FR3104578A1 - Nouveaux monomeres sulfobetaine, procede de preparation et leurs utilisations - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un nouveau monomère sulfobétaïne, et son procédé de préparation, avantageusement par réaction entre un composé vinyl-amine et un composé vinyl-acide sulfonique, préférentiellement en présence d’un agent solubilisant. La présente invention concerne également les (co)polymères obtenus à partir de ce nouveau type de monomère sulfobétaïne, et leur utilisation, par exemple comme floculant, dispersant, agent épaississant, agent absorbant ou agent réducteur de friction.

Description

NOUVEAUX MONOMERES SULFOBETAINE, PROCEDE DE PREPARATION ET LEURS UTILISATIONS
Le domaine de l’invention concerne des monomères zwitterioniques et plus précisément de nouveaux monomères sulfobétaïnes, ainsi que leur procédé de préparation et leur utilisation pour produire des (co)polymères.
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE
Les monomères zwitterioniques ont la particularité d’avoir au moins une charge anionique et au moins une charge cationique sur la même unité monomérique. Le groupement cationique est généralement un ammonium quaternaire. Le groupement anionique est généralement un acide carboxylique, un acide sulfonique, un acide phosphorique, un acide phosphonique ou leurs formes salifiées. Ces monomères zwitterioniques sont également caractérisés par le groupement qui sépare la charge anionique et la charge cationique. Des groupements hydrophiles ou hydrophobes peuvent être également présents sur l’unité monomérique.
Les monomères zwitterioniques sont d’importance étant donné les caractéristiques spécifiques qu’ils apportent aux polymères obtenus à partir de ces derniers. Les monomères sulfobétaïnes sont un type particulier de monomère zwitterioniques.
Les monomères de type sulfobétaïnes décrits dans l’art antérieur ont souvent la structure selon la formule (I) suivante dans laquelle x et y sont des nombres entiers et R1et R2sont choisis parmi un groupement alkyle, cyclique ou hétérocyclique.

Formule (I), avec R3= H ou CH3
La molécule la plus citée est le monomère SPE, notamment fabriqué par la société Raschig avec sa gamme Ralu®mer. La structure du Ralu®mer SPE correspond à celle de la formule (I) dans laquelle x=2, y=3 et R3= CH3.
Une variation de ces structures consiste en l’introduction d’un groupement hydroxyle entre une charge positive (ammonium quaternaire) et une charge négative (sulfonate). La société Rashig commercialise notamment le monomère SHPE de formule (II) suivante.

Formule (II)
Il existe également des monomères zwitterioniques possédant un groupement acrylamido, permettant ainsi d’obtenir une résistance à l’hydrolyse plus prononcée que les monomères zwitterioniques de type (méth)acrylique. Ces structures sont disponibles par exemple auprès de la société Rashig dans sa gamme Ralu®mer sous les appellations SPP de formule (III) et SHPP de formule (IV) suivantes.

Formule (III)

Formule (IV)
Ces monomères zwitterioniques peuvent être obtenus selon différentes voies de synthèse. Les documents CN104926696, US 3,473,998 et US 4,585,846 décrivent par exemple la réaction entre un monomère possédant une amine tertiaire et un ester cyclique de l’acide sulfonique, autrement appelé sultone d’alkyle. La longueur de la chaine alkyle varie généralement de 3 à 7 atomes de carbone.
Les réactifs les plus utilisés sont généralement la propane sultone et la butane sultone. Mais ces composés sont des réactifs hautement toxiques avec une classification cancérigène, mutagène et reprotoxique. Ils sont donc hautement indésirables. De plus, les alkylsultones s’hydrolysent en milieu aqueux, ce qui nécessite un strict contrôle du taux d’eau dans les milieux réactionnels, et rend ainsi les conditions réactionnelles difficiles.
Les documents US 3,239,560 et CN105130851 décrivent l’utilisation d’un halogénure d’hydroxyalkyl sulfonate de sodium comme réactif afin de s’affranchir de l’utilisation d’ester cyclique de l’acide sulfonique. Ces halogénures d’hydoxyalkyl sulfonates sont obtenus par réaction entre l’épichlorohydrine, qui est un composé toxique, et du sulfite de sodium, ou bisulfite de sodium, ou métabisulfite de sodium. La formation du monomère zwitterionique se fait donc en deux étapes, et toujours avec l’utilisation d’un composé toxique. De plus, l’utilisation de chlorure d’hydroxyalkyl sulfonate de sodium avec une amine tertiaire génère une quantité de sel (NaCl) qu’il est nécessaire d’éliminer du milieu réactionnel, ce qui rend la réaction plus complexe à gérer. Enfin, ce type de réaction génère une quantité de sous-produits non négligeable, ce qui nécessite une étape supplémentaire de purification par recristallisation du monomère sulfobétaine ainsi synthétisé. Ces procédés ne sont donc pas satisfaisants.
Le document «Synthesis of a series of monomeric styrene sulfobetaine precursors» (Lukas Sonnenschein et Andreas Seubert, Tetrahedron Letters, volume 52, 2011, pages 1101-1104) décrit l’utilisation de bromure d’alkylsulfonate de sodium comme réactif. En marge du monomère sulfobétaïne obtenu, du sel (NaBr) est généré ce qui nécessite une étape supplémentaire de purification du milieu réactionnel. Ce procédé n’est donc pas satisfaisant.
Il apparait donc que l’obtention de nouveaux monomères zwitterioniques, en particulier des sulfobétaïnes, de bonne pureté, à un rendement important, et minimisant l’utilisation de réactifs toxiques, reste un enjeu majeur.
La Demanderesse vient maintenant de découvrir des nouveaux monomères sulfobétaïnes, ainsi que leur procédé de préparation, permettant d’atteindre les objectifs précités.
La présente invention concerne un monomère sulfobétaïne de formule (V) suivante, ou sa forme acide, c’est-à-dire un monomère dans lequel SO3H remplace SO3 -.

Formule (V)
Par un monomère «et/ou» sa forme acide, on entend soit un monomère, soit la forme acide du monomère, soit un monomère et sa forme acide.
L’invention concerne aussi bien la forme zwitterionique de la molécule, i.e. celle qui comprend au moins une charge positiveetau moins une charge négative sur la même molécule, que la forme acide, cette dernière étant présente en milieu acide lorsqu’un proton, H+, vient neutraliser la charge négative de la fonction SO3 -. Dans la présente demande l’expression «monomère sulfobétaïne de formule (V), ou sa forme acide»est utilisée pour décrire ces deux molécules.
Un autre aspect de l’invention concerne un procédé de préparation du monomère de formule (V) et/ou sa forme acide par réaction entre un composé de formule (VI) et un composé de formule (VII) et/ou un de ses sels. Cette réaction est optionnellement, et préférentiellement, réalisée en présence d’au moins un agent solubilisant du composé de formule (VII). De manière avantageuse, cette réaction peut également être réalisée en présence d’au moins un solvant.

Formule (VI)

Formule (VII)
Dans les formules (V) à (XIV):
R1et R4sont, indépendamment l’un de l’autre, -H ou -CH3,
R2et R3sont, indépendamment l’un de l’autre, un groupement alkyle linéaire en C1-C10 ou alkyle ramifié en C3-C10 ou alkylène linéaire en C2-C10,
R5est -H, ou un groupement alkyle linéaire en C1-C22 ou alkyle ramifié en C3-C22, ou R5 forme avec R6un cycle carboné en C4-C10, optionnellement ramifié,
R6est un groupement alkyle linéaire en C1-C22 ou alkyle ramifié en C3-C22, ou R6 forme avec R5un cycle carboné en C4-C10, optionnellement ramifié,
X1= -COO-, ou -CONH- ,ou -CH2-,
X2= -COO- ,ou -CONH-,
n est un nombre entier compris entre 0 et 10.
De manière générale, les plages de valeurs incluent les bornes les définissant. Ainsi, les bornes 0 et 10 sont inclues dans la plage «compris entre 0 et 10».
Dans la présente demande, -COO- correspond à un atome de carbone relié par une double liaison covalente à un premier atome d’oxygène, et relié par une simple liaison covalente à un deuxième atome d’oxygène, c’est-à-dire le groupement -C(=O)O-. Le groupement -CONH- correspond à un atome de carbone relié par une double liaison covalente à un atome d’oxygène, et relié par une simple liaison covalente à un atome d’azote, lui-même relié par une liaison covalente à un atome d’hydrogène, c’est-à-dire le groupement -C(=O)NH-. Le carbone du groupement C=O de X2(-COO- ou -CONH-) forme bien entendu une liaison covalente avec le carbone du groupement -CHR4- de la formule (V). n = 0 signifie que (--)nest une liaison simple entre X1et NR2R3.
Lorsque Ri(i = 2 et/ou 3) est un groupement alkylène linéaire en C2-C10, il comprend avantageusement une seule double liaison C=C, plus avantageusement un groupement -CH=CH2.
A titre d’exemple, un groupement en C1-C20correspond avantageusement à un groupement hydrocarboné comprenant 1 à 20 atomes de carbone. De manière avantageuse, un groupement hydrocarboné ne comprend que des atomes de carbone et d’hydrogène.
Dans la présente demande, les sels des monomères sulfobétaïne de formule (V) et du composé de formule (VII) sont des sels hydrosolubles de ces monomères comme des sels de métaux alcalins, des sels de métaux alcalino-terreux, ou des sels d’ammonium.
Par «alcalin» ou «métal alcalin», on entend un élément chimique de la première colonne (1er groupe) du tableau périodique, à l'exception de l'hydrogène, à savoir un élément choisi parmi le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium, le césium et le francium, de préférence le sodium ou le potassium.
Par «alcalino-terreux» ou «métal alcalino-terreux», on entend un élément chimique de la deuxième colonne (2ème groupe) du tableau périodique, à savoir un élément choisi parmi le béryllium, magnésium, le calcium, le strontium, le baryum et le radium, de préférence le calcium ou le magnésium.
Un autre aspect de l’invention concerne l’utilisation du monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou un de ses sels, pour la production de (co)polymères.
Un autre aspect de l’invention concerne les (co)polymères obtenus à partir de monomères sulfobétaïnes de formule (V) et/ou sa forme acide.
L’invention a aussi pour objet l’utilisation du (co)polymère obtenu à partir de monomères sulfobétaïnes de formule (V) et/ou sa forme acide comme floculant, dispersant, agent épaississant (modificateur de rhéologie), agent absorbant (par exemple superabsorbant de type SAP qui gonfle en présence d’eau), agent réducteur de friction, agent rétenteur d’eau, agent rétenteur de charges minérales, ou générateur et stabilisant de mousse. Ledit (co)polymère peut présenter une ou plusieurs de ces propriétés.
L’invention a également pour objet l’utilisation des (co)polymères obtenus à partir de monomères sulfobétaïnes de formule (V) et/ou sa forme acide, dans la récupération du pétrole et du gaz, dans le traitement de l’eau, dans le traitement des boues, dans l’amélioration du transport de fluide aqueux, dans le traitement de la pulpe à papier, dans la fabrication du papier, dans la construction, dans l’industrie minière, dans la formulation de produits cosmétiques, dans la formulation de détergents, dans la fabrication de textile, dans l’agriculture, ou dans la fabrication d’hydrogels médicaux.
Enfin, l’invention a également pour objet des compositions de produits d’hygiène, des compositions cosmétiques, des compositions de shampoings, ou des compositions pharmaceutiques contenant un (co)polymère comprenant au moins le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, ainsi que le procédé de fabrication desdites compositions.
Le monomère sulfobétaïne
La présente invention concerne un monomère sulfobétaine de formule (V) suivante, ou sa forme acide.

