JP2017527651A

JP2017527651A - １つ以上の分岐したアルキル置換基を有する４級アンモニウムイオンを有するオルガノクレイ組成物

Info

Publication number: JP2017527651A
Application number: JP2017501028A
Authority: JP
Inventors: ウーター・イジド; デイヴィッド・ディーノ; イェンフイ・チェン; エドワード・マガウラン; ジェフリー・トンプソン; カマル・サイド・カマル・エルセイド
Original assignee: エレメンティススペシャルティーズ，インコーポレイテッド．，
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-09-21
Also published as: BR112017000341A2; MX2017000293A; RU2017103912A3; KR20170028969A; WO2016007331A1; RU2017103912A; CN106604779B; BR112017000341B1; EP3166719A1; EP3166719A4; CA2953579A1; EP3166719B1; CN106604779A; KR102382909B1; CA2953579C; RU2690462C2; AU2015288141B2; AU2015288141A1

Abstract

フィロシリケートクレイが［ＮＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４］＋の式で表される４級アンモニウムイオンで置換されているオルガノクレイ組成物であり、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３の少なくとも１つは、分岐したアルキル基の混合である。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本願は、その開示内容の全体を参照によって援用する、２０１４年７月１１日出願の米国特許出願第１４／３２９，２６５号の非仮出願；２０１４年７月１１日出願の米国特許出願第１４／３２９，２８９号の非仮出願；及び２０１４年７月１１日出願の米国特許出願第１４／３２９，３０５号の非仮出願に対する優先権及び利益を主張するものである。

本発明は、フィロシリケートクレイが１つ以上の分岐アルキル置換基を有する４級アンモニウムイオンで置換されたオルガノクレイ組成物に関する。本願は、塗布組成物及び掘削流体添加剤としてこのようなオルガノクレイ組成物の使用も提供する。

オルガノクレイは、塗料及びコーティング、インク、潤滑油、油井掘削流体のためのレオロジー改質剤として、広く使用され、このようなシステムの粘度を増加させてきた。オルガノクレイは、プラスチック中の添加物としての使用も見出され、バリア性、機械性、帯電防止性、及び難燃性等、様々な特性を改善する。オルガノクレイは、一般的には、当業者に知られた様々な方法で、特に４級アンモニウムイオン等の有機カチオンと、粘土との反応によって調製される。前記有機カチオンが、少なくとも８個〜２２個の炭素原子を含む、少なくとも１つのアルキル基を含む場合、このようなオルガノクレイは、有機系システムにおいて、粘度を上昇させる特性を有する。４級アンモニウムイオンの置換基を変更することで、粘度を上昇させる特性は、変えることができる。例えば、４級アンモニウムイオンのアルキル基を２−ヒドロキシエチル基、ポリオキシエチレン基、及びエステル基と置換することで、オルガノクレイの粘度効率が上昇することが報告されている。しかし、前述のオルガノクレイ組成物は、温度が減少したときの、塗料及びコーティング、インク、潤滑油、油井掘削流体の粘度増加に関連する問題について述べていない。

オルガノクレイを含む掘削流体は、米国の石油掘削のオペレーションのかなり初期の段階から利用されており、掘削流体及びこれらの化学物質は、学術調査や化学調査にとって重要な分野である。それにも関わらず、石油掘削環境の要求は、幅広い温度範囲におけるレオロジー制御に関する改善を増加させることを必要とする。これは、特に事実となっているのは、例えば、石油の新しい供給源の調査は、深海地における実地調査をする要求や水平掘削技術を採用するための要求に関連しているためである。

１つの実施形態においては、本開示は、フィロシリケートクレイと；［Ｎ−Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンと、を含むオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上は、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子、線状バックボーン、及び１つ以上の炭素数１個〜３個の分岐するアルキル基を有し、前記分岐するアルキル基は、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置されており；Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が分岐したアルキル基ではない場合、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である。Ｒ^４は、１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で炭素原子が１２個〜１８個である。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、炭素原子が全部で１４個〜１８個である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれ、メチルである。

１つの実施形態においては、本開示は、掘削流体添加剤としてオルガノクレイ組成物を用いることで、約１２０°Ｆ〜約４０°Ｆの温度範囲で、油性掘削流体の実質的に一定のレオロジー特性を提供する方法を提供する。前記オルガノクレイ組成物は、フィロシリケートクレイと；［Ｎ−Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンと、を含むことができ、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上は、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子、線状バックボーン、及び１つ以上の炭素数１個〜３個の分岐するアルキル基を有し、前記分岐するアルキル基は、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置されており；Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が分岐したアルキル基ではない場合、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、全部で１個〜２２個の炭素を有する第１の線状アルキル基である。Ｒ^４は、１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜１８個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１４個〜１８個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれ、メチルである。

１つの実施形態においては、本開示は、（ｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオン；及び（ｉｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの混合物を含むオルガノクレイ組成物を提供する。フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンを含むオルガノクレイ組成物においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有し、前記分岐したアルキル基は、前記分岐したアルキル基の線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置されている１つ以上の炭素数１個〜３個のアルキル基を有する。１つの実施形態においては、本開示は、このようなオルガノクレイ組成物を掘削流体添加物として用いることで、約１２０°Ｆ〜約４０°Ｆの温度範囲で、油性掘削流体の実質的に一定のレオロジー特性を提供する方法を提供する。

フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンを含むオルガノクレイ組成物においては、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第３の線状アルキル基である。実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が前記第３の線状アルキル基ではない場合、Ｒ^９及びＲ^１０は、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である。Ｒ^１１は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの混合からなる群から選択される。

第１の実施形態

本発明は、フィロシリケートクレイが［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンで置換されているオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の少なくとも１つは、分岐したアルキル基の混合である。予想外なことに、このようなオルガノクレイ組成物は、［ＮＲ^ａＲ^ｂＲ^ｃＲ^ｄ］^＋の式で表され、式中のＲ^ａ、Ｒ^ｂ、Ｒ^ｃ、及びＲ^ｄの少なくとも１つが、分岐したアルキル基の混合ではなく、分岐したアルキル基の線状バックボーンに沿って単一の位置にある分岐点を有する、単一の分岐したアルキル基である４級アンモニウムイオンで置換された従来のオルガノクレイ組成物（例としては、１２−メチルステアリル）と比べて、異なった特性を示すことが分かった。

実施形態のそれぞれにおいては、下記の「実質的に４級炭素原子を含まない」とは、４級炭素原子がＣ^１３ＮＭＲによって検出されないことを意味するものとする。

１つの実施形態においては、本開示は、フィロシリケートクレイと；［Ｎ−Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンと、を含むオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上は、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子、線状バックボーン、及び１つ以上の炭素数１個〜３個の分岐するアルキル基を有し、前記分岐するアルキル基は、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置されており；Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が分岐したアルキル基ではない場合、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、全部で１個〜２２個の炭素を有する第１の線状アルキル基である。Ｒ^４は、１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜１８個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１４個〜１８個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれ、メチルである。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上の分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上の分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上の分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から５の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上の分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たり０．７から３の範囲である分岐の平均数を有する。それぞれのこのような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上の分岐したアルキル基は、それぞれ、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である。このような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上の分岐したアルキル基の線状バックボーンは、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む。他の実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上の分岐したアルキル基の線状バックボーンは、実質的に４級炭素原子を含まない。

