883 536 ja 4 883 537, samoin kuin hakijoiden patenttihakemuksissa sarjanumeroilla 429 195 ja 508 355.

Esimerkki 2 20

Fluidisoituja polymeerisuspensioita valmistettiin kuten esimerkissä 1, paitsi että ksantaanikumia ei lisätty, ja testattuihin ei-ionisiin polymeereihin lukeutuivat hydroksietyyli-selluloosa, hydrofobisesti modifioitu hydroksietyyliselluloosa, metyyliselluloosa, me-tyylihydroksipropyyliselluloosa, kaikki saatavissa Aqualon'lta, etyylihydroksietyyli-25 selluloosa, saatavissa Berol Nobel'lta nimellä Bermocol® EHM 100, hydrofobisesti modifioitu polymeeri, saatavissa Union Carbide Companyltä nimellä Cellosize® HEC . . . SPATTER GUARD 100, ja polyetyleenioksidi, saatavissa nimellä Polyox® 301 Union *,·. Carbide'ltä.

• 1 · · 3.Q. Kaikissa tapauksissa oli mahdollista valmistaa fluidisoituja polymeerisuspensioita, joi-*·’ ’ den Brookfield-viskositeetit vaihtelivat alueella 1000 - 10000 mPa.s 25°C:ssa.

• · ·

Merkittävää laskeutumista havaittiin sekoituksen lopettamisen jälkeen noin 24 - 72 ♦ · · tunnin kuluessa.

35:.: • · ·

| » I

• 1 1 « · 106559 5

Esimerkki 3 5 Kaikki esimerkin 2 mukaiset ei-ioniset polymeerit valmistettiin fluidisoituina polymeeri-suspensioina käyttäen 0,10 - 0,20 paino-osaa ksantaanikumia 100 osaa kohti koko suspensiota kuten esimerkin 1 mukaisessa menettelyssä. Vähintään yhden kuukauden ajan pysyviä suspensioita saatiin kaikissa tapauksissa.

10 Esimerkki 4

Esimerkin 1 mukainen menettely toistettiin, paitsi että veden ja natriumformiaatin määriä vaihdeltiin yritettäessä valmistaa fluidisoituja polymeerisuspensioita ei-ionisen gu-aarikumin, polyakryyliamidin, natriumkarboksimetyyliselluloosan ja kationisen hydrok-15 sietyyliselluloosan kanssa. Kaikissa kokeissa saatiin paksuja geelejä.

Esimerkki 5

Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että natriumformiaatti korvattiin suolalla, jolla otaksuttiin 20 olevan samanlaiset ominaisuudet. Vain paksuja geelejä saatiin kokeessa, vaihtelemalla suolan, veden ja polymeerin määriä ja laatuja, koskien seuraavia suoloja: kal-siumformiaatti, kaliumformiaatti, natriumasetaatti, kaliumbikarbonaatti ja natriumbikarbonaatti.

25 Esimerkki 6

Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että veden ja natriumformiaatin suhteita vaihdeltiin kuten • · · · taulukossa 1 esitetään.

• · • · · • ♦ ♦ *30 Taulukko 1.

··« • ♦ * *·* * Natriumformiaatti Vesi HEC Tulos - «»· -' 1 ' 1 • · · » » · :*·.· 20 65 15 Paksu geeli 35.: 25 60 15 Paksu geeli 30 55 15 Nestesuspensio ♦ · * • ♦ • · « ♦ » · » 106559 6

Taulukossa 1 valaistaan nestemäisen suspension muodostamista väkevöidyssä natri-umformiaattiliuoksessa (30 %), kun taas 20 %:inen ja 25 %:inen liuos sai aikaan vain 5 epätyydyttävän geelin.

Esimerkki 7

Esimerkki 6 toistettiin, paitsi että 28 g natriumformiaattia lisättiin 57 g:aan vettä, ja 15 g 10 HEC:iä lisättiin. Nestemäinen suspensio oli tuloksena. Tämä esimerkki osoittaa, että vähintään 28 paino-% natriumformiaattisuolaa tarvitaan fluidisoitujen polymeerisus-pensioiden valmistamiseksi keksinnön mukaisesti.

I 1 ( I I « I 4 1 f I i · < t t « • · 1 • · · · • 1 • · · • · · • · · • · · • t » • · · • · · • t · • · · • · t r 1 t < t « i « « · • · ·

Claims (8)

1. 7 106559 -5 1. Ei-ionisen polymeerin nestemäinen suspensio suolan vesiliuoksessa, tunnettu siitä, että suola on natriumformiaatti, joka käsittää suspensiosta 28 paino-% tai enemmän ja siitä, että polymeerinä on yksi tai useampi polymeeri valikoituna ryhmästä, johon kuuluvat hydroksietyyliselluloosa, hydrofobisesti modifioitu selluloosaeetteri, hyd-rofobisesti modifioitu hydroksietyyliselluloosa, hydrofobisesti modifioitu etyylihydroksi-10 etyyliselluloosa, metyyliselluloosa, metyylihydroksipropyyliselluloosa tai polyetyleeni-oksidi.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suspensio, tunnettu siitä, että ksantaanikumia lisätään suspendoivana aineena määrällisesti 0,1 - 0,5 paino-% perustuen koko fluidi- 15 soidun polymeerisuspension painoon.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suspensio, tunnettu siitä, että suspensio käsittää 15 paino-% tai enemmän polymeeriä.
4. 4. Menetelmä ei-ionista polymeeriä sisältävän vesipitoisen fluidisoidun suspension valmistamiseksi ksantaanikumissa ja natriumformiaatissa, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa: I > 1) valmistetaan ksantaanikumiliuos; • :25 2) lisätään 28 paino-% tai enemmän natriumformiaattia, ja : ’; ‘; 3) lisätään ei-ionista polymeeriä fluidisoidun polymeerisuspension val- mistamiseksi, joka on pysyvä yhden kuukauden ajan tai kauemmin. • · · · * • ·
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa (2) li- « 1 » 30 sätään 30 paino-% natriumformiaattia. • · · • » » *·1/ 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polymeeri on hyd- v : roksietyyliselluloosa, hydrofobisesti modifioitu selluloosaeetteri, hydrofobisesti modi- fioitu hydroksietyyliselluloosa, hydrofobisesti modifioitu etyylihydroksietyyliselluloosa, .35: metyyliselluloosa tai metyylihydroksipropyyliselluloosa. •« « « « · • « • · «« 8 106559
6. 7. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen suspensio, tunnettu siitä, että se sisältää ksan-taanikumia stabiloivana aineena määrällisesti 0,1 - 0,5 paino-% perustuen fluidisoidun 5 polymeerisuspension kokonaispainoon.
7. 8. Natriumformiaatin ja ksantaanikumin yhdistetty käyttö suspendoivana aineena ei-ioniselle polymeerille siten, että suspensiosta on 28 paino-% tai enemmän natrium-formiaattia ja että polymeereihin kuuluvat hydroksietyyliselluloosa, hydrofobisesti mo- 10 difioitu selluloosaeetteri, hydrofobisesti modifioitu hydroksietyyliselluloosa, hydrofobisesti modifioitu etyylihydroksietyyliselluloosa, metyyliselluloosa, metyylihydroksipro-pyyliselluloosa tai polyetyleenioksidi. * 1 1 • · · · • ♦ • · · ♦ · · ♦ ♦ · ·1· • · 1 • · · ♦ 1 1 • · · « · · · • · · • ·1 • · • · ♦ « « » • · • · « , 106559