Formule (V)
Selon un mode de réalisation particulier, le groupement R1de la formule (V) est un atome d’hydrogène.
Selon un premier mode particulier de l’invention, le monomère sulfobétaïne a une structure de formule (V) dans laquelle n est égal à 3. Dans ce cas, et de manière préférentielle, R2et R3sont chacun un groupement CH3, et X1est CONH.
Selon un second mode particulier de l’invention, le monomère sulfobétaïne a une structure de formule (V) dans laquelle n est égal à 0. Dans ce cas, et de manière préférentielle, R2et R3sont chacun un groupement CH3, et X1est un groupement -CH2-.
Selon un troisième mode particulier de l’invention, le monomère sulfobétaïne a une structure de formule (V) dans laquelle n est égal à 2. Dans ce cas, et de manière préférentielle, R2et R3sont chacun un groupement CH3et X1est -COO-.
De manière préférentielle, R4est un atome d’hydrogène, et X2est -CONH-. Dans ce cas, R5et R6sont de préférence des groupements CH3. Ces préférences s’appliquent de manière générale à la formule (V), et préférentiellement à un des trois premiers modes particuliers précédemment décrits.
Selon un quatrième mode particulier et préféré selon l’invention, le monomère sulfobétaïne est un monomère de structure de formule (VIII) suivante ou sa forme acide. On nomme ce monomère MAAMPS, plus précisément 2-(3-((2-(méthacryloyloxy) éthyl) diméthylammonio) propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate.

Formule (VIII)
Selon un cinquième mode particulier et préféré selon l’invention, le monomère sulfobétaïne est un monomère de structure de formule (IX) suivante ou sa forme acide. On comme ce monomère MAMMPS, plus précisément 2-(3-((2-méthacrylamidopropyl) diméthylammonio) propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate.

Formule (IX)
Selon un sixième mode particulier et préféré selon l’invention, le monomère sulfobétaïne est un monomère de structure de formule (X) suivante ou sa forme acide. On nomme ce monomère ALMPS, plus précisément 2-(3-(allyldiméthylammonio)propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate.

Formule (X)
Selon un septième mode particulier et préféré selon l’invention, le monomère sulfobétaïne es un monomère de structure de formule (XI) suivante ou sa forme acide. On nomme ce monomère AAMPS, plus précisément 2-(3-((2-(acryloyloxy) éthyl) diméthylammonio) propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate.

Formule (XI)
Selon un huitième mode particulier et préféré selon l’invention, le monomère sulfobétaïne est un monomère de structure de formule (XII) suivante ou sa forme acide. On nomme ce monomère AMMPS, plus précisément 2-(3-((2-acrylamidopropyl) diméthylammonio) propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate.

Formule (XII)
Selon un neuvième mode particulier et préféré selon l’invention, le monomère sulfobétaïne est un monomère de structure de formule (XIII) suivante ou sa forme acide. On nomme ce monomère DAMPS, plus précisément 2-(3-(diallylméthylammonio)propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate.

Formule (XIII)
Selon un dixième mode particulier et préféré selon l’invention, le monomère sulfobétaïne de formule (V) est sous une forme cristalline hydratée.
Selon un onzième mode particulier et préféré selon l’invention, le monomère sulfobétaïne de formule (VIII) est sous une forme cristalline hydratée ayant un diagramme de diffraction des rayons X sur poudre comprenant des pics caractéristiques suivants:
6,19°, 7,66°, 8,70°, 10,20°, 10,73°, 11,85°, 12,38°, 13,98°, 15,39°, 16,11°, 16,76°, 17,23°, 17,72°, 18,23°, 18,66°, 19,24°, 19,63°, 20,06°, 20,53°, 21,02°, 21,65°, 22,31°, 23,00°, 24,02°, 25,17°, 26,11°, 26,36°, 27,36°, 28,07°, 29,08°, 29,48, 29,91°degrés 2-thêta. L’incertitude est en généralement de l’ordre de +/- 0,05°.
Procédé P1 de préparation du monomère sulfobétaïne de formule (V)
L’invention concerne également un procédé P1 de préparation du monomère de formule (V) et/ou sa forme acide par réaction entre un composé de formule (VI) et un composé de formule (VII) et/ou un de ses sels, optionnellement et préférentiellement en présence d’au moins un agent solubilisant, et optionnellement en présence d’au moins un solvant.

Formule (VI)