前記オルガノクレイ組成物は、十分な４級アンモニウムイオンを含み、５０％〜１５０％のフィロシリケート陽イオン交換容量を満たすことができる。幾つかの実施形態においては、前記４級アンモニウムイオンは、フィロシリケート陽イオン交換容量の９０％〜１４０％の濃度であり、交換容量を超えた４級イオンの正電荷は、無機アニオン、有機アニオン、又はアニオン性ポリマーで平衡される。幾つかの実施形態においては、前記４級アンモニウムイオンは、フィロシリケート陽イオン交換容量の９５％〜１３０％の濃度であり、交換容量を超えた４級イオンの正電荷は、無機アニオン、有機アニオン、又はアニオン性ポリマーで平衡される。有機アニオンの例としては、その開示内容の全体を参照によって援用する、米国特許第５，７１８，８４１号明細書に記載される。

１つの実施形態においては、この節で記載される前記オルガノクレイ組成物は、約１２０°Ｆ〜約４０°Ｆの温度範囲で、油性掘削流体の実質的に一定のレオロジー特性を提供する方法における掘削流体添加剤として用いられることができる。

第２の実施形態

１つの実施形態においては、本開示は、フィロシリケートクレイと；［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンと、を含むオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１は、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子、線状バックボーン、及び１つ以上の炭素数１個〜３個の分岐するアルキル基を有し、前記分岐するアルキル基は、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置されており；Ｒ^２及びＲ^３は、独立して、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基からなる群から選択され、Ｒ^４は、１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜１８個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１４個〜１８個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれ、メチルである。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から５の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たり０．７から３の範囲である分岐の平均数を有する。それぞれのこのような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１分岐したアルキル基は、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である。このような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む。他の実施形態においては、Ｒ^１分岐したアルキル基の線状バックボーンは、実質的に４級炭素原子を含まない。

第３の実施形態

１つの実施形態においては、本開示は、フィロシリケートクレイと；［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンと、を含むオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１及びＲ^２は、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子、線状バックボーン、及び１つ以上の炭素数１個〜３個の分岐するアルキル基を有し、前記分岐するアルキル基は、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置されており；Ｒ^３は、全部で１個〜２２個の炭素を有する第１の線状アルキル基であり、Ｒ^４は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜１８個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１４個〜１８個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態においては、Ｒ^３は、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^３は、メチルであり、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれ、メチルである。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１及びＲ^２の前記分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１及びＲ^２の前記分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１及びＲ^２の前記分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から５の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１及びＲ^２の前記分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たり０．７から３の範囲である分岐の平均数を有する。それぞれのこのような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１及びＲ^２の前記分岐したアルキル基は、それぞれＮ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である。このような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１及びＲ^２の前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、それぞれ、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む。他の実施形態においては、Ｒ^１及びＲ^２の前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、それぞれ、実質的に４級炭素原子を含まない。

第４の実施形態

１つの実施形態においては、本開示は、フィロシリケートクレイと；［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンと、を含むオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、それぞれ、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子、線状バックボーン、及び１つ以上の炭素数１個〜３個の分岐するアルキル基を有し、前記分岐するアルキル基は、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置されており；Ｒ^４は、１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で炭素原子が１２個〜１８個である。幾つかの実施形態においては、分岐したアルキル基は、それぞれ、１４個〜１８個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態においては、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^４は、メチルである。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の前記分岐したアルキル基は、それぞれ、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の前記分岐したアルキル基は、それぞれ、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の前記分岐したアルキル基は、それぞれ、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から５の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の前記分岐したアルキル基は、それぞれ、分岐したアルキル基当たり０．７から３の範囲である分岐の平均数を有する。それぞれのこのような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の前記分岐したアルキル基は、それぞれ、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である。このような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、それぞれ、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む。他の実施形態においては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、それぞれ、実質的に４級炭素原子を含まない。

第５の実施形態

１つの実施形態においては、本開示は、（ｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオン；及び（ｉｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの混合物を含むオルガノクレイ組成物を提供する。フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンを含むオルガノクレイ組成物に関しては、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上は、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有し、前記分岐したアルキル基は、前記分岐したアルキル基の線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置された１つ以上の炭素数１個〜３個のアルキル基を有する。幾つかの実施形態においては、前記分岐したアルキル基は、全部で１２個〜１８個の炭素原子又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有することができる。実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が分岐したアルキル基ではない場合、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である。Ｒ^４は、１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基であり；Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれ、メチルである。

フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンを含むオルガノクレイ組成物に関しては、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第３の線状アルキル基である。実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が第３の線状アルキル基ではない場合、Ｒ^９及びＲ^１０は、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である。Ｒ^１１は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの混合から選択される。幾つかの実施形態においては、前記第３の線状アルキル基は、全部で１２個〜１８個の炭素原子又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有することができる。幾つかの実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^１１は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^１１は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９、Ｒ^１０、及びＲ^１１は、それぞれ、メチルである。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の分岐したアルキル基は、それぞれ、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から５の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から３の範囲である。それぞれのこのような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の分岐したアルキル基は、それぞれ、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である。このような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の各分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む。他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の各分岐したアルキル基の線状バックボーンは、実質的に４級炭素原子を含まない。

第６の実施形態

１つの実施形態においては、本開示は、（ｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオン；及び（ｉｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの混合物を含むオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１は、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する分岐したアルキル基の混合であり、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第３の線状アルキル基である。フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンのオルガノクレイ組成物の幾つかの実施形態においては、Ｒ^１の分岐したアルキル基は、前記分岐したアルキル基の線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置されている１つ以上の炭素数１個〜３個のアルキル基を有する。幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の分岐したアルキル基は、全部で１２個〜１８個の炭素原子又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有することができる。幾つかの実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、１個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基であり、Ｒ^４は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基から選択される。幾つかの実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子、全部で１個〜６個の炭素原子、又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれメチルである。

フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンのオルガノクレイ組成物の幾つかの実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である。Ｒ^１１は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せから選択される。幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の第３の線状アルキル基は、全部で１２個〜１８個の炭素原子又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有することができる。幾つかの実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^１１は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基から選択される。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^１１は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９、Ｒ^１０、及びＲ^１１は、それぞれメチルである。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１分岐したアルキル基は、それぞれ、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から５の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から３の範囲である。それぞれのこのような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１分岐したアルキル基は、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記分岐したアルキル基Ｒ^１の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である。このような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む。他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１分岐したアルキル基の線状バックボーンは、実質的に４級炭素原子を含まない。

第７の実施形態

１つの実施形態においては、本開示は、（ｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオン；及び（ｉｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの混合物を含むオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する分岐したアルキル基の混合であり、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第３の線状アルキル基である。（ｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの混合物を含むオルガノクレイ組成物の幾つかの実施形態においては、前記分岐したアルキル基は、前記分岐したアルキル基の線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置された１つ以上の炭素数１個〜３個のアルキル基を有する。幾つかの実施形態においては、前記分岐したアルキル基は、全部で１２個〜１８個の炭素原子又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有することができる。Ｒ^３は、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基であり、Ｒ^４は、１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの混合から選択される。幾つかの実施形態においては、Ｒ^３は、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基であり、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^３は、メチルであり、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ、メチルである。

フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンを含むオルガノクレイ組成物の幾つかの実施形態においては、第３の線状アルキル基は、全部で１２個〜１８個の炭素原子又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有することができる。幾つかの実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^１１は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せから選択される。幾つかの実施形態においては、Ｒ^１１は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基から選択される。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^１１は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９、Ｒ^１０、及びＲ^１１は、それぞれメチルである。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１及びＲ^２分岐したアルキル基は、それぞれ、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１及びＲ^２２分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１及びＲ^２分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から５の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１及びＲ^２分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から３の範囲である。それぞれのこのような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１及びＲ^２分岐したアルキル基は、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記Ｒ^１及びＲ^２分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である。このような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１及びＲ^２分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む。他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１及びＲ^２分岐したアルキル基の線状バックボーンは、実質的に４級炭素原子を含まない。

第８の実施形態

１つの実施形態においては、本開示は、（ｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオン；及び（ｉｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの混合物を含むオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する分岐したアルキル基の混合であり、Ｒ^４は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール、これらの混合であり、Ｒ^８、Ｒ^９及びＲ^１０の少なくとも１つは、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第３の線状アルキル基であり、Ｒ^１１は、独立して、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール、及びこれらの混合から選択される。

幾つかの実施形態においては、前記分岐したアルキル基は、前記分岐したアルキル基の線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置された１つ以上の炭素数１個〜３個のアルキル基を有する。幾つかの実施形態においては、前記分岐したアルキル基は、全部で１２個〜１８個の炭素原子又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有することができる。幾つかの実施形態においては、前記第３の線状アルキル基は、全部で１２個〜１８個の炭素原子又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有することができる。幾つかの実施形態においては、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^４は、それぞれメチルである。

幾つかの実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基であり、Ｒ^１１は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^１１は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９、Ｒ^１０、及びＲ^１１は、それぞれメチルである。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１、Ｒ^２、及びＲ^３分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１、Ｒ^２、及びＲ^３分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１、Ｒ^２、及びＲ^３分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から５の範囲である。幾つかの他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１、Ｒ^２、及びＲ^３分岐したアルキル基は、分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から３の範囲である。それぞれのこのような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１、Ｒ^２、及びＲ^３分岐したアルキル基は、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である。このような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１、Ｒ^２、及びＲ^３分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む。他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋のＲ^１、及びＲ^２、及びＲ^３分岐したアルキル基の線状バックボーンは、実質的に４級炭素原子を含まない。

第９の実施形態

１つの実施形態においては、本開示は、フィロシリケートクレイ及び（ｉ）［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオン；及び（ｉｉ）［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの混合物を含むオルガノクレイ組成物を提供し、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の少なくとも１つは、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子、全部で１２個〜１８個の炭素原子、又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有する分岐したアルキル基の混合であり、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０の少なくとも１つは、全部で１２個〜２２個の炭素原子、全部で１２個〜１８個の炭素原子、又は全部で１４個〜１８個の炭素原子を有する第３の線状アルキル基である。幾つかの実施形態においては、前記分岐したアルキル基の線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置された１つ以上の炭素数１個〜３個のアルキル基を有する。

（ｉ）［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの幾つかの実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、分岐したアルキル基ではない場合、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である。Ｒ^４は、独立して、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの混合から選択される。幾つかの実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子；又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基であり、Ｒ^４は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^４は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は、それぞれメチルである。

［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの幾つかの実施形態においては、Ｒ^８は、第３の線状アルキル基であり、Ｒ^９及びＲ^１０は、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基であり、Ｒ^１１は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの混合から選択される。前記第４の線状アルキル基は、全部で１２個〜２２個の炭素原子、全部で１個〜６個の炭素原子、又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有することができる。Ｒ^１１は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^１１は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９、Ｒ^１０、及びＲ^１１は、それぞれメチルである。

［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの幾つかの実施形態においては、Ｒ^８及びＲ^９は、第３の線状アルキル基であり、Ｒ^１０は、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基であり、Ｒ^１１は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの混合から選択される。前記第４の線状アルキル基は、全部で１２個〜２２個の炭素原子；全部で１個〜６個の炭素原子、又は全部で７個〜１１個の炭素原子を有することができる。Ｒ^１１は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^１１は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９、Ｒ^１０、及びＲ^１１は、それぞれメチルである。

［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンの幾つかの実施形態においては、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０は、第３の線状アルキル基であり、Ｒ^１１は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの混合から選択される。Ｒ^１１は、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基である。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上は、メチルであり、Ｒ^１１は、ベンジルである。幾つかの他の実施形態においては、Ｒ^９、Ｒ^１０、及びＲ^１１は、それぞれメチルである。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の分岐したアルキル基は、それぞれ、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である。このような実施形態においては、メチル分岐は、分岐の総数に対して、前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である。

幾つかの実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の分岐したアルキル基の前記線状バックボーンは、それぞれ、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む。他の実施形態においては、［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の各分岐したアルキル基の線状バックボーンは、実質的に４級炭素原子を含まない。

４級アンモニウムイオンの調製

脂肪族アミンをメチルクロライド、ベンジルクロライド等のアルキル化剤で四級化すると、４級アンモニウムイオンが得られる。ただし、前記脂肪族アミンは、アミン基当たり１つ以上のアルキル鎖を含むことができる。脂肪族（長アルキル鎖）アミンを製造するために、様々な商業的工程が開発されてきた。例えば、米国特許第５，６３４，９６９号明細書に概説される通り、ニトリルパス（ｎｉｔｒｉｌｅｐａｔｈ）を用いることで、脂肪酸は、容易に脂肪族アミンに変換することができる。例えば、米国特許第４，６８３，３３６号明細書及び米国特許第４，９９４，６２０号明細書に開示されるように、脂肪族アミンは、脂肪族アルコールをアミノ化剤で反応させても調製させることができる。或いは、米国特許第４，０２４，１８９号明細書又は米国特許第７，３４２，１３６号明細書に開示されるように、臭化水素化及びアミノ化剤との反応を介して、長アルキル鎖の内部及び／又は末端のオレフィンは、脂肪族アミンに変換されることができる。前記オレフィンは、低級オレフィンのオリゴマー化又は高級アルコールパラフィンワックス型の分子を分留することで得られることができる。

脂肪族アルキル鎖は、様々な天然油脂化学製品源から抽出されることができる。これらの供給源を用いて、脂肪族アミンを産出するニトリル又はアルコールルートのための原料を提供することができる。コストや入手しやすい点で、ヤシ脂肪酸又は獣脂脂肪酸は、オルガノクレイの製造には一般的な原料である。動物性又は植物性の供給源に由来する脂肪酸の大多数は、線状である。脂肪酸は、脂肪族アルコールに変換され、その後、脂肪族アルコールのルートで用いられ、脂肪族アミンを合成することができる。