Formule (VII)
Dans le procédé de préparation selon l’invention, les mêmes préférences sur les caractéristiques R1à R6, X1, X2, et n précédemment décrites pour le monomère sulfobétaïne, s’appliquent sur les formules (VI) et (VII).
Ainsi le composé de formule (VI) est préférentiellement choisi parmi le diméthylaminopropyl méthacrylamide, le dimethyléthylaminopropyl acrylamide, l’allyldiméthylamine, le diallylméthyl amine, le méthacrylate de diméthylaminoéthyl, l’acrylate de diméthylaminoéthyl. Plus préférentiellement, le composé de formule (VI) est choisi parmi le diméthylaminopropyl le méthacrylamide, l’acrylamide, l’allyldiméthylamine et l’acrylate de diméthylaminoéthyl. Encore plus préférentiellement, il est soit le diméthylaminopropyl méthacrylamide, soit le diméthylaminopropyl acrylamide.
En ce qui concerne le composé de formule (VII), l’utilisation de sa forme acide est préférée à celle de sa forme salifiée dans le procédé P1. Le composé de formule (VII) est préférentiellement l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique et/ou un de ses sels, préférentiellement sa forme acide. Selon un mode de réalisation particulier, l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique est sous sa forme monohydrate tel que décrit dans le document WO2018/172676.
Selon le procédé de l’invention, il est possible de faire réagir plusieurs amines (composé (VI)) avec le composé de formule (VII) dans la même réaction. Autrement dit, le procédé selon l’invention couvre également la réaction d’au moins deux composés de formule (VI) avec au moins un composé de formule (VII). Le produit de réaction contiendra alors plusieurs molécules différentes de formules (V). De la même manière il est possible de faire réagir au moins un composé de formule (VI) avec au moins deux composés de formule (VII).
La réaction entre les composés de formule (VI) et (VII) est préférentiellement réalisée en présence d’un agent de solubilisation du composé de formule (VII) dans le milieu réactionnel. Lorsqu’au moins un agent de solubilisation est présent dans le milieu réactionnel lors de la réaction, le rendement de la réaction est amélioré. La réaction peut être effectuée sans agent de solubilisation, mais il est préférable qu’elle soit réalisée en présence d’au moins un agent de solubilisation.
Dans le cadre de l’invention, un agent solubilisant est un composé permettant une solubilisation partielle ou totale du composé de formule (VII) dans le milieu réactionnel. Les termes «agent solubilisant» et «agent de solubilisation» sont utilisés de manière équivalente dans la présente demande. En d’autres termes, l’agent solubilisant est un agent solubilisant du composé de formule (VII) dans le milieu réactionnel. Grâce à sa présence, la solubilité du composé de formule (VII) est améliorée dans le milieu réactionnel. C’est ainsi que ces composés peuvent plus efficacement participer à la réaction. La solubilisation peut être partielle, la partie solubilisée réagissant avec le composé de formule (VI) pour former le composé de formule (V), puis c’est une autre fraction de composé de formule (VII) qui est solubilisé et qui réagit ensuite, et ainsi de suite, de sorte que substantiellement tous les composés de formule (VII) sont finalement solubilisés et ont réagi à la fin de la réaction.
L’agent solubilisant est préférentiellement choisi parmi l’eau, un alcane, un alcool, un amide par exemple la N-méthylpyrrolidone, ou un mélange de ces composés. Plus préférentiellement, l’agent de solubilisation est choisi parmi l’eau, le méthanol, l’éthanol, l’isopropanol, la diméthylformamide, ou un mélange de ces composés. Encore plus préférentiellement, l’agent solubilisant est l’eau.
La quantité d’agent solubilisant est de préférence comprise entre 0 et 200 % en masse par rapport à la masse du composé de formule (VII), préférentiellement comprise entre 0,0001 et 150% en masse, encore plus préférentiellement entre 0,001 et 100% en masse, et encore plus préférentiellement entre 0,1 et 80% en masse. La quantité d’agent de solubilisation (agent solubilisant) est de préférence supérieure à 0,5%, plus préférentiellement supérieure à 1%, encore plus préférentiellement supérieure à 2%, et encore plus préférentiellement supérieure à 5% en masse.
Il est possible d’optimiser la réaction en ajustant la quantité d’agent de solubilisation en fonction de la nature précise des composés (VI) et (VII). En d’autres termes, l’optimum de réactivité et de rendement obtenu avec la même quantité d’agent de solubilisation dépend de la nature des composés (VI) et (VII), notamment le composé (VII). L’homme du métier est à même d’effectuer aisément cette optimisation.
Lorsque le composé (VI) est le méthacrylate de diméthylaminoéthyl ou la diallylméthylamine (DAMA) et le composé (VII) est l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique et/ou un de ses sels, la quantité d’agent de solubilisation est préférentiellement comprise entre 0% et 50% en masse par rapport à la masse totale des composés (VI) et (VII), et des éventuels agent(s) de solubilisation et solvant(s), plus préférentiellement entre 0,01% et 40% en masse. La quantité d’agent de solubilisation est de préférence supérieure à 0,5%, plus préférentiellement supérieure à 1%, encore plus préférentiellement supérieure à 2%, et encore plus préférentiellement supérieure à 5% en masse. L’agent de solubilisation est préférentiellement de l’eau.
Lorsque le composé (VI) est l’acrylate de diméthylaminoéthyl et le composé (VII) est l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique et/ou un de ses sels, la quantité d’agent de solubilisation est préférentiellement comprise entre 0% et 20% en masse par rapport à la masse totale des composés (VI) et (VII), et des éventuels agents de solubilisation et solvants, plus préférentiellement entre 0,01% et 15% en masse. La quantité d’agent de solubilisation est de préférence supérieure à 0,5%, plus préférentiellement supérieure à 1%, et encore plus préférentiellement supérieure à 2% en masse. L’agent de solubilisation est préférentiellement de l’eau.
Lorsque le composé (VI) est le méthacrylamide de diméthylaminopropyl (DMAPMA) ou l’acrylamide de diméthylaminopropyl (DMAPAA) ou l’allyldiméthylamine (ADMA), et le composé (VII) est l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique et/ou un de ses sels, la quantité d’agent de solubilisation est préférentiellement comprise entre 0 et 50% en masse par rapport à la masse totale des composés (VI) et (VII), et des éventuels agent(s) de solubilisation et solvant(s), plus préférentiellement entre 0,01% et 30% en masse. La quantité d’agent de solubilisation est de préférence supérieure à 0,5%, plus préférentiellement supérieure à 1%, encore plus préférentiellement supérieure à 2%, et encore plus préférentiellement supérieure à 5% en masse. L’agent de solubilisation est préférentiellement de l’eau.
Le procédé de préparation selon l’invention peut se faire de manière discontinue, c’est-à-dire en lot («batch» en anglais, terme couramment utilisé par l’homme du métier), de manière semi-discontinue, c’est-à-dire semi-lot («semi-batch» en anglais) ou en continu. De préférence, il s’effectue de manière «batch». L’ajout des composés de formule (VI) ou (VII) et, optionnellement, de l’agent solubilisant peut se faire de manière séparée ou simultanée. Le composé de formule (VI) peut être ajouté en premier dans le réacteur, suivi de l’ajout du composé de formule (VII), ou inversement. La première de ces configurations est préférée (composé (VI) puis composé (VII)). L’ajout de chaque composant peut se faire en une seule fois, en plusieurs fois, ou en coulée progressive.
Les composés de formule (VI), de formule (VII) et l’éventuel agent de solubilisation peuvent être additionnés dans n’importe quel ordre dans un réacteur. Lorsqu’un agent de solubilisation est utilisé, le procédé de préparation selon l’invention comprend préférentiellement une première étape dans laquelle l’agent de solubilisation est ajouté et mélangé au composé de formule (VI), et dans une deuxième étape le composé de formule (VII) est ajouté dans le milieu réactionnel.
La réaction entre les composés de formules (VI) et (VII) s’effectue de préférence sous agitation. La vitesse d’agitation est préférentiellement comprise entre 10 et 1000 tours par minute.
La température de la réaction entre les composés de formules (VI) et (VII) est préférentiellement comprise entre -20°C et 100°C, plus préférentiellement entre 0°C et 50°C. La température optimale de réaction est préférentiellement comprise entre 10 et 40°C, de façon encore plus préférée entre 15 et 35°C, encore plus préférentiellement entre 15 et 25°C. Dans ces conditions optimales, de meilleures performances sont généralement obtenues.
La durée de la réaction entre les composés de formules (VI) et (VII) est avantageusement comprise entre 0,5 heure et 10 jours, préférentiellement entre 1 heure et 7 jours, plus préférentiellement entre 2 heures et 72 heures.
Les ratios molaires des réactifs sont typiquement déterminés par l’homme du métier de façon à maximiser la production de monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide. Le ratio molaire entre le composé de formule (VI)et le composé de formule (VII) et/ou à un de ses sels est préférentiellement compris entre 0,1:1 et 20:1, plus préférentiellement entre 1,01:1 et 20:1, et encore plus préférentiellement entre 1,1:1 et 15:1. Le ratio molaire peut notamment être compris entre 6:1 et 10:1, ou entre 8:1 et 10:1.
Lorsque ce ratio est compris entre 0.1:1 et 1:1, un composé additionnel est avantageusement utilisé de manière à ce que le ratio molaire entre la quantité de composé de formule (VI) additionnée à la quantité de composé additionnel sur la quantité de composé de formule (VII) soit avantageusement supérieur ou égal à 1.
Ce composé additionnel est avantageusement choisi parmi les hydroxydes de métal alcalin, les hydroxydes de métal alcalino-terreux, les oxydes de métal alcalin, les oxydes de métal alcalino-terreux, les carbonates de métal alcalin, les carbonates de métal alcalino-terreux, les hydrogénocarbonates de métal alcalin, les hydrogénocarbonates de métal alcalino-terreux ou les amines de formule suivante NR10R20R30où R10, R20et R30sont chacun indépendamment un atome d’hydrogène ou une chaine carbonée contenant de 1 à 22 atomes de carbone, par exemple un alkyle en C1-C22. Préférentiellement, R10, R20et R30sont chacun un atome d’hydrogène.
Lorsque le composé additionnel est un hydroxyde de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux, il est préférentiellement choisi parmi l’hydroxyde de sodium, l’hydroxyde de potassium, l’hydroxyde de lithium, l’hydroxyde de magnésium et l’hydroxyde de calcium, Lorsque le composé additionnel est un oxyde de métal alcalin ou de métal alcalino-terreux, il est préférentiellement l’oxyde de calcium ou l’oxyde de magnésium. Lorsque le composé additionnel est un carbonate de métal alcalin, il est préférentiellement le carbonate de sodium ou le carbonate de potassium. Lorsque le composé additionnel est un hydrogénocarbonate de métal alcalin, il est préférentiellement l’hydrogénocarbonate de sodium ou l’hydrogénocarbonate de potassium. Préférentiellement, le composé additionnel est le carbonate de sodium ou le carbonate de potassium.
La pression à laquelle s’effectue la réaction entre les composés de formules (VI) et (VII) est préférentiellement entre 0,1 bar et 50 bars, plus préférentiellement entre 0,5 et 10 bars, et encore plus préférentiellement à pression atmosphérique. Par «bar», on entend bar absolu correspondant à 105Pa.
Selon un mode de réalisation particulier, un solvant peut également être utilisé dans le procédé selon l’invention. Dans le cadre de l’invention, un «solvant» est un composé permettant de diluer le milieu réactionnel sans modifier chimiquement les réactifs, et sans lui-même se modifier.
Le solvant peut être avantageusement choisi parmi les alcanes, les cétones, les nitriles, les alcools, et les éthers, et plus préférentiellement le solvant est l’acétone. Dans un mode préféré, le solvant est un composé présentant une température de fusion inférieure à 15°C, plus avantageusement inférieure à 5°C. En effet, les solvants dont la température de fusion est supérieure à 15°C peuvent faire baisser le rendement de la réaction, notamment lorsqu’il s’agit de solvants polaires et aprotiques.
L’homme du métier saura ajuster la quantité de solvant afin d’optimiser la réaction.
Dans un mode préféré, la réaction se fait en l’absence d’inhibiteur de polymérisation. Dans le cas où un inhibiteur de polymérisation est utilisé lors de la réaction, alors il est préférable d’en utiliser une quantité inférieure à 500 ppm par rapport à la masse totale des réactifs (composés de formules (VI) et (VII)), préférentiellement inférieure à 200 ppm, plus préférentiellement inférieure à 100 ppm, encore plus préférentiellement inférieure à 50 ppm. Il a été observé que l’utilisation d’inhibiteur de polymérisation dans une quantité trop importante fait baisser le rendement de la réaction.
Dans le procédé selon l’invention, l’agent de solubilisation facilite la solubilisation du composé de formule (VII) dans le milieu réactionnel. Alors, les molécules de formule (VII) solubilisées réagissent avec les composés de formule (VI) pour conduire à la formation de monomère sulfobétaïne de formule (V).
Le produit de réaction obtenu peut être une suspension de cristaux de composés de formule (V) ou une solution de composés de formule (V). Autrement dit, le composé de formule (V) obtenu à l’issue de la réaction se trouve sous forme solide (cristaux) ou liquide (solubilisé). Le produit de réaction et donc l’état physique du composé de formule (V) dépend de la présence ou non d’agent de solubilisation et/ou de solvant, ainsi que de leur quantité dans le milieu réactionnel.
Dans le cas où des cristaux de monomère sulfobétaine de formule (V) sont obtenus à l’issue de la réaction, ils sont ensuite préférentiellement séparés du milieu réactionnel par une étape de séparation liquide/solide. A titre d’exemple et de manière non limitative, l’utilisation de centrifugeuse verticale ou horizontale, de décanteur, de filtre presse, de filtre à bande, de filtre à disques, de tambour rotatif sous vide ou sous pression peut être citée.
De manière préférentielle, les cristaux obtenus à la suite de l’étape de séparation liquide/solide, sont optionnellement lavés une ou plusieurs fois, puis séchés. Toute méthode de lavage et de séchage pourra être utilisée. Le produit final obtenu est ainsi une poudre de cristaux de composés de formule (V). Le lavage peut être réalisé avec un alcool ou une cétone comme, par exemple, l’acétone.
Le procédé de préparation de monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide comprend préférentiellement les étapes successives suivantes:
a1) Ajouter dans un réacteur sous agitation au moins un composé de formule (VI), optionnellement et préférentiellement au moins un agent solubilisant du composé de formule (VII), et optionnellement un solvant pour obtenir un mélange pré-réactionnel;
a2) Ajouter au moins un composé de formule (VII) et/ou un de ses sels dans le mélange pré-réactionnel;
a3) Après réaction entre les composés de formules (VI) et (VII), permettant d’obtenir un monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, obtenir un monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide sous forme de solution ou de suspension de cristaux.
Lorsque le produit de la réaction est une suspension de cristaux, le procédé selon l’invention comprend préférentiellement une étape subséquente de séparation des cristaux, optionnellement suivie d’une ou plusieurs étapes de lavage, optionnellement suivie d’une étape subséquente de séchage des cristaux. Lorsque le produit de la réaction est une solution de monomère, une poudre peut être obtenue après séchage.
Selon un mode particulier de l’invention, le liquide obtenu lors de l’étape de séparation des cristaux peut être recyclé. Autrement dit, il peut être à nouveau mis en œuvre dans une nouvelle réaction selon le procédé de l’invention. En effet, le liquide peut contenir une part de composé de formule (VI) et de formule (VII) et optionnellement de l’agent de solubilisation et/ou du solvant. Dans un souci d’optimisation des matières premières engagées dans la réaction, l’homme du métier saura mettre en œuvre ce mode particulier de l’invention et ajuster les quantités additionnelles de composés de formule (VI), de formule (VII), et optionnellement d’agent de solubilisation et/ou de solvant, pour la mise en œuvre de ce liquide lors d’une nouvelle réaction selon l’invention.
Lorsque le produit de la réaction est une solution, il peut être concentré ou dilué. L’homme du métier saura, à la lumière de ces circonstances, ajuster les paramètres réactionnels pour optimiser la réaction et son rendement. Les techniques connues de l’homme du métier peuvent être utilisées à cet effet.
Procédé P2 de préparation du monomère sulfobétaïne de formule (V) sous une forme cristalline hydratée
Selon un mode particulier de l’invention, il est possible d’obtenir un produit de réaction correspondant à une forme cristalline hydratée du composé de la formule (V). Le procédé P2 implique également et avantageusement l’utilisation des caractéristiques mentionnées ci-avant pour le procédé P1.
Selon ce mode particulier, deux alternatives sont possibles.
La première alternative consiste à réaliser des étapes a1) à a3) du procédé P1 en utilisant l’eau comme agent de solubilisation dans une quantité suffisante pour qu’une forme cristalline hydratée du composé de la formule (V) se forme. Plus précisément, la quantité d’eau utilisée comme agent de solubilisation dans la réaction du procédé selon l’invention est préférentiellement d’au moins 10% en masse, préférentiellement d’au moins 20%, 30%, 40%, ou encore plus préférentiellement d’au moins 50% en masse par rapport à la masse totale des composés (VI) et (VII), et des éventuels agent(s) de solubilisation et solvant(s). L’homme du métier saura ajuster la quantité d’eau en fonction de la nature des composés de formule (VI) et (VII) afin d’obtenir des cristaux de la forme cristalline hydratée du composé de la formule (V).
Selon un premier mode de réalisation, la deuxième alternative consiste à réaliser les étapessuivantes:
a1) Ajouter dans un réacteur sous agitation au moins un composé de formule (VI), optionnellement au moins un agent solubilisant du composé de formule (VII), et optionnellement un solvantpour obtenir un mélange pré-réactionnel;
a2) Ajouter au moins un composé de formule (VII) et/ou un de ses sels dans le mélange pré-réactionnel;
a3) Après réaction, obtenir des monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide sous forme de solution;
a4) Extraire le composé de formule (V) sous forme de cristauxAA;
a5) Combiner les cristaux AA de composé de formule (V) avec une solution aqueuse pour former une suspension A;
a6) Mélanger la suspension A pendant une période comprise entre 1 minute et 20 heures;
a7) Obtenir une suspension B de cristaux BB de composé de formule (V) sous une forme hydratée;
a8) Optionnellement isoler les cristaux BB obtenus de la suspension B.
Selon un deuxième mode de réalisation, la deuxième alternative ne comprend pas l’étape a4) et consiste à réaliser les étapes suivantes:
a1) Ajouter dans un réacteur sous agitation au moins un composé de formule (VI), optionnellement au moins un agent solubilisant du composé de formule (VII), et optionnellement un solvantpour obtenir un mélange pré-réactionnel;
a2) Ajouter au moins un composé de formule (VII) et/ou un de ses sels dans le mélange pré-réactionnel;
a3) Après réaction, obtenir des monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide sous forme de suspension de cristaux AA;
a5) Combiner les cristaux AA de composé de formule (V) avec une solution aqueuse pour former une suspension A;
a6) Mélanger la suspension A pendant une période comprise entre 1 minute et 20 heures;
a7) Obtenir une suspension B de cristaux BB de composé de formule (V) sous une forme hydratée;
a8) Optionnellement isoler les cristaux BB obtenus de la suspension B.
L’homme du métier saura ajuster les paramètres de réaction de manière à obtenir une solution ou une suspension de cristaux AA à l’issue de l’étape a3).
Selon les modes de réalisation de ce deuxième mode alternatif, il est préférable tout d’abord d’isoler les composés de formule (V) sous leur forme cristalline AA. Pour cela, une étape d’extraction est réalisée lorsque le produit de réaction est une solution ou une étape de séparation liquide/solide lorsque le produit de réaction est une suspension. L’étape d’extraction peut se faire grâce à toute technique connue de l’homme du métier comme l’évaporation, la cristallisation (par exemple par refroidissement) ou la séparation membranaire.
Les cristaux AA obtenus sont ensuite combinés avec une solution aqueuse pour former une suspension A, cette dernière comprenant préférentiellement au moins 80% en masse d’eau, préférentiellement au moins 90%, 95%, ou plus préférentiellement au moins 99% en masse d’eau. De manière préférée, la solution aqueuse est de l’eau. La solution aqueuse peut comprendre jusqu’à 20% en masse de solvant organique, préférentiellement de 0 à 15 %, plus préférentiellement de 0 à 10%.
Le solvant organique est préférentiellement choisi parmi les acides (par exemple les acides carboxyliques) comprenant de 1 à 8 atomes de carbone, les amides comprenant de 1 à 8 atomes de carbone, les alcools comprenant de 1 à 8 atomes de carbone, les cétones comprenant de 3 à 8 atomes de carbone, les éthers comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, les esters comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, les alcanes comprenant de 1 à 8 atomes de carbone, les hydrocarbonés halogénés comprenant de 1 à 8 atomes de carbone, les nitriles comprenant de 2 à 8 atomes de carbone ou leurs mélanges.
Les cristaux AA peuvent être sous forme de poudre ou mis en forme par des procédés tels que la compaction, la granulation ou l’extrusion.
Le ratio en masse de solution aqueuse par rapport aux cristaux AA est compris entre 1: 0,5 et 1: 2, de préférence entre 1: 1 et 1: 1,5.
La combinaison de la solution aqueuse avec les cristaux AA peut se faire en une seule fois ou en plusieurs fois de manière séquentielle.
L’étape de mélange de la suspension A se fait généralement pendant une période comprise entre 1 minute et 20 heures, préférentiellement entre 30 minutes et 8 heures, plus préférentiellement entre 2 et 5 heures. La température de mélange est généralement comprise entre 1°C et 40°C. La limite basse de température dépend de la composition et des caractéristiques physiques de la solution ou de la suspension A.
Le mélange de la suspension A peut s’effectuer grâce à divers instruments. A titre d’exemple et de manière non limitative, on peut citer les réacteurs avec agitateur, les réacteurs boucle, les mélangeurs statiques, les microréacteurs, les réacteurs piston, les mélangeurs à palettes, les mélangeurs bi-cônes, les mélangeurs à soc de charrue, ou les mélangeurs à disques.
Lors du mélange de la suspension A, il se forme des cristaux BB de composé de formule (V) sous une forme hydratée. A l’issue de la réaction de transformation cristallographique, une suspension B est obtenue qui contient des cristaux BB de composé de formule (V) sous une forme hydratée.
Une étape d’isolation des cristaux BB de composé de formule (V) sous une forme hydratée peut ensuite être effectuée par séparation solide/liquide. La séparation solide/liquide pourra se faire, à titre d’exemple et de manière non limitative, à l’aide d’une centrifugeuse horizontale ou verticale, d’un décanteur, d’un filtre presse, d’un filtre à bande, d’un filtre à disques, ou d’un filtre à tambour rotatif. La séparation liquide/solide peut également être effectuée par décantation gravitaire.
La composition obtenue à l’issue de l’étape d’isolation comprend préférentiellement entre 40 et 99% en masse de cristaux BB de composé de formule (V) sous une forme hydratée, plus préférentiellement entre 60 et 98% en masse. Le restant de la composition est principalement de l’eau.
Les cristaux BB obtenus à l’issue de l’étape d’isolation peuvent être séchés. Cependant, préférentiellement, les cristaux BB ne sont pas séchés.
Dans un souci de recyclage des composés chimiques et d’optimisation industrielle, la phase liquide obtenue à la suite de la séparation liquide/solide, et qui contient de l’eau, éventuellement des monomères sulfobétaïne de formule (V) non cristallisés et, éventuellement, du solvant organique, peut être utilisée totalement ou partiellement comme solution aqueuse à mettre en contact avec les cristaux AA.
Polymère obtenu à partir du monomère sulfobétaïne
L’invention concerne également l’utilisation du monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, pour la production de (co)polymères, ainsi que les (co)polymères obtenus à partir de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou leur(s) forme(s) acide(s).
Selon un mode particulier de l’invention, le polymère est obtenu uniquement à partir du monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide.
Selon un autre mode particulier de l’invention, le polymère est un copolymère comprenant au moins un monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide et au moins un autre monomère généralement hydrosoluble.
Le monomère hydrosoluble peut être un monomère non-ionique pouvant notamment être choisi dans le groupe comprenant les monomères vinyliques solubles dans l’eau, et particulièrement l’acrylamide; la méthacrylamide; le N-isopropylacrylamide; le N,N-diméthylacrylamide; la N-vinylformamide; l’acryloyl morpholine; le N,N-diéthyle acrylamide; le N-tert-butyl acrylamide; le N-tert-octylacrylamide; la N-vinylpyrrolidone; la N-vinyl caprolactame; la N-vinyl-imidazole, l’hydroxyéthyl méthacrylamide, l’hydroxypropylacrylate, l’isoprenol et la diacétone acrylamide, le 2-(diéthylaminoéthyl) méthacrylate (DEAEMA) sous une forme salifiée, l’anhydride maléique, l’hydroxyéthylacrylamide (HEAA), le N-vinylsuccinimide, un monomère de formule (XIV), et leurs mélanges.

Formule (XIV)
R50 est un groupement alkyle comprenant avantageusement de 1 à 10 atomes de carbone.
Le monomère non ionique peut aussi être choisi parmi les monomères de formule:
D-Z-D’
où:
- D est une fonction chimique insaturée polymérisable du type acrylate, méthacrylate, acrylamido, méthacrylamido, vinylique ou allylique,
- D’ représente l’hydrogène ou un groupement alkyle (avantageusement en C1-C22) ou aryle (avantageusement en C1-C22),
- Z a la structure suivante: -(OE)w-(OP)x-(OBu)z- où:
• OE, OP, OBu désignent respectivement l’oxyde d’éthylène, l’oxyde de propylène et l’oxyde de butylène,
• L’arrangement entre les différents motifs d’OE et/ou d’OP et/ou d’OBu peut être statistique, alterné, gradient ou bloc,
• w, x et z sont des nombres entiers compris, indépendamment les uns des autres, entre 0 et 150, et w + x + z ≠ 0.
De manière avantageuse, le monomère non-ionique est l’acrylamide.
Le monomère hydrosoluble peut également être choisi dans le groupe des monomères anioniques. Le ou les monomères anioniques pouvant être utilisés dans le cadre de l’invention peuvent être choisis dans un large groupe. Ces monomères peuvent présenter une fonction vinylique, notamment acrylique, maléique, fumarique, malonique, itaconique, ou allylique. Ils peuvent également contenir un groupement carboxylate, phosphonate, phosphate, sulfate, sulfonate, ou un autre groupement à charge anionique. Le monomère anionique peut être sous forme acide ou bien sous forme de sel de métal alcalino-terreux, de sel de métal alcalin ou de sel d’ammonium. Des exemples de monomères convenables comprennent l’acide acrylique; l’acide méthacrylique; l’acide itaconique; le monométhyl acide itaconique; l’acide crotonique; l’acide maléique; l’acide fumarique; les monomères de type acide fort présentant par exemple une fonction de type acide sulfonique ou acide phosphonique tels que l’acide vinylsulfonique, l’acide vinylphosphonique, l’acide allylsulfonique, l’acide méthallylsulfonique, l’acide 2-méthylidenepropane-1,3-disulfonique, le 2-sulfoéthylméthacrylate, le sulfopropylacrylate, l’acide allylphosphonique, l’acide styrène sulfonique; et les sels hydrosolubles de ces monomères comme leurs sels de métaux alcalins, de métaux alcalino-terreux, ou d’ammonium.
Le monomère hydrosoluble peut être un monomère cationique de type vinylique, notamment acrylamide, acrylique, allylique ou maléique possédant une fonction ammonium, notamment ammonium quaternaire, phosphonium, ou sulfonium. On peut citer, en particulier et de façon non limitative, l’acrylate de diméthylaminoéthyl (ADAME) quaternisé ou salifié, et le méthacrylate de diméthylaminoéthyle (MADAME) quaternisé ou salifié, l’allylamine quaternisé ou salifié, l’allydiméthylamine quaternisé ou salifié, le diallylméthylamine quaternisé ou salifié, le chlorure de diméthyldiallylammonium (DADMAC), l’acrylamide de diméthylaminopropyl quaternisé ou salifié, le chlorure d’acrylamido propyltriméthyl ammonium (APTAC), le méthacrylamide de diméthylaminopropyl quaternisé ou salifié, et le chlorure de méthacrylamido propyltriméthyl ammonium (MAPTAC).
Selon l’invention, le (co)polymère peut avoir une structure linéaire, ramifiée, réticulée, en forme d’étoile (ou «star») ou en forme de peigne (ou «comb»). Ces structures peuvent être obtenues par sélection de l’amorceur, de l’agent de transfert, de la technique de polymérisation telle que la polymérisation radicalaire contrôlée dite RAFT (transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation, de l’anglais «reversible-addition fragmentation chain transfer»), NMP (polymérisation en présence de nitroxydes, de l’anglais «Nitroxide MediatedPolymerization») ou ATRP (polymérisation radicalaire par transfert d’atomes, de l’anglais «Atom Transfert Radical Polymerization»), de l’incorporation de monomères structuraux, et/ou de la concentration.
Des agents réticulants ou ramifiants peuvent être utilisés pour structurer les (co)polymères. Ils sont avantageusement choisis, de manière non limitative parmi le méthylène-bis-acrylamide (MBA), le diacrylate d’éthylène glycol, le chlorure de polyéthylène glycol de tétraallyl ammonium, le diacrylamide, l’acrylate de cyanométhyle, le chlorure de tetrallyl ammonium (TAAC), la triallylamine, les époxydes et de leurs mélanges.
De manière générale, le (co)polymère est obtenu par un procédé de polymérisation se déroulant de manière usuelle, i.e. dont le mode de réalisation est connu de l’homme du métier. En effet, il peut être obtenu selon toutes les techniques de polymérisation bien connues de l’homme du métier. Il peut notamment s’agir de polymérisation en solution; polymérisation en gel; polymérisation par précipitation; polymérisation en émulsion (aqueuse ou inverse); polymérisation en suspension; polymérisation par extrusion réactive; polymérisation micellaire; polymérisation UV; ou de polymérisation micro-onde.
Selon un mode particulier de l’invention, le (co)polymère peut subir une réaction de post-hydrolyse. La post-hydrolyse est la réaction du (co)polymère après sa formation par polymérisation de monomère(s). Cette étape consiste en la réaction des groupements fonctionnels hydrolysables des monomères non ioniques, tel que les monomères à fonction amide ou ester, avec une base.
Le (co)polymère peut se présenter sous forme liquide, gel ou solide lorsque sa préparation inclut une étape de séchage tel que le séchage par pulvérisation («spray drying»), le séchage sur tambour («drum drying»), le séchage par rayonnement électromagnétique (micro-ondes ou haute fréquence) ou encore le séchage en lit fluidisé.
Le (co)polymère peut avoir une masse molaire compris avantageusement entre 10000 daltons et 30 millions de daltons.
Le (co)polymère peut être un floculant, un dispersant, un agent épaississant (modificateur de rhéologie), un agent absorbant (par exemple un super-absorbant de type SAP qui gonfle en présence d’eau), un agent réducteur de friction, un agent rétenteur d’eau et de charges minérales, ou un générateur et stabilisant de mousse.
Le (co)polymère contient préférentiellement au moins 1 mol% de monomère sulfobétaine de formule (V), préférentiellement au moins 5 mol%, plus préférentiellement au moins 10 mol%, encore plus préférentiellement au moins 20 mol%, encore plus préférentiellement au moins 30mol%, encore plus préférentiellement au moins 50 mol%.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le (co)polymère est un copolymère de monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de monomère non ionique. Dans ce cas, le copolymère contient préférentiellement de 10 à 90 mol% de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de 10 à 90 mol% de monomère non ionique, plus préférentiellement de 30 à 90 mol% de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de 10 à 70 mol% de monomère non ionique, encore plus préférentiellement de 50 à 90 mol% de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de 10 à 50 mol% de monomère non ionique.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le (co)polymère est un copolymère de monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de monomère anionique. Dans ce cas, le copolymère contient préférentiellement de 5 à 95 mol% de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de 5 à 95 mol% de monomère anionique, plus préférentiellement de 5 à 70 mol% de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de 30 à 95 mol% de monomère anionique, encore plus préférentiellement de 5 à 50mol% de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de 50 à 95 mol% de monomère anionique.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le (co)polymère est un copolymère de monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de monomère cationique. Dans ce cas, le copolymère contient préférentiellement de 5 à 95 mol% de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de 5 à 95 mol% de monomère cationique, plus préférentiellement de 5 à 70 mol% de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de 30 à 95 mol% de monomère cationique, encore plus préférentiellement de 5 à 50mol% de monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, et de 50 à 95 mol% de monomère cationique.
Utilisation du (co)polymère du monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide
L’invention a aussi pour objet l’utilisation du (co)polymère obtenu à partir du monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, comme floculant, dispersant, agent épaississant (modificateur de rhéologie), agent absorbant (par exemple un super-absorbant de type SAP qui gonfle en présence d’eau), agent réducteur de friction, agent rétenteur d’eau et de charges minérales, ou générateur et stabilisant de mousse.
L’invention a également pour objet l’utilisation des (co)polymères obtenus à partir du monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, dans la récupération du pétrole et du gaz, dans le traitement de l’eau, dans le traitement des boues, dans l’amélioration du transport de fluide aqueux dans le traitement de la pulpe à papier, dans la fabrication du papier, dans la construction, dans l’industrie minière, dans la formulation de produits cosmétiques, dans la formulation de détergents, dans la fabrication de textile, dans l’agriculture, ou dans la fabrication d’hydrogels médicaux.
Enfin l’invention a également pour objet des compositions de produits d’hygiène, des compositions cosmétiques, des compositions de shampoings, ou des compositions pharmaceutiques contenant un (co)polymère comprenant au moins le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, ainsi que le procédé de fabrication desdites compositions.
Les (co)polymères obtenus à partir du monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide peuvent être utilisés dans tous les traitements de formation souterraine pour la récupération assistée du pétrole ou du gaz. Ils peuvent être utilisés pour augmenter la viscosité d’un fluide d'injection aqueux et/ou pour réduire le niveau de résistance à la friction qui se produit lors de l'injection dudit fluide dans une formation souterraine, et/ou pour maintenir en suspension des particules dans un fluide d’injection.
Ces traitements souterrains comprennent, sans toutefois s'y limiter, les opérations de forage de puits, les traitements de stimulation tels que les opérations de fracturation, les opérations de complétion, les procédés de récupération assistée du pétrole par balayage de solution polymérique, les opérations de conformance, les opérations de réduction de la perméabilité de formations souterraines, ou les opérations de diversion d’une partie de la formation souterraine.
Ces (co)polymères sont particulièrement utiles dans les opérations de fracturation et dans les procédés de récupération assistée du pétrole par balayage de solution polymérique.
La présente invention a également pour objet un procédé de fracturation comprenant:
a. La préparation d’un fluide de fracturation à partir de (co)polymère comprenant au moins le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, ledit (co)polymère étant préférentiellement sous forme d’une émulsion inverse;
b. Optionnellement et préférentiellement l’introduction d’au moins un agent de soutènement dans le fluide de fracturation;
c. L’introduction du fluide de fracturation dans une partie de la formation souterraine;
d. La fracturation de la formation souterraine avec le fluide d’injection;
e. La récupération d'un mélange de gaz, d'huile et de fluide aqueux.
Le fluide de fracturation traité à l’étape c) est donc soit issu de l’étape a) dans le cas où il n’y a pas d’étape b), soit issu de l’étape b) dans le cas où il y a une étape b). Le procédé de fracturation s’effectue selon les méthodes connues de l’homme du métier. En particulier, le fluide de fracturation peut contenir tous les additifs et composés chimiques connus de l’homme du métier.
La présente invention a également pour objet un procédé de récupération assistée du pétrole par balayage de solution polymérique comprenant:
a. La préparation d’un fluide d’injection à partir de (co)polymère comprenant au moins le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, ledit (co)polymère étant préférentiellement sous forme d’une émulsion inverse ou de poudre;
b. L’introduction du fluide d'injection dans une partie de la formation souterraine;
c. Le balayage de la formation souterraine avec le fluide d’injection;
d. La récupération d'un mélange de gaz, d'huile et de fluide aqueux.
Le procédé de récupération assistée du pétrole s’effectue selon les méthodes connues de l’homme du métier. En particulier, le fluide d’injection peut contenir tous les additifs et composés chimiques connus de l’homme du métier.
La présente invention a également pour objet un procédé de traitement de l’eau (eaux sales, usées…) avec un (co)polymère comprenant au moins le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide. Les eaux usées sont des « eaux polluées », constituées de toutes les eaux de nature à contaminer, par des polluants physiques, chimiques ou biologiques, les milieux dans lesquels elles sont déversées. On distingue en général les eaux usées domestiques, les eaux usées industrielles, les eaux usées agricoles et les eaux pluviales et de ruissellement. Le procédé de traitement est de préférence un procédé de traitement des eaux usées domestiques ou de traitement des eaux usées industrielles.
La présente invention concerne également un procédé de traitement des boues avec un (co)polymère comprenant au moins le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide. Cela comprend de manière non limitative les boues issues du traitement de l’eau, les résidus de l’industrie minière, les résidus de l’industrie du charbon, les résidus de l’exploitation des sables bitumineux, et tous les résidus comportant des déchets minéraux.
La présente invention concerne également un procédé d’amélioration du transport de fluide aqueux avec un (co)polymère comprenant au moins le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide. Cela concerne de manière non limitative le transport de l’eau dans les conduits (canalisations), le transport de suspension aqueuse de particules solides, telle que les déchets de minéraux, et le transport des boues dans les conduits.
La présente invention concerne également un procédé de traitement de la pulpe à papier avec un (co)polymère comprenant au moins le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication de papier, typiquement de feuille de papier ou de carton avec un (co)polymère comprenant au moins un le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide. Dans ce cas, les (co)polymères de l’invention sont généralement utilisés comme agent de rétention, comme agent de résistance à sec ou comme agent de résistance humide.
La présente invention concerne également des compositions de produits d’hygiène, des compositions cosmétiques, des compositions de shampoings, ou des compositions pharmaceutiques contenant un (co)polymère comprenant au moins le monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, ainsi que le procédé de fabrication desdites compositions.
Dans les exemples ci-après, les analyses RMN ont été réalisées sur un appareil du type Bruker 400 MHz ASCEND (TM) Avance III HD équipé d’une sonde10 mm BBO 400 MHz Z-Gradient.
Les analyses IR ont été réalisées sur un équipement de mesure infra-rouge par transformée de Fourier du type Spectrum 100 de la marque Perkin Elmer, dont la précision est de 8 cm-1. Les solides obtenus aux exemples 1 et 2 ont été tamisés à 100µm. Les particules restant sur le tamis ont été séchées et mises à l’étuve à 60°C pendant au moins 4 heures. 10 mg de solide ont été précisément pesés et ont été mélangés avec 500 mg de bromure de potassium (KBr). Le mélange a ensuite été compacté dans une presse hydraulique sous une pression d’au moins 10 bar.
Les analyses par diffraction aux rayons X ont été effectuées avec un diffractomètre de type miniflex II de marque Rigaku équipé d’une source au cuivre. Les solides obtenus à la suite des réactions ont préalablement été broyés pour former des poudres et ont été analysés par diffraction aux rayons X sur une gamme angulaire de 10 à 90°.
Dans la présente demande, les abréviations suivantes sont utilisées:
ADAME: 2-(diméthylaminoéthyl) acrylate
MADAME: 2-(diméthylaminoéthyl) méthacrylate
MAAMPS:2-(3-((2-(méthacryloyloxy)éthyl)diméthylammonio)propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate
AAMPS:2-(3-((2-(acryloyloxy)éthyl)diméthylammonio)propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate
ALMPS: 2-(3-(allyldiméthylammonio)propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate
DAMPS: 2-(3-(diallylméthylammonio)propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate
AMMPS: 2-(3-((2-acrylamidopropyl)diméthylammonio)propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate
MAMMPS: 2-(3-((2-méthacrylamidopropyl)diméthylammonio)propanamido)-2-méthylpropane-1-sulfonate
DMAPS: Hydroxyde de [2-(méthacryloyloxy)-éthyl]-diméthyl-(3-sulfopropyl)-ammonium
MBA: Ν'-méthylène bisacrylamide
EGDMA: Éthylène glycol diméthacrylate
AA: Acide acrylique
AM: Acrylamide
ADC: 2-diméthylamino éthyl acrylate méthyl chloride, autrement appelé trimethyl(2-prop-2-enoyloxyethyl)azanium chloride
AIBN: Azobisisobutyronitrile
HLB: hydrophilic lipophilic balance
DLS: Dynamic light scattering
Dh: Diamètre hydrodynamique
FPR = Rétention totale (Fibres + Charges minérales)
FPAR = Rétention charges minérales
DDA: Drainage sous vide
HVFR: Réducteur de Friction de Haute Viscosité
GPT: Gallon Per Thousand (Gallon par milliers, i.e. 1 lb/1000 US gallons = 120 ppm en masse)
D: Darcy
La présenté invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des figures et des exemples suivants donnés afin d’illustrer l’invention, et non de manière limitative.
La figure 1 illustre le spectre RMN du proton du monomère AAMPS.
La figure 2 illustre le spectre RMN du proton du monomère MAMMPS.
La figure 3 illustre le spectre RMN du proton du monomère AMMPS.
La figure 4 illustre le spectre RMN du proton du monomère MAAMPS.
La figure 5 illustre le spectre RMN du proton du monomère ALMPS.
La figure 6 illustre le spectre RMN du proton du monomère DAMPS.
La figure 7 illustre le diagramme par diffraction aux rayons X des cristaux du monomère MAAMPS sous forme cristalline hydratée de l’exemple 7.
La figure 8 illustre le diagramme par diffraction aux rayons X des cristaux du monomère MAAMPS sous forme cristalline anhydre de l’exemple 10.
La figure 9 illustre le spectre IR du monomère AAMPS.