飽和分岐鎖脂肪酸は、天然脂肪酸からも得られることができる。イソステアリン酸は、ダイマー酸の生成における副産物であるが、収率は比較的低く、そのような材料を高価なものにしている。最近では、著しい進歩がなされて、天然供給原料を異性化し、それによって線状アルキル鎖は、分岐アルキル鎖に変換されることが可能になった（米国特許第５，６７７，４７３号明細書）。米国特許第２０１１／０２６３８８４号明細書に記載される技術は、オレイン酸等の不飽和線状脂肪酸の高収率の内部異性化工程を開示する。前記工程は、非常に選択的であり、費用対効果がある（Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２０１２，５１，１２０４１−１２０４５）。イソステアリン酸は、典型的には、鎖に沿って様々な位置で分岐が生じている異性体混合物である。イソステアリン酸は、Ｃｅｎｔｕｒｙ、Ｅｍｅｒｓｏｌ、Ｅｍｅｒｙ、Ｏｘｏｃｏｌ、及びＰｒｉｓｏｒｉｎｅのブランド名で商業的に利用可能である。

エチレン、プロピレン等の天然ガス又はオレフィンを脂肪族アルキル鎖へ変換し、例えば、脂肪族アルコール等の生成物を調製する石油化学工程が開発されてきた。パラフィンの分留もまた、ヒドロホルミル化工程を介して、脂肪族アルコールに変換されることができる長鎖オレフィンを生成することができる。化学組成が本質的に同じであるため、石油系線状第一級アルコール及びその誘導体の性能は、オレオ系アルコール製品と比べて、多くの用途で用いられる。しかしながら、様々な石油化学工程は、特定の分岐度を有する鎖を生成することもできる。Ｚｉｅｇｌｅｒ、Ｆｉｓｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈ、Ｏｘｏ、及びＱｕｅｒｂｅｔアルコールは、いずれも、異なる分岐アルキル鎖の分岐度を含む。商業的に利用可能である、典型的な長鎖石油化学アルコールは、ネオドール（シェル）、ＥＸＸＡＬ（Ｅｘｘｏｎ）及びＡＬＦＯＬ、ＳＡＦＯＬ、ＭＡＲＬＩＰＡＬ、ＩＳＡＬＣＨＥＭ、ＡＬＣＨＥＭ、及びＬＩＡＬ（Ｓａｓｏｌ）アルコールである。米国特許第５，８４９，９６０号明細書、米国特許第６，１５０，３２２号明細書、米国特許第７，７８１，３９０号明細書、及びこれらの中の参照は、線状の石油化学アルコール及び分岐した石油化学アルコールの工程及び組成を記載する。長鎖オレフィンの分岐オレフィンへの内部異性化は、選択的ヒドロホルミル化の後に、多く分岐したアルコールであるネオドール６７等の分岐したアルコールを生成する（ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＤｅｔｅｒｇｅｎｔｓ、ＰａｒｔＦ：Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）。したがって、アルキル分岐は、アルキル鎖の周りのどの部分でも生じることができ、分岐基は、メチル基、エチル基、又はより長いアルキル基ですらあることができる。アルキル鎖当たりの分岐の平均数は、^１ＨＮＭＲ及び^１３ＣＮＭＲ分析で求められることができ、アルキル鎖の長さの分布は、ＧＣで求められることができる。アルキル鎖当たりの平均分岐が１よりも大きいということは、アルキル鎖当たり１超の分岐を幾つかのアルキル鎖が有していることを意味する。

フィロシリケートクレイ

フィロシリケートクレイとしては、天然又は合成のフィロシリケートクレイ或いは混合物が挙げられ、４級アンモニウムカチオンとイオン交換反応をし、オルガノクレイを生成する。代表的な天然フィロシリケートクレイは、スメクタイト、パリゴルスカイト、セピオライト、バーミキュライト、及びマイカが挙げられる。スメクタイト型粘土としては、モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、バイデライトが挙げられる。幾つかの実施形態においては、前記フィロシリケートクレイとしては、ヘクトライト及びワイオミング型ベントナイト等の膨潤粘土が挙げられる。幾つかの実施形態においては、前記フィロシリケートクレイは、ヘクトライトとベントナイトとの混合物である。ベントナイト及びその特性は、Ｃａｒｒ，Ｄ．等による１９９４，ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭｉｎｅｒａｌｓａｎｄＲｏｃｋｓ，６ｔｈＥｄｉｔｉｏｎ（ｔｈｅＳｏｃｉｅｔｙＦｏｒＭｉｎｉｎｇ，ＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｏｌｏｒａｄｏより出版）「ベントナイト」と題する章で詳細に記載される。スメクタイト型粘土は、当技術分野ではよく知られており、様々な供給源から商業的に利用可能である。本発明にしたがって有用なフィロシリケートクレイは、「ＨｙｄｒｏｕｓＰｈｙｌｌｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ，ＲｅｖｉｅｗｓｉｎＭｉｎｅｒａｌｏｇｙ、１９巻、Ｓ．Ｗ．Ｂａｉｌｅｙ、編集者」に詳細に記載される。他の有用な文献は、“ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎＣｌａｙＳｃｉｅｎｃｅ”と題されたＥｌｓｅｖｉｅｒｂｏｏｋｓｅｒｉｅｓで知ることができ、特に「ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＣｌａｙＳｃｉｅｎｃｅ．」と題された５巻で知ることができる。

スメクタイトクレイは、層状で、板状の親水性のシリケート材料である。乾燥状態では、通常、幾つかのナノサイズの粘土層が互いに重なり合って積み重ねられ、これらの積層物又はタクトイドは、粒子へと凝集される。しかしながら、乾燥した粘土粉を水中に分散させると、板状晶は自然に分離する。この「層の層間剥離」は、「層の剥離」と呼ばれることもある。スメクタイト粘土層は、板状晶の表面に位置する金属カチオンによって中性化される板状晶上にある実効負電荷を運ぶ。金属カチオンが有機カチオンで置換されると、オルガノクレイは形成される。この反応は、部分的に完了する又は完了させることができる。有機表面処理は、多くの場合、有機系と粘土の親和性を改善するために必要である。水中の「本来の」無機粘土と同様に、オルガノクレイは、有機系（溶媒、ポリマー等）中で層が剥離されることもある。即ち、有機カチオンで修飾されている粘土層は、互いに分離され、前述の系で剥離される。

実施形態においては、フィロシリケートクレイは、粗粘土又は選鉱された粘土を含むことができる。前記粗粘土は、脈石又は非粘土材料を含み、前記脈石材料は、前記選鉱された粘土から大量に取り除かれてきた。粗粘土を用いる実施形態においては、粘土選鉱の工程及びナトリウム型への変換工程が省略されるので、実質的なコスト削減が実現できる。

幾つかの実施形態においては、前記フィロシリケートクレイとしては、合成バーミキュライト、合成スメクタイト、合成ヘクトライト、合成フルオロヘクトライト、及び合成マイカを含む合成フィロシリケートクレイが挙げられる。合成粘土系オルガノクレイの性能は、天然に生じる粘土をベースにしたものとは、良い意味でも悪い意味でも異なることがある。これらの違いは、化学組成及びそれらの均質性、イオン交換能、イオン交換サイトの位置、不純物、表面積、板状晶サイズ、分布、及び他の理由によるものであることができる。必要なら、これらの粘土を精製してもよい。