La figure 10 illustre le spectre IR du monomère MAMMPS.
La figure 11 illustre le spectre IR du monomère AMMPS.
La figure 12 illustre le spectre IR du monomère MAAMPS.
La figure 13 illustre le spectre IR du monomère ALMPS.
La figure 14 illustre le spectre IR du monomère DAMPS.
La figure 15 correspond à l’observation au microscope optique des cristaux du monomère MAAMPS de l’exemple 7 sous forme cristalline hydratée.
La figure 16 correspond à l’observation au microscope optique des cristaux du monomère MAAMPS de l’exemple 10 sous forme cristalline anhydre.
La figure 17 correspond au graphique de la variation de Dh des essais 1-1, 1-, 1-3 de l’exemple 17A, à une concentration de 1 mg/mL en fonction de la température.
La figure 18 correspond au graphique de la variation de Dh des essais 2-1 et 2-2 de l’exemple 17B, à une concentration de 1 mg/mL en fonction de la température.
La figure 19 correspond au graphique de la variation de Dh de l’essai 4-1 de l’exemple 17D lors du test de réversibilité des propriétés de thermo-gonflement et de thermo-agrégation (Cycle de température de 15 à 90 °C puis à 15°C).
La figure 20 correspond au graphique de la variation de Dh de l’essai 4-2 de l’exemple 17D lors du test de réversibilité des propriétés de thermo-gonflement et de thermo-agrégation (Cycle de température de 15 à 90 °C puis à 15°C).
La figure 21 correspond au graphique de la variation de différence de pression dP pour l’essai 5-1 de l’exemple 17-E.
La figure 22 correspond au graphique de la variation de différence de pression dP pour l’essai 5-2 de l’exemple 17-E à une température de 25°C et de 95°C.
EXEMPLES
Dans les exemples, les quantités exprimées en ppm sont en masse, par rapport à la masse totale des monomères. Cela peut notamment être le cas de la quantité de réticulant.
D’autre part, sauf indication contraire, la viscosité Bulk est mesurée à l’aide d’un viscosimètre Brookfield, à une vitesse de rotation de 12 rpm à 25°C, à 1 mg/L dans une solution aqueuse contenant 0,3 mol/L de NaCl.
Exemple 1: Procédé de préparation du AAMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 230g d’acrylate de diméthyl aminoéthyl (ADAME) et 50g d’eau. La température du mélange est maintenue à 20°C. 410 g d’acétone sont ajoutés au milieu comme solvant.
164g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent. La température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique. Après 72 heures, la formation des cristaux de produit forme une suspension dans le milieu réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner, les cristaux sont ensuite lavés à même le filtre à l’éthanol. Les cristaux ainsi obtenus sont mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 4 heures. 40.5g de cristaux sont obtenus; le rendement est de 15%, et la pureté de 90%.
Une analyse RMN est réalisée sur les cristaux obtenus, et la structure de formule (IX) du monomère AAMPS est confirmée. Le spectre RMN du proton de la figure 1 le confirme. La figure 9 illustre le spectre IR du monomère AAMPS.
Exemple 2: Procédé de préparation du MAMMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 410g de méthacrylamide de diméthylaminopropyl (DMAPMA) et 50g d’eau. La température du mélange est maintenue à 20°C.
164g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent. Le temps de contact est de 200 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’aide d’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 273g de cristaux sont obtenus, et le rendement est de 92% avec une pureté du produit à 90%.
Une analyse RMN est réalisée sur les cristaux obtenus, et la structure de formule (IX) du monomère MAMMPS est confirmée, ainsi que le démontrent le spectre RMN du proton de la figure 2 et le spectre IR de la figure 10.
Exemple 3: Procédé de préparation du MAMMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 410g de méthacrylamide de diméthylaminopropyl (DMAPMA) et 3g d’eau. La température du mélange est maintenue à 20°C.
164g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent. Le temps de contact est de 200 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’aide d’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 179g de cristaux sont obtenus. Le rendement massique est de 60% avec une pureté du produit à 75%.
Exemple 4: Procédé de préparation du MAMMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 270g de méthacrylamide de diméthylaminopropyl (DMAPMA) et 50g d’eau. La température du mélange est maintenue à 20°C.
164g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent. 138g d’acétone sont ajoutés au milieu réactionnel. Le temps de contact est de 200 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 218g de cristaux sont obtenus. Le rendement massique est de 73% avec une pureté du produit à 90%.
Exemple 5: Procédé de préparation du AMMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 444g de diméthylaminopropylacrylamide (DMAPAA) et 60g d’eau. La température du mélange est maintenue à 20°C.
197g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent. Le temps de contact est de 200 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 363g de cristaux sont obtenus. Le rendement massique est de 25% avec une pureté du produit à 45%.
Une analyse est réalisée sur les cristaux obtenus, et la structure du monomère AMMPS est confirmée, ainsi que le démontrent le spectre RMN du proton de la figure 3 et le spectre IR de la figure 11.
Exemple 6: Procédé de préparation du MAAMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 563g de méthacrylate de diméthyl aminoéthyl (MADAME) et 38g d’eau. La température du mélange est maintenue à 20°C.
123g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent. Le temps de contact est de 170 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 143g de cristaux sont obtenus. Le rendement est de 66%, la pureté du produit étant de 90%.
Une analyse RMN est réalisée sur les cristaux obtenus, et la structure de formule (VIII) du monomère MAAMPS est confirmée, ainsi que le démontrent le spectre RMN du proton de la figure 4 et le spectre IR de la figure 12.
Exemple 7: Procédé de préparation du MAAMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 400g de méthacrylate de diméthyl aminoéthyl (MADAME) et 247g d’eau. La température du mélange est maintenue à 20°C.
176g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent. Le temps de contact est de 170 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 37g de cristaux sont obtenus. Le rendement est de 12%, la pureté du produit étant de 90%.
Une observation au microscope illustrée par la figure 15 montre une forme particulière de cristaux.
Exemple 8: Procédé de préparation du MAAMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 224g de méthacrylate de diméthyl aminoéthyl (MADAME) et 64g d’eau. La température du mélange est maintenue à 20°C.
328g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent. 163g d’acétone sont ajouté dans le milieu ainsi que 33g de carbonate de potassium Le temps de contact est de 170 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 288g de cristaux sont obtenus. Le rendement est de 50%, la pureté du produit étant de 57%.
Exemple 9: Procédé de préparation du MAAMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 380g de méthacrylate de diméthyl aminoéthyl (MADAME). La température du mélange est maintenue à 20°C.
167g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent. 190g d’acétone sont ajouté dans le milieu ainsi. Le temps de contact est de 200 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 29g de cristaux sont obtenus. Le rendement est de 10%, la pureté du produit étant de 60%.
Exemple 10: Procédé de préparation du MAAMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 226g de méthacrylate de diméthyl aminoéthyl (MADAME). La température du mélange est maintenue à 20°C.
600g d’une solution aqueuse de 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonate de sodium à 50% sont additionnés au mélange précédent. Le temps de contact est de 170 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Le produit est obtenu est solubilisé dans le milieu réactionnel. Le rendement est de 39%, la pureté du produit étant de 35%.
Une observation au microscope illustrée par la figure 16 montre une forme particulière de cristaux différents de ceux obtenus dans l’exemple 7 et de la figure 15.
Exemple 11: Procédé de préparation du ALMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 303g d’allyl diméthylamine (ADMA). La température du mélange est maintenue à 20°C.
246g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent ainsi que 10g d’acétone et 15g d’eau. Le temps de contact est de 170 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent après ajout d’acétone, on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 273g de cristaux sont obtenus. Le rendement est de 79%, la pureté du produit étant de 90%.
Une analyse RMN est réalisée sur les cristaux obtenus, et la structure de formule (X) du monomère ALMPS est confirmée, ainsi que le démontrent le spectre RMN du proton de la figure 5 et le spectre IR de la figure 13.
Exemple 12: Procédé de préparation du ALMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 369g d’allyl diméthylamine (ADMA). La température du mélange est maintenue à 20°C.
300g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent ainsi que 175g d’acétone. Le temps de contact est de 170 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent après ajout d’acétone dans le milieu et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 222g de cristaux sont obtenus. Le rendement est de 52%, la pureté du produit étant de 90%.
Exemple 13: Procédé de préparation du ALMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 177g d’allyl diméthylamine (ADMA). La température du mélange est maintenue à 20°C.
144g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent ainsi que 180g d’acétone et 336g d’eau. Le temps de contact est de 170 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent après ajout d’acétone dans le milieu et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 106g de cristaux sont obtenus. Le rendement est de 52%, la pureté du produit étant de 90%.
Exemple 14: Procédé de préparation du DAMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 120g d’diallylméthylamine (DAMA). La température du mélange est maintenue à 20°C.
112g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent ainsi que 75g d’acétone et 30g d’eau. Le temps de contact est de 170 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent après ajout d’acétone dans le milieu et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 135g de cristaux sont obtenus. Le rendement est de 85%, la pureté du produit étant de 90%.
Une analyse RMN est réalisée sur les cristaux obtenus, et la structure de formule (X) du monomère DAMPS.est confirmée, ainsi que le démontrent le spectre RMN du proton de la figure 6 et le spectre IR de la figure 14
Exemple 15: Procédé de préparation du DAMPS
Dans un réacteur en verre de 1000ml, équipé d’un agitateur et d’un condenseur, sont chargés 120g de diallylméthylamine (DAMA). La température du mélange est maintenue à 20°C.
112g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sont additionnés au mélange précédent ainsi que 75g d’acétone et 7.5g d’eau. Le temps de contact est de 170 heures, la température est maintenue à 20°C, et l’agitation est maintenue à une vitesse de 300 tours par minute. La réaction se déroule à pression atmosphérique.
Des cristaux précipitent après ajout d’acétone dans le milieu et on obtient une suspension de ces cristaux dans le mélange réactionnel. Les cristaux sont séparés par une filtration sous vide de type Büchner et lavés à l’acétone. Les cristaux sont ensuite mis dans une étuve à 40°C sous vide pendant 6 heures. 135g de cristaux sont obtenus. Le rendement est de 85%, la pureté du produit étant de 90%.
Exemple 16: Analyse par diffraction aux rayons X
Les solides obtenus aux exemples 7 et 10 sont préalablement broyés pour former des poudres et sont analysés par diffraction aux rayons X sur une gamme angulaire de 10 à 90°.L’équipement utilisé est un diffractomètre miniflex II de marque Rigaku et est équipé d’une source au cuivre.
Nous pouvons observer que le solide obtenu à l’issue de l’exemple 7 (figure 7) a un diagramme de diffraction aux rayons X ayant les pics caractéristiques suivants:
6,19°, 7,66°, 8,70°, 10,20°, 10,73°, 11,85°, 12,38°, 13,98°, 15,39°, 16,11°, 16,76°, 17,23°, 17,72°, 18,23°, 18,66°, 19,24°, 19,63°, 20,06°, 20,53°, 21,02°, 21,65°, 22,31°, 23,00°, 24,02°, 25,17°, 26,11°, 26,36°, 27,36°, 28,07°, 29,08°, 29,48, 29,91°degrés 2-thêta. L’incertitude est en général de l’ordre de +/- 0.05°.
Nous pouvons observer que le solide obtenu à l’issue des exemples 10 (figure 8) a un diagramme de diffraction aux rayons X ayant les pics caractéristiques suivants:
6,23°, 8,74°, 10,75°, 11,91°, 12,45°, 12,51°, 14,02°, 14,49°, 15,7°,16,13°,16,33°, 17,21°, 17,66°, 18,26°, 18,68°, 19,63°, 20,08°, 20,57°, 21,04°, 21,59°, 22,47°, 23,00°, 23,92°, 24,37°, 24,86°, 25,01°, 25,62°, 26,13°, 26,38°, 26,62°, 27,34°, 28,93°, 29,40°degrés 2-thêta (+/- 0.05°).
Nous pouvons ainsi mettre entre évidence une différence de structure cristalline pour la même molécule MAAMPS signe d’un polymorphisme.
Exemples comparatifs: Procédé de préparation du MAAMPS avec 500 ppm et 1000ppm d’EMHQ (Ether de monométhyl hydroquinone) comme inhibiteur de polymérisation.
L’exemple 9 est reproduit en ajoutant respectivement 500 pm et 1000 ppm (par rapport à la quantité de MADAME et de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique) d’EMHQ dans les 190g d’acétone.
Lorsque 500 ppm d’EMHQ sont ajoutés, le rendement est de 8% et la pureté de 51%.
Lorsque 1000 ppm d’EMHQ sont ajoutés, le rendement est de 5% et la pureté de 42%.
L’ajout d’inhibiteur de polymérisation engendre une baisse du rendement et de la pureté.
Exemple 17: Préparation d’émulsion inverse de polymères à base de sulfobétaïne et leur utilisation en conformance.
La série d’exemples suivante traite de la préparation de microparticules de polymères à base des sulfobétaines de l’invention. Ces particules devront présenter une augmentation de tailles, Dh (gonflement / agrégation), en fonction de la température. Ainsi, ces particules peuvent être utilisées en additifs conformance pour la récupération assistée du pétrole (EOR) et permettre:
- De réduire la perméabilité dans des zones de hautes températures et de perméabilité élevées afin d'augmenter l'efficacité du déplacement du brut d'une injection d'eau ou de produit chimique; et
- De réduire ou bloquer totalement la production d’eau, au niveau des puits de production.
Procédure de synthèse:
Des particules polymères réticulés de 2-(diéthylamino) éthyl méthacrylate et une sulfobétaïne polymérisable ont été préparées par polymérisation radicalaire conventionnelle en émulsion inverse. La procédure est:
- Préparation de la phase organique: Dans un premier réacteur sont introduitssous agitation:
* Une huile minérale contenant des hydrocarbones saturés
* Des tensioactifs du type ester de sorbitan ayant une HLB de 3 à 7
- Préparation de la phase aqueuse: Dans un second réacteur sont introduitssous agitation et à température ambiante:
* De l’eau déionisée
* Les monomères zwitterioniques du type sulfobétaïnes selon l’invention ou bien des monomères zwitterioniques décrits dans l’art antérieur
* Les comonomères: DEAEMA et réticulant (sur base diacrylamido et/ou diméthacrylate)
* Des modificateurs de pH
- Après obtention d’une phase organique homogène, la phase aqueuse est émulsionnée pendant quelques dizaines de secondes dans la phase organique sous une agitation mécanique et cisaillante soutenue. Une émulsion stable est obtenue.
- L’émulsion est transférée dans un réacteur double enveloppe muni d’un système d’agitation puis dégazée via un barbotage de diazote pendant 60 minutes.
- La polymérisation peut être amorcée avec un couple redox.
- Après refroidissement, du milieu réactionnel, est introduit sous une légère agitation le tensioactif inverseur ayant une HLB de 12.
Caractérisation du diamètre hydrodynamique (Dh) des particules de polymères par Diffusion Dynamique de la Lumière (Dynamic Light Scattering – DLS)
Les tailles des particules de polymère (Dh) à température ambiante et leur évolution avec la température ont été caractérisées par DLS en utilisant le ZETASIZER NANO ZS commercialisé par Malvern et équipé d'un laser Hélium Néon 4 mW - 632,8 nm. Les particules de polymères ont été analysées à la concentration de 1 mg/mL dans une saumure (0.3 mol/L NaCl). Les cuvettes utilisées sont en quartz. Les données sont analysées en utilisant le logiciel Malvern DTS. Dans le cadre des montées en température, les données sont collectées à des intervalles de température de 5°C avec un temps d’équilibre de l’échantillon de 5 minutes.
Pour pouvoir être utilisées comme additifs de conformance dans de nombreux champs:
- Il est préférable que les Dh des populations de polymère augmentent le plus rapidement possible et idéalement à des températures entre 30 et 50°C.
- Les agrégats de particules formées avec l’augmentation de la température sont avantageusement caractérisés par des valeurs de Dh les plus élevées possibles.
Caractérisation des propriétés de réversibilité des particules de polymères
Les propriétés de réversibilité des particules seront évaluées en étudiant la variation des diamètres hydrodynamiques (Dh) des particules de polymères au cours de cycles de température. Les données de réversibilité de Dh des particules seront collectées entre 2 températures (15 et 90°C) en effectuant des cycles de montée et descente entre ces 2 températures. La durée de montée ou descente en température entre les bornes est de 10 minutes.
Plus les variations de Dh avant et après un cycle de température (15 °C => 90°C => 15°C) sont faibles (inférieures ou égales à 10%), plus les performances de thermo-gonflement / thermo-agrégation sont réversibles.
Exemple 17-A: Elaboration de particules à partir de sulfobétaïnes
Les objectifs de cet essai sont de confirmer les performances de thermo-gonflement et de thermo-agrégation des particules préparées à partir des monomères de l’invention, afin de les utiliser en conformance (voir le paragraphe «caractérisation du Dh).
Une première série de polymères, réticulés avec 40 ppm de MBA, ont été élaborés suivant la procédure décrite ci-dessus. Le tableau 1 récapitule les compositions chimiques et les caractéristiques des différents essais de l’exemple 17-A.

Tableau 1: Compositions et caractéristiques des essais 1-1, 1-2 1-3 et 1-4
La viscosité Bulk est mesurée à l’aide d’un viscosimètre Brookfield (vitesse de rotation: 12 rpm).
Le graphique de la figure 17 met en évidence les variations de Dh de chacun des essais, à une concentration de 1 mg/mL en fonction de la température.
Cet exemple démontre que les émulsions préparées à partir des monomères de l’invention (Essais 1-1 et 1-2) sont plus stables au stockage.
Les valeurs de Dh les plus élevées ont été obtenues avec les particules de polymère préparées à partir des monomères de l’invention. Les performances de thermo-gonflement et de thermo-agrégation des particules de polymères du contre-exemple sont significativement bien plus faibles que celles obtenus avec les particules de polymères de l’invention. Les températures d’activation du thermo-gonflement / thermo-agrégation des particules de polymère préparées à partir des monomères de l’invention sont plus adaptées aux zones de températures moyennes des champs.
En conclusion, les particules préparées à partir des monomères de l’invention (Essais 1-1 et 1-2) génèrent de meilleures performances de thermo-gonflement / thermo-agrégation que celles de l’art antérieur (essai 1-3) et du contre-exemple (essai 1-4).
Exemple 17-B: Elaboration de particules à partir de sulfobétaïnes
Les objectifs de cet essai étaient de confirmer les performances de thermo-gonflement et de thermo-agrégation des particules (préparées à partir des monomères de l’invention) à une composition molaire différente de celle de l’exemple 17-A.
Une nouvelle série de particules de polymères réticulées à base de sulfobétaïnes ont été élaborées. Le tableau 2 ci-dessous, récapitule les compositions chimiques des polymères (réticulés avec 10 ppm de MBA) et les caractéristiques des différents essais de l’exemple 17-B. Le protocole de synthèse est celui décrit au début de l’exemple 17.