フィロシリケートクレイの交換性無機カチオンは、ナトリウム又は他のカチオンであることができる。前記交換性カチオンは、ナトリウムであることが好ましい。幾つかの実施形態においては、前記交換性カチオンは、ナトリウム、マグネシウム、及びカルシウムの混合物であることができる。１つの実施形態においては、スメクタイトクレイのナトリウム型が用いられることができる。１つの実施形態のナトリウム型を調整するために、水性粘土スラリーを調製し、ナトリウム型におけるカチオン交換樹脂のベッドにスラリーを通すことで、ベントナイト粘土をナトリウム型へ変換することができる。他の実施形態においては、スメクタイトクレイのナトリウム型は、水、及び炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の溶性ナトリウム化合物で粘土を混合することで調製されることができる。

実施形態においては、前記フィロシリケートクレイは、周知の酢酸アンモニウム法又はそれに準じた方法によって求められる、１００％の活性粘土基準で、粘土１００ｇ当たり少なくとも４５ｍＭｏｌの陽イオン交換容量を有するスメクタイト型粘土を含む。他の実施形態においては、前記フィロシリケートクレイは、１００％の活性粘土基準で、粘土１００ｇ当たり少なくとも７５ｍＭｏｌの陽イオン交換容量を有するスメクタイト型粘土を含む。

前記粘土は、上記に記載されたスメクタイトクレイのせん断形態又は非せん断形態であることができる。１つの実施形態においては、前記スメクタイトクレイのせん断形態は、非せん断粘土材料と比べて、改善した性能を提供することができる。その開示内容の全体を参照によって援用する、米国特許第４，６９５，４０２号明細書及び米国特許第４，７４２，０９８号明細書に記載されるように、ＥｌｅｍｅｎｔｉｓＳｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．及びその前任者は、スメクタイトクレイのせん断を記載する特許を発行した。

本明細書に記載されるオルガノクレイは、様々な用途で用いられることができる。幾つかの実施形態においては、前記オルガノクレイは、オルガノクレイがギャラリー内で他のイオン対を提供する、レオロジー改質剤、沈降防止剤、タレ制御性添加物、吸着剤、又は吸収剤として用いられることができる。幾つかの実施形態においては、オルガノクレイは、潤滑油、接着剤、シーリング材、インク、リップスティック、デオドラント、マニキュア液等の消費者製品中の添加物として用いられることができる。

幾つかの実施形態においては、本明細書に記載されるオルガノクレイは、塗布系で用いられ、前記塗布系において、有機又は溶媒系の、所謂非水系流体中で分散可能な塗布系でオルガノクレイが用いられ、このような流体に幅広いレオロジー及び粘度改質剤性能を提供する。これらの非水系流体としては、油性塗料や油性コーティング材、油性インク、掘削流体、コーキング材、及び接着剤も挙げられる。

オルガノクレイ組成物を含むコーティング組成物

１つの実施形態においては、本明細書に記載されるオルガノクレイ組成物を用いて、様々な有機系組成物及び溶媒系組成物を粘稠にすることができる。特定の実施形態においては、本発明のオルガノクレイ組成物は、例えば、ミネラルスピリット中アルキドの溶液、非水系媒体（所謂、非水系分散液）中のポリマーの分散液、及び非水系塗料等の非水系ポリマー溶液を含む非水系溶媒に有用であり、塗料除去剤、接着剤、インク、シーリング材、マスティック材、コーキング材、塗料分散液、及び顔料印刷ペーストは、本発明によって、有利に、沸騰、増粘、又は粘稠にさせることができる。特定の実施形態においては、本明細書に記載されるオルガノクレイ組成物は、例えば、脂肪性溶媒系組成物及び芳香族溶媒系組成物を粘稠にすることにおいて特に有用であり、極性（ケトン、アルコール、エステル）系組成物にも用いられることができる。特定の実施形態においては、本発明に係るオルガノクレイ組成物は、例えば、「トレードセールス」塗料、ニス、エポキシ系塗料、ポリエステル、変性アルキド系塗料、及びアルキド等の脂肪族アルキド塗料；標準品質の産業塗料、特定のシーリング材、及び不飽和ポリエステル樹脂組成物等の熱硬化性系等のポリエステル及びアクリル焼付エナメルを含む脂肪族アルキド塗料を含む例示的な有機組成物において、用いられることができる。特定の実施形態においては、本発明に係るオルガノクレイ組成物は、機器エナメル及び装置エナメルを含むアルキド／メラミン、アクリル／メラミン、及びポリエステル／メラミン系に基づく系を含む芳香族ハイソリッド焼成エナメル（ａｒｏｍａｔｉｃｈｉｇｈｓｏｌｉｄｓｂａｋｅｅｎａｍｅｌ）において用いられることができる。更に、前記オルガノクレイ組成物は、アルキド及び変性アルキド組成物に基づくハイソリッド空気乾燥エナメルに用いられることができる。

脂肪族及び芳香族溶媒系システムに加えて、本発明のオルガノクレイ組成物は、石油系システム及び植物性油系システムでも用いられることができる。例示的な植物性油としては、ダイズ油、ナタネ油、キャノーラ油、パーム油、米ぬか油等が挙げられるがこれらに制限されない。１つの実施形態においては、本発明のオルガノクレイ組成物は、有機組成物中に分散させ、改善された粘度の性質を提供することができる。

特定の例で用いられるオルガノクレイ組成物の量は、粘稠にされる有機溶媒系組成物のタイプ及び望ましい粘稠度を含む多くの要因によって決定される。重量基準で、前記オルガノクレイ組成物の量は、一般的には、塗料系に対して、約０．１重量％〜約１重量％であり、好ましくは、約０．１重量％〜約０．７重量％であり、より好ましくは、約０．２５重量％〜約０．５重量％である。本発明のオルガノクレイ組成物は、他のレオロジー添加剤と組み合わせて用いられることもできる。

オルガノクレイ組成物含有ポリマー樹脂

本明細書に記載されるオルガノクレイ組成物は、様々なポリマー樹脂と組み合わせて複合組成物を形成することができる。

幾つかの実施形態においては、前記ポリマー樹脂は、熱可塑性樹脂である。このような実施形態においては、前記熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアミド、フルオロポリマー、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリラクトン、ポリアセタール、アクリロニトリルコポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスチレン、芳香族ポリケトン、又はこれらの組合せを含む。

幾つかの実施形態においては、前記ポリマー樹脂は、熱硬化性樹脂である。このような実施形態においては、前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、一成分型ウレタン樹脂、二成分型ウレタン樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、及びこれらの組合せを含む。

幾つかの実施形態においては、前記ポリマー樹脂は、エラストマー性ポリマー樹脂である。このような実施形態においては、エラストマー性樹脂は、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、スルホン化エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、ポリクロロプレン、ポリ（２，３−ジメチルブタジエン）、ポリ（ブタジエン−コ−ペンタジエン）、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリスルフィドエラストマー、シリコンエラストマー、ポリ（ブタジエン−コ−ニトリル）、水素化ニトリル−ブタジエンコポリマー、アクリルエラストマー、エチレン−アクリレートコポリマーを含む。

幾つかの実施形態においては、前記オルガノクレイは、ポリマーオルガノクレイ複合体の総重量に対して、少なくとも１重量％、より少なくとも１０重量％、少なくとも３０重量％のポリマーオルガノクレイ複合体を含む。幾つかの実施形態においては、前記オルガノクレイは、ポリマーオルガノクレイ複合体の総重量に対して、０．１重量％〜１０重量％、０．５重量％〜７重量％、又は１重量％〜５重量％のポリマーオルガノクレイ複合体を含む。

掘削流体添加剤としての使用

幾つかのこのような実施形態においては、本発明に係る組成物は、オイル系掘削流体又は合成系掘削流体への添加剤として用いられることができる。幾つかの実施形態においては、本発明に係る組成物は、様々な掘削用途で用いられる、オイル系転換エマルジョン掘削流体又は合成系転換エマルジョン掘削流体のための添加物として用いられることができる。

前記オイル系掘削流体又は前記合成系掘削流体という用語は、連続相が炭化水素系である掘削流体として定義される。５％を超える水又はブラインで組成される前記オイル系掘削流体又は前記合成系掘削流体は、オイル系転換エマルジョン掘削流体又は合成系転換エマルジョン掘削流体として分類されることができる。幾つかの実施形態においては、オイル系転換エマルジョン掘削流体又は合成系転換エマルジョン掘削流体は、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、又は約５０％までの割合で、不連続相として水又はブラインを含むことができる。油泥は、外相として、合成、精製、又は天然の炭化水素ベースを用いるいずれの油性掘削流体だけではなく、転換エマルジョン掘削流体を含むことができる。

幾つかの実施形態によれば、転換エマルジョン掘削流体（油泥）を調製する工程は、混合装置を用いて、そのような流体を作製する個々の成分を組み入れることを含む。幾つかの実施形態においては、適度な撹拌下で、第１の乳化剤及び第２の乳化剤及び／又は湿潤剤（界面活性剤混合）は、基油（連続相）に添加される。水相、典型的にはブラインは、アルカリ調整剤及び酸性ガス捕捉剤に沿って基油／界面活性剤混合に添加されることができる。幾つかの実施形態においては、レオロジー添加剤、流体損失制御材料、加重材料、及び腐食抑制化学物質も含まれることができる。その後、撹拌を続けて、各成分の分散を確保し、得られた流動化された混合物を均一化する。

幾つかの実施形態によれば、基油／連続相は、ディーゼルオイル、鉱物油、合成油、植物性油、魚油、パラフィン系オイル、及び／又はエステル系オイルから選択されることができ、これらは全て単一成分として又は混合物として用いられることができる。

幾つかの実施形態においては、ブラインの形態中の水は、多くの場合、掘削流体の内相を形成することに用いられる。幾つかの実施形態によれば、水は、約１０〜約３５０，０００ｐｐｍの金属塩（リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、セシウム塩、又はカルシウム塩等）を含むことができる水溶液として、定義されることができる。幾つかの実施形態においては、本発明の係る掘削流体の内相を形成するために用いられるブラインは、約５％〜約３５重量％の塩化カルシウムも含むことができ、炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム又はギ酸ナトリウム（ナトリウム、カルシウム、又はセシウム等）等、様々な量の他の溶解塩も含むことができる。幾つかの実施形態においては、グリコール又はグリセリンは、ブラインの代わりに又はブラインに加えて用いられることができる。

幾つかの実施形態においては、本発明に係るエマルジョン中の水（ブライン）とオイルの比は、安定したエマルジョンを維持しながら、できるだけ高いブライン量を提供することができる。幾つかの実施形態においては、好適なオイル／ブライン比は、約９７：３〜約５０：５０の範囲内であることができる。幾つかの実施形態においては、好適なオイル／ブライン比は、約９０：１０〜約６０：４０又は約８０：２０〜約７０：３０の範囲内であることができる。幾つかの実施形態においては、好ましいオイル／ブライン比は、特定のオイル及び泥の重量に依存することがある。幾つかの実施形態によれば、発明の教示によって調製された掘削流体の含水量は、約０体積％〜約５０体積％の水性（水）含量を有することができる。

幾つかの実施形態によれば、より安定したエマルジョンを形成するために、掘削流体中に乳化剤を添加することができる。前記乳化剤は、３個〜２０個の炭素原子を有するモノカルボキシルアルカン脂肪酸、アルケン脂肪酸、又はアルキン脂肪酸等の有機酸、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。前記酸の群の例としては、ステアリン酸、オレイン酸、カプロン酸、カプリン酸、及び酪酸が挙げられる。幾つかの実施形態においては、アジピン酸、脂肪族ジカルボン酸のメンバーも用いられることができる。幾つかの実施形態によれば、好適な界面活性剤又は乳化剤は、脂肪酸カルシウム塩及びレシチンを含む。他の実施形態においては、好適な界面活性剤又は乳化剤は、酸化トール油、ポリアミン化脂肪酸、及び脂肪酸の部分的なアミドを含む。

幾つかの実施形態においては、イミダゾリン化合物等の複素環添加物は、掘削泥水中の乳化剤及び／又は湿潤剤として用いられることができる。他の実施形態においては、アルキルピリジンは、掘削泥水中の乳化剤及び／又は湿潤剤として用いられることができる。

乳化剤として使用するための産業的に入手可能なアミン化合物は、エポキシ基の追加によってＮ官能基（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）のその後の導入を有するオレフィン性不飽和炭化水素化合物のエポキシ化から由来されることができる。対応するアルカノールアミンを形成するための第１のアミン又は第２のアミンとエポキシ化された中間成分の反応は、この点において重要であることができる。幾つかの実施形態においては、ポリアミン、特に対応するアルキレンジアミン型の低級ポリアミンも、エポキシド環の開口に好適である。

乳化剤として好適であることができる親油性アミノ化合物の他のクラスは、好ましくは、長鎖カルボン酸、特に好ましくは上記で述べられたタイプの多機能性低級アミンに由来するアミノアミドである。幾つかの実施形態においては、アミノ基の少なくとも１つは、アミド形態に結合していないが、潜在的に、塩形成塩基性アミノ基としては、影響を受けないままである。第２の又は第３のアミノ基が形成される塩基性アミノ基は、ヒドロキシアルキル置換基を含むことができ、特に、５個までの炭素原子、又は幾つかの実施形態においては３個までの炭素原子を含む低級ヒドロキシアルキル置換基を分子の親油性部分に加えて含むことができる。

幾つかの実施形態によれば、長鎖親油性分子構成成分を含むこのような添加物の調製のための好適なＮ−塩基性出発成分は、モノエタノールアミン又はジエタノールアミンを含むことができるが、これらに限定されない。

幾つかの実施形態においては、加重材料も用いて、望ましい密度へ掘削流体添加剤を重くする。幾つかの実施形態においては、約８ポンド／ガロン〜約１８ポンド／ガロン以上の密度へと掘削流体を重くする。好適な加重材料は、バライト、イルメナイト、炭酸カルシウム、酸化鉄、及び硫化鉛を含むことができる。幾つかの実施形態においては、商業的に利用可能なバライトは、加重材料として用いられる。

幾つかの実施形態においては、流体損失制御材料を掘削流体へ添加し、組成物への掘削流体の漏出を制御する。幾つかの実施形態においては、流体損失制御材料は、亜炭系又はアスファルト系である。好適な濾液レデューサーは、アミン処理亜炭、ギルソナイト及び／又はエラストマー（スチレンブタジエン等）を含むことができる。