Tableau 2: Compositions et caractéristiques des essais 2-1, 2-2.
Le graphique de la figure 18 met en évidence les variations des Dh de chacun des essais, à une concentration de 1 mg/mL en fonction de la température.
Ce nouvel exemple met en évidence des valeurs finales de Dh élevées et des températures d’activation compatibles avec la plupart des réservoirs (formations souterraines).
Ceci démontre une nouvelle fois que les émulsions préparées à partir des monomères de l’invention (Essais 2-1 et 2-2) engendrent une fois dispersées dans des saumures, des performances de thermo-gonflement / thermo-agrégation à des compositions molaires monomériques différentes de celles de l’exemple 17-A.
Exemple 17-C: Elaboration de particules à partir de sulfobétaïnes réticulées par des diméthacrylate
Les objectifs de cet essai sont de confirmer les performances de thermo-gonflement et de thermo-agrégation des particules préparées à partir des monomères de l’invention mais réticulées avec un réticulant différent de celui de l’essai 17-B.
Le tableau 3 ci-dessous, récapitule les nouvelles compositions chimiques des polymères réticulés avec 10 ppm d’EGDMA et les caractéristiques des différents essais de l’exemple 17-C. Le protocole de synthèse des polymères est celui décrit au début de l’exemple 17.

Tableau 3: Compositions et caractéristiques des essais 3-1 et 3-2
On observe que l’augmentation de la température induit une augmentation très significative des Dh. Ce troisième exemple démontre que les émulsions préparées à partir des monomères de l’invention sont performantes même lorsqu’elles sont réticulées avec un réticulant du type méthacrylates.
Exemple 17-D: Réversibilités des performances de conformance des particules de polymères réticulés à base de MAAMPS ou MAMMPS sulfobétaïnes
Les objectifs de cet essai sont de confirmer les propriétés de réversibilité des performances de thermo-gonflement et de thermo-agrégation des particules en fonction de cycles successifs de montée et de descente en température.
Le tableau 4 ci-dessous, récapitule les nouvelles compositions chimiques des copolymères réticulés avec 40 ppm de MBA et les caractéristiques des différents essais de l’exemple. Le protocole de synthèse est celui décrit au début de l’exemple 17.

Tableau 4: Compositions et caractéristiques des essais 4-1 et 4-2
La réversibilité des propriétés de thermo-gonflement / thermo-agrégation des particules de polymère a été évaluée suivant le protocole décrit au début de l’exemple 17. Les résultats obtenus sont rassemblés dans les graphiques des figures 19 (essai 4-1) et 20 (essais 4-2). Les propriétés de réversibilité propriétés de thermo-gonflement et de thermo-agrégation ont été établies avec des cycles de montée et descente en température entre 15°C et 90°C.
On observe que les valeurs de Dh avant et après les cycles de températures sont équivalentes. Ce quatrième exemple démontre que les particules polymères des émulsions préparées à partir des monomères de l’invention possèdent des propriétés réversibles (en fonction de la température) de thermo-gonflement et de thermo-agrégation. Cette propriété de réversibilité obtenue avec les particules préparées à partir des monomères de l’invention, permet de moduler les performances en fonction des variations de températures d’un même réservoir.
Exemple 17-E:Performances en milieu poreux des particules de polymères réticulés à base de sulfobétaïnes MAAMPS ou MAMMPS
Les objectifs de cet essai sont de confirmer les performances de thermo-gonflement et de thermo-agrégation des particules en milieux poreux.
Le tableau 5 ci-dessous, récapitule la composition chimique des essais 5-1 et 5-2 (copolymères réticulés avec 40 ppm de MBA). Le protocole de synthèse est celui décrit ci-dessus.

Tableau 5: Compositions et caractéristiques des essais 5-1 et 5-2
Les caractéristiques du test d’injection en milieu poreux utilisé pour l’injection de la dispersion à 1000 ppm actif du polymère 5-1 sont:
- Débit (Q) = 12 cm3/h
- Cisaillement: 50 s-1
- Vélocitéinterne: 2,4 m/jour
- Porosité: 33 %
- Perméabilité: 1290 mD
L’évolution de la pression à l’intérieur du milieu poreux en fonction du volume de pore estenregistrée. La figure 21 correspond au graphique d’évolution de la différence de pression dP entre l’entrée et la sortie du milieu poreux.
On remarque que le différentiel de pression totale dP est constant, ce qui confirme que les particules de l’essai 5-1 s’injecte et se propage bien en milieux poreux à température ambiante.
L’évolution de la pression à l’intérieur du milieu poreux en fonction de la température estenregistrée. La figure 22 correspond au graphique de l’évolution de la différence de pression dP entre l’entrée et la sortie du milieu poreux, en fonction de la température avec un passage de 25°C à 95°C.
Le graphique de la figure 22 met en évidence une augmentation du différentiel de pression à l’intérieur de la section avec la température (de 25°C à 95°C). Ceci confirme les performances thermo-gonflantes et thermo-agrégeantes des particules de l’essai 5-1 en fonction de la température.
En conclusion, cet exemple 17-E démontre que les émulsions de particules de polymères préparés à partir des monomères de l’invention ont des propriétés de propagation, de thermo-gonflement et de thermo-agrégation en milieu poreux.
Exemple 18:Liquide de lavage de vaisselles formulé à partir d’un copolymère de MAAMPS
L’industrie de la détergence formule des produits moussant à partir de nombreuses matières premières dont les tensio-actifs. Des excipients peuvent être ajoutées aux formulations par l’homme du métier afin d’augmenter les propriétés moussantes des formulations, voire de stabiliser la mousse formée.
Les objectifs de ce nouvel essai sont d’évaluer les propriétés moussantes et de stabilisation des mousses formées en présence de résidus graisseux, d’additifs préparés à partir d’un des monomères de l’invention.
Un copolymère d’acrylamide (AM) et de MAAMPS a été préparé par polymérisation radicalaire conventionnelle en solution dans l’eau. La composition chimique est rassemblée dans le tableau 6.

Tableau 6: Composition chimique de l’essai 6-1
Dans un premier temps une solution mère aqueuse à 20 % en masse de tensioactifs (mélange de Sodium Lauryl Ether Sulfate, d’Amine Oxide) est préparée. Les différentes solutions filles (de A à E) sont ensuite formulées par addition à différents % en masse du copolymère 6-1, et répertoriées dans le tableau 7.

Tableau 7: Composition en polymère 6-1 dans les solutions tensioactives
Les solutions A à E sont ensuite préparéesselon les formules détaillées dans le tableau 8.