幾つかの実施形態においては、掘削流体は、流体１バレル当たり、約０．１ポンド〜約１５ポンドの掘削流体添加剤を含むことができる。他の実施形態においては、掘削流体は、流体１バレル当たり、約０．１ポンド〜約１０ポンドの掘削流体添加剤を含むことができ、更に他の実施形態においては、掘削流体は、流体１バレル当たり、約０．１ポンド〜約５ポンドの掘削流体添加剤を含むことができる。

上記に示されるように、当業者であれば、加重剤、乳化剤、湿潤剤、増粘剤、流体損失制御剤、及び他の薬剤等の追加の添加剤は、本発明に係る組成物と共に用いられることができることを容易に理解するであろう。粘度を制御するレオロジー添加剤以外の多くの他の添加物及び沈降防止特性も、例えば、沈降防止剤及び流体損失防止添加剤等の望ましい用途特性を得るために掘削流体中に用いられることができる。

幾つかの実施形態においては、本明細書中に記載されるオルガノクレイ組成物の様々な実施形態は、約０．１ｐｐｂ〜約３０ｐｐｂの量で掘削流体に添加される掘削流体添加剤として用いられる。他の実施形態においては、掘削流体添加剤は、約０．２５ｐｐｂ〜約１５．０ｐｐｂの量で、掘削流体に添加される。他の実施形態においては、掘削流体添加剤は、約０．５ｐｐｂ〜約１０．０ｐｐｂの量で、掘削流体に添加される。幾つかの実施形態においては、掘削流体添加剤は、約２．５ｐｐｂの量で、掘削流体に添加される。幾つかの実施形態においては、掘削流体添加剤は、約５．０ｐｐｂの量で、掘削流体に添加される。幾つかの実施形態においては、掘削流体添加剤は、約１０．０ｐｐｂの量で、掘削流体に添加される。幾つかの実施形態においては、掘削流体添加剤は、約１５．０ｐｐｂの量で、掘削流体に添加される。幾つかの実施形態においては、掘削流体添加剤は、約２０．０ｐｐｂの量で、掘削流体に添加される。幾つかの実施形態においては、本発明の掘削流体添加剤が、より少量で公知の掘削流体添加剤と同程度のレオロジー安定性の結果を達成する。

掘削流体添加剤及び掘削流体は、例えば、掘削流体のＥＣＤ、高せん断速度粘度、低せん断速度粘度、塑性粘度、制御特性粘度、及び降伏点等、幾つかのレオロジー又は水力学の態様によって特徴づけられることができる。前記レオロジー態様は、ＡＰＩＲＰ１３Ｂ−２のＡＰＩＲＰ１３Ｂ−２“ＳｔａｎｄａｒｄＰｒｏｃｅｄｕｒｅｓｆｏｒＦｉｅｌｄＴｅｓｔｉｎｇＤｒｉｌｌｉｎｇＦｌｕｉｄｓ”で見られる標準手順によって、Ｆａｎｎ粘度計を用いて求められることができる。粘度の示数は、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ、及び３ｒｐｍで測定されることができる。ＥＣＤは、ＡＰＩＲＰ１３Ｄの“ＲｈｅｏｌｏｇｙａｎｄＨｙｄｒａｕｌｉｃｓｏｆＤｒｉｌｌｉｎｇＦｌｕｉｄｓ．”に見られる、標準的な水力学の算出によって求められることができる。本発明の適用上、高せん断速度粘度（ＨＳＲ）は、ＡＰＩＲＰ１３Ｂ−２の手順通りに６００ｒｐｍで測定された粘度に対応する。本発明の適用上、低せん断速度粘度（ＬＳＲ）は、ＡＰＩＲＰ１３Ｂ−２の手順通りに６ｒｐｍで測定された粘度に対応する。塑性粘度（ＰＶ）は、６００ｒｐｍ示数−３００ｒｐｍ示数に対応する。降伏点（ＹＰ）は、３００ｒｐｍ示数−塑性粘度に対応する。

幾つかの実施形態においては、温度が約１２０°Ｆ〜約４０°Ｆの範囲において変化しても、掘削流体への掘削流体添加剤の添加は、実質的に一定のＥＣＤという結果となる。本発明の適用上、実質的に一定のＥＣＤとは、このような温度変動においてＥＣＤの減少及びＥＣＤの増加を含むことができる。１つの実施形態においては、前記ＥＣＤの増加は、０．５％まで、１％まで、２％まで、３％まで、４％まで、５％まで、１０％まで、２０％まで、３０％まで、及び４０％までを含むことができる。１つの実施形態においては、前記ＥＣＤの減少は、０．５％まで、１％まで、２％まで、３％まで、４％まで、５％まで、１０％まで、２０％まで、３０％まで、及び４０％までを含むことができる。１つの実施形態においては、前記ＥＣＤの増加は、１％〜１０％までの範囲であることができる。他の実施形態においては、前記ＥＣＤの増加は、１％〜５％までの範囲であることができる。

幾つかの実施形態においては、本発明に係る掘削流体は、十分な従来のオルガノクレイで組成された従来の泥水よりも、４０°Ｆでより低い粘度を有し、坑底温度で懸濁液を提供することができる。掘削操作で用いる場合、本発明に係る掘削流体は、より低いポンプ能力の使用が可能となり、長い距離を通して掘削泥水を注ぎ込むことが可能となり、それによってダウンホール圧力を低減することができる。したがって、幾つかの実施形態においては、全体の泥水損失、組成の破断及び損傷はいずれも、最小化される。幾つかの実施形態においては、本発明に係る掘削流体は、より高温で、高レベルな従来のオルガノクレイ特有の懸濁液の性質を維持することができる。このような懸濁液の性質は、泥水のタレ（ｓａｇ）の傾向を低減することができる。タレとは、重量材の移動が挙げられ、低流体画分における高密度及び高流体画分における低密度という結果をもたらす。タレの減少は、従来の（非深海）掘削だけではなく深海掘削においても、有用であることができる。本発明は、泥水をライザー中で冷却すると、深海の掘削で特に有用であることができる。本発明に係る掘削流体添加剤を用いた泥水は、従来のレオロジー添加剤を含む掘削流体と比べて、ライザー中の粘度増加の低減を維持するであろう。

掘削流体調製物は、１バレルの流体当たり、好ましくは、１／４〜２０ポンドの発明混合物を含み、より好ましい濃度としては、１バレル当たり１／４ポンド〜１０ポンドであり、最も好ましいものとしては、１／４ポンド〜５ポンドである。

上記で示されるように、当業者であれば、追加の添加物である加重材料、乳化剤、湿潤剤、増粘剤、流体損失制御剤、及び他の薬剤が本発明とともに用いられることができることを容易に理解するであろう。粘度及び沈降防止特性を制御し、他の特性を提供するレオロジー添加剤以外の多くの他の添加物も、例えば、沈降防止剤及び流体損失防止添加剤等の望ましい用途特性を得るために流体中に用いられることができる。

本発明の掘削流体は、一般的には、十分な従来のオルガノクレイで組成された従来の泥水よりも、４０°Ｆでより低い高せん断速度粘度を有し、坑底温度で懸濁液を提供する。掘削操作で用いる場合、本発明の掘削流体は、より低いポンプ能力の使用が可能となり、長い距離を通して掘削泥水を注ぎ込むことが可能となり、それによってダウンホール圧力を低減することができる。したがって、泥水損失、組成の破断及び損傷はいずれも、最小化される。本発明は、泥水をライザー中で冷却すると、深海の掘削で特に有用である。従来のレオロジー添加剤を含む掘削流体と比較すると、記載された発明を用いた泥水は、ライザー中の粘度増加の低減を維持するであろう。利点の１つとしては、約１２０°Ｆ〜約４０°Ｆの温度範囲に渡って、実質的に一定の等価循環泥水比重に対応する安定したレオロジー特性である。