Tableau 8: Composition des essais F, G, H, I, et J
Les formulations F, G, H, I, et J sont respectivement conditionnées dans des éprouvettes graduées. Le volume de chacune des solutions occupe, au démarrage, 1/3 du volume de l’éprouvette. Neuf cycles de vingt rotations (30 rpm) chacun sont ensuite réalisés sur chacune des éprouvettes. A la fin de chaque cycle, cinq millilitres d’huile d’olive sont ajoutés dans chaque éprouvette (soit au total 40 mL, à la fin de la procédure). Les hauteurs de mousse des essais G, H, I, J sont ensuite mesurées et comparées à celui de l’essai F. Les résultats obtenus sontrassemblés dans le tableau 9.

Tableau 9: Gain de mousse des essais G, H, I et J
Les résultats obtenus mettent en évidence une augmentation significative de mousse par rapport à la référence F. Ce nouvel exemple confirme les propriétés moussantes et de stabilisateurs de mousse du copolymère préparé à partir des monomères sulfobétaïnes de l’invention.
Exemple 19: Agent rétenteur dans des applications papetières
L’industrie papetière formule des pâtes à papier. Des additifs rétenteurs et de drainage sont généralement ajoutées aux formulations.
Les objectifs de ce nouvel essai sont d’évaluer les propriétés de rétention totale (FPR, Fibres + Charges Minérales), de Rétention de Charge Minérale (FPAR) et de Drainage sous Vide (DDA). Concernant le FPR et le FPAR, plus les valeurs sont hautes, meilleures sont les performances. Pour le DDA, plus la valeur de drainage est basse, meilleure est la performance.
Les polymères ci-dessous ont été synthétisés en suivant la procédure décrite dans l’exemple 1. La formulation de l’essai 7-0, ne contient pas de polymère. Le tableau 10 récapitule les compositions chimiques et les performances (concentration de 0.25 % en masse dans la formulation papetière) des différents essais. Les masses molaires des différents copolymères sont comparables et du même ordre de grandeur.

Tableau 10: Compositions et Performances des essais
Les essais selon l’invention génèrent des valeurs de FPAR et de FPR plus élevées que la référence, et des valeurs de DDA plus basses que la référence. Ce nouvel exemple, démontre que les terpolymères préparés à partir des monomères sulfobétaine de l’invention démontrentde bonnes performances en rétention totale, en rétention de charges et en égouttage sous vide (drainage).
Exemple 20: Additif haute viscosité (HVFR) pour la fracturation hydraulique
L’industrie de la fracturation hydraulique utilise de nombreux additifs dont des réducteurs de friction qui induisent de hautes viscosités en milieux aqueux salins (HVFR pour High Viscous Friction Reducer). Les objectifs de cet exemple sont de formuler des fluides de fracturation hydraulique à partir d’additifs (de l’invention et de l’art antérieur) et de voir les niveaux de viscosité «bulk» obtenus.
Les polymères décrit dans le tableau 11 ont été synthétisés en suivant la procédure décrite dans l’exemple 1. Le tableau 11 récapitule les compositions chimiques et les caractéristiques de chacun des essais. Les masses molaires des différents copolymères sont comparables et du même ordre de grandeur.

Tableau 11: Compositions et Performances des essais
Le tableau 12 récapitule les viscosités Fann à 4 et 6 Gallon per Thousand (GPT) dans différentes saumures. La saumure 1 est composée de chlorure de sodium (30 g/L) et de dichlorure de calcium (3 g/L). La saumure 2 est composée de chlorure de sodium (85 g/L) et de dichlorure de calcium (33 g/L).

Tableau 12: Viscosités Fann
Les viscosités Fann, en centipoise (cP) sont mesurées à 20°C en utilisant le viscosimètre Chandler Engineering modèle 3500 qui est équipé du module R1B1 (Rotor 1 Bob 1). Les valeurs des viscosités Fann aux gradients de cisaillement de 511 et 102 s-1sont extrapolées en appliquant les vitesses angulaires de 300 et 60 rpm (tours par minute) respectivement.
Les essais 8-1 et 8-2 engendrent des viscosités Fann plus élevées que pour l’essais 8-3, et ce quel que soit le cisaillement (100 ou 511 s-1) et le dosage (4 ou 6 Gallon per Thousand). Ce nouvel exemple démontre que les fluides de fracturations hydrauliques du type (HVFR) formulées à partir des émulsions produites à partir des monomères de l’invention, ont des viscosités Fann plus élevées que celles des fluides préparés à partir des émulsions de l’art antérieur, et offrent ainsi de meilleures performances dans l’application visée.

Claims (18)

  1. Monomère sulfobétaïne de formule (V) suivante, ou sa forme acide
    [Chem. 1]

    Formule (V)
    Dans laquelle
    R1et R4sont, indépendamment l’un de l’autre, -H ou -CH3,
    R2et R3sont, indépendamment l’un de l’autre, un groupement alkyle linéaire en C1-C10 ou alkyle ramifié en C3-C10 ou alkylène linéaire en C2-C10,
    R5est -H, ou un groupement alkyle linéaire en C1-C22 ou alkyle ramifié en C3-C22, ou R5forme avec R6un cycle carboné en C4-C10, optionnellement ramifié,
    R6est un groupement alkyle linéaire en C1-C22 ou alkyle ramifié en C3-C22, ou R6forme avec R5un cycle carboné en C4-C10, optionnellement ramifié,
    X1= -COO-, ou -CONH- ou -CH2-,
    X2= -COO- ou -CONH-,
    n est un nombre entier compris entre 0 et 10.
  2. Monomère sulfobétaïne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le monomère sulfobétaïne est choisi dans le groupe comprenant:
    - les composés de formule (V) pour lesquels n = 3 et X1= -CONH-,
    - les composés de formule (V) pour lesquels n = 0 et X1= -CH2-,
    - les composés de formule (V) pour lesquels n = 2 et X1= -COO-,
    R2et R3étant préférentiellement des groupements -CH3.
  3. Monomère sulfobétaïne selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que R4est un atome d’hydrogène, et X2est -CONH-.
  4. Monomère sulfobétaïne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le monomère sulfobétaïne a une structure choisie parmi les structures de formule (VIII) à (XIII) suivantes ou leur forme acide
    [Chem. 8]

    Formule (VIII)
    [Chem. 9]

    Formule (IX)
    [Chem. 10]

    Formule (X)
    [Chem. 11]

    Formule (XI)
    [Chem. 12]

    Formule (XII)
    [Chem. 13]

    Formule (XIII)
  5. Monomère sulfobétaïne selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le monomère sulfobétaïne est sous une forme cristalline hydratée.
  6. Procédé de préparation du monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide par réaction entre:
    - un composé de formule (VI), et
    - un composé de formule (VII) et/ou un de ses sels,
    optionnellement en présence d’au moins un agent solubilisant du composé de formule (VII), et
    optionnellement en présence d’au moins un solvant,
    [Chem. 5]

    Formule (V)
    [Chem. 6]

    Formule (VI)
    [Chem. 7]

    Formule (VII)

    Dans les formules (V), (VI) et (VII):
    R1et R4sont, indépendamment l’un de l’autre, -H ou -CH3,
    R2et R3sont, indépendamment l’un de l’autre, un groupement alkyle linéaire en C1-C10 ou alkyle ramifié en C3-C10 ou alkylène linéaire en C2-C10,
    R5est -H, ou un groupement alkyle linéaire en C1-C22 ou alkyle ramifié en C3-C22, ou R5forme avec R6un cycle carboné en C4-C10, optionnellement ramifié,
    R6est un groupement alkyle linéaire en C1-C22 ou alkyle ramifié en C3-C22, ou R6forme avec R5un cycle carboné en C4-C10, optionnellement ramifié,
    X1= -COO-, ou -CONH- ou -CH2-,
    X2= -COO- ou -CONH-,
    n est un nombre entier compris entre 0 et 10.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le composé de formule (VI) est choisi parmi le diméthylaminopropyl méthacrylamide, le dimethylaminopropyl acrylamide, l’allyldiméthylamine, le diallylméthyl amine, le méthacrylate de diméthylaminoéthyl, et l’acrylate de diméthylaminoéthyl.
  8. Procédé selon l’une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le composé de formule (VII) est l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique et/ou un de ses sels, préférentiellement sa forme acide.
  9. Procédé selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le procédé est réalisé en présence d’un agent solubilisant choisi parmi l’eau, un alcane, un alcool, un amide ou un mélange de ces composés.
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’agent solubilisant est l’eau.
  11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la quantité d’agent solubilisant est comprise entre 0 et 200% en masse par rapport à la masse de composé de formule (VII).
  12. Procédé selon l’une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le ratio molaire entre le composé de formule (VI)et le composé de formule (VII) et/ou un de ses sels est compris entre 1,01:1 et 20:1.
  13. Procédé selon l’une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que la réaction entre les composés de formules (VI) et (VII) se fait en présence d’au moins un solvant choisi parmi les alcanes, les cétones, les nitriles, les alcools, et les éthers, et plus préférentiellement l’acétone.
  14. Procédé selon l’une des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes successives suivantes:
    a1) Ajouter dans un réacteur sous agitation au moins un composé de formule (VI), optionnellement au moins un agent solubilisant du composé de formule (VII), et optionnellement un solvant pour obtenir un mélange pré-réactionnel;
    a2) Ajouter au moins un composé de formule (VII) et/ou un de ses sels dans le mélange pré-réactionnel;
    a3) Après réaction entre les composés de formules (VI) et (VII,) obtention d’un monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide sous forme de solution ou de suspension de cristaux
  15. Procédé de préparation du monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide, sous une forme cristalline hydratée, comprenant les étapes successives suivantes:
    a1) Ajouter dans un réacteur sous agitation au moins un composé de formule (VI), optionnellement au moins un agent solubilisant du composé de formule (VII), et optionnellement un solvantpour obtenir un mélange pré-réactionnel;
    a2) Ajouter au moins un composé de formule (VII) et/ou un de ses sels dans le mélange pré-réactionnel;
    a3) Après réaction, obtenir des monomères sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide sous forme de solution ou de suspension de cristaux;
    a4) Optionnellement, lorsque le produit de la réaction est une solution, extraire le composé de formule (V) sous forme de cristauxAA;
    a5) Combiner les cristaux AA de composé de formule (V) dans une solution aqueuse pour former une suspension A;
    a6) Mélanger la suspension A pendant une période comprise entre 1 minute et 20 heures;
    a7) Obtenir une suspension B de cristaux BB de composé de formule (V) sous une forme hydratée;
    a8) Optionnellement isoler les cristaux BB obtenus de la suspension B,
    [Chem 5]

    Formule (V)
    [Chem 6]

    Formule (VI)
    [Chem 7]

    Formule (VII)
    Dans les formules (V), (VI) et (VII):
    R1et, R4sont, indépendamment l’un de l’autre, -H ou -CH3,
    R2et R3sont, indépendamment l’un de l’autre, un groupement alkyle linéaire en C1-C10 ou alkyle ramifié en C3-C10 ou alkylène linéaire en C2-C10,
    R5est -H, ou un groupement alkyle linéaire en C1-C22 ou alkyle ramifié en C3-C22, ou R5forme avec R6un cycle carboné en C4-C10, optionnellement ramifié,
    R6est un groupement alkyle linéaire en C1-C22 ou alkyle ramifié en C3-C22, ou R6forme avec R5un cycle carboné en C4-C10, optionnellement ramifié,
    X1= -COO-, ou -CONH- ou -CH2-,
    X2= -COO- ou -CONH-,
    n est un nombre entier compris entre 0 et 10.
  16. (Co)polymère de monomère sulfobétaïne de formule (V) et/ou sa forme acide selon l’une des revendications 1 à 5.
  17. Utilisation du (co)polymère selon la revendication 16, comme floculant, dispersant, agent épaississant, agent absorbant, agent réducteur de friction, agent rétenteur d’eau et de charges minérales, générateur et stabilisant de mousse.
  18. Utilisation du (co)polymère selon la revendication 17, dans la récupération du pétrole et du gaz, dans le traitement de l’eau, dans le traitement des boues, dans le traitement de la pulpe à papier, dans la fabrication du papier, dans la construction, dans l’industrie minière, dans la formulation de produits cosmétiques, dans la formulation de détergents, dans la fabrication du textile, dans l’agriculture, ou dans la fabrication d’hydrogels médicaux.
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