本願の適用において、「約」という用語は、±１０％を意味する。

実施例

下記実施例は、本発明の範囲内において、例示的実施形態を更に記載し実証する。実施例は、単に例示目的で、本発明を制限するものとして解釈されず、精神及びこれらの範囲を逸脱すること無く、多くの変動が可能である。

分岐したアルキル基を有する４級アンモニウム化合物は、いずれの公知の工程を用いて作製されることができる。このような分岐した４級アンモニウム化合物を調製するための非制限的な合成例は、下記に示され、分岐アルキル供給源として分岐したアルコール又は分岐アルキル供給源として分岐脂肪酸を用いて始める。

実施例１

Ａ．ベンジルジメチル（分岐アルキル）４級アンモニウムクロライドの合成

工程１：（分岐アルキル）アルコールからの（分岐アルキル）ブロミドの合成

機械式撹拌機、温度計、及び滴下漏斗を備えた１Ｌの三つ口フラスコ中に、１１３ｇのネオドール６７アルコールを投入した。フラスコをアイスバス中に浸して、アルコールを０℃まで冷却し、０℃（約２時間）で温度を維持するような速度で撹拌しながら、５５ｇの三臭化リンを徐々に添加した。冷却バスを取り出し、混合物が室温に達するまで撹拌を続けて、その後一晩放置させた。

２００ｍｌのジエチルエーテル及び２００ｍｌの脱イオン水をフラスコに添加した。アイスバスの冷却下で、５％の水酸化カリウムで混合物のｐＨを中性に調節した。その後、溶液を分液漏斗に移し、下層を排出し、上層をブライン溶液で３回洗浄した。その後、上層を回収し、濾過した。白色の沈殿物を除去し、ジエチルエーテルをロータリーエバポレーションによって除去し、その後１０５ｇの分岐アルキルブロミドを回収した。

ネオドール６７（シェル）は、主に、炭素数１６及び炭素数１７の分岐した第一級アルコールの混合物であり、エチレンに由来する分岐オレフィンの選択的ヒドロホルミル化によって生成される。ネオドール６７の炭化水素のバックボーンは、前記バックボーンに直接結合される１つ以上のメチルが分岐する基を有する線状である。これらのメチル分岐は、前記バックボーンに沿って配置されている。

工程２：ジメチル（分岐アルキル）３級アミンの合成

３０．７ｇの分岐アルキルブロミド（工程１から）の全てを１４７ｍｌのジメチルアミンエタノール溶液に添加した。混合物を室温で２４時間撹拌し、その後１０％の水酸化ナトリウム水溶液を添加し、混合物をジエチルエーテルで３回抽出する。有機相を洗浄し、乾燥し、その後濃縮した。

工程３：ベンジルジメチル（分岐アルキル）４級アンモニウムクロライドの合成

還流冷却器、熱電対、及び２つのガラス栓を備えた４つ口の丸底フラスコ（２５０ｍＬ）に、２０ｇのジメチル（分岐アルキル）３級アミン（工程２から）、５．８ｇのベンジルクロライド、及び約１００ｍＬのイソプロピルアルコールを投入した。次に、撹拌下で３．５ｇの炭酸水素ナトリウムを混合物に添加し、フラスコを７５℃で４８時間維持した。濾紙を装備したブフナー漏斗で、反応混合物をしっかりと（ｈｏｔ）濾過し、固体の炭酸水素ナトリウムを除去した。エタノールをロータリーエバポレーションで除去し、残渣を１００ｍｌのジエチルエーテル中に溶解し、１００ｍｌの脱イオン水を３回に分けて抽出し、その後、全ての水性抽出物を合わせ、水をロータリーエバポレーションによって除去した。

Ｂ．オルガノクレイの調製

ワイオミングからのナトリウムベントナイト粘土鉱物を、約５重量％の粘土固体で水中に分散させた。粗粘土スラリーを周囲温度で一晩混合し、その後遠心分離にかけ、加工された粘土スラリーを得た。加工工程の間、約３０重量％の粗ベントナイト粘土を破棄し、得られた純粋な粘土スラリーは、マントンゴーリンホモジナイザーを用いてせん断する前に、イオン交換してナトリウム型にした。加工し、せん断された粘土は、メチレンブルー法で求められた１００グラムの粘土当たり約１０２ミリグラム当量（ｍｅｑ．）の陽イオン交換容量を有した。粘土スラリーを水で希釈し、反応時に２％の粘土固体を得て、６５℃まで加熱し、１００グラムの粘土（乾燥基準）当たり、ベンジルジメチル（分岐アルキル）４級アンモニウムクロライドの特定の陽イオン交換当量で反応させた。反応後、オルガノクレイを濾過し、４５℃に設定した強制空気オーブン中で乾燥し、微細な粉末に製粉した。サンプルを３３８３−１１−２とラベルした。

実施例２

Ａ．ジメチルジ（分岐アルキル）４級アンモニウムブロミドの合成

出発材料として、分岐した石油製品アルコールを用いて、（分岐アルキル）ブロミド及びジメチル（分岐アルキル）３級アミンを実施例１Ａの工程１及び工程２に記載されているとおりに調製した。

還流冷却器、熱電対及び２つのガラス栓を装備した４つ口丸底フラスコ（２５０ｍＬ）に、２５ｇのジメチル（分岐アルキル）３級アミン、１５．２ｇの（分岐アルキル）ブロミド、及び約１００ｍＬのイソプロピルアルコールを投入した。次に、撹拌下で４．４ｇの炭酸水素ナトリウムを混合物に添加し、アミン価が１以下になるまで、フラスコを７５℃で１２０時間以上維持した。濾紙を装備したブフナー漏斗で、反応混合物をしっかり（ｈｏｔ）濾過し、固体の炭酸水素ナトリウムを除去した。イソプロピルアルコールをロータリーエバポレーションによって除去した。最終生成物の純度は、^１ＨＮＭＲで確認した。

Ｂ．オルガノクレイの調製

４級アンモニウム化合物として、ジメチルジ（分岐アルキル）４級アンモニウムブロミドを用いて、実施例１Ｂの手順に従って、オルガノクレイを調製した。前記オルガノクレイサンプルを３２７９−３６−１とラベルした。

実施例３

分岐したアルキル基が分岐脂肪酸化合物由来である実施例１Ａに記載されるとおり、ジメチルジ（分岐アルキル）４級アンモニウムブロミド化合物を調製した。

工程１：実施例１の工程Ａ１に記載されているものと同様の方法で、分岐アルキルブロミドの合成において、プリソリン３５１５（クローダ）イソステアリルアルコールを用いた。プリソリン３５１５は、完全に水素化されたアルコールであり、植物性油又は動物性油に由来する分岐鎖脂肪酸であるイソステアリン酸に由来する。イソステアリン酸は、単一分子ではなく、アルキル鎖に沿って異なる場所で分岐が生じている豊富な異性体混合物である。分岐が短く、大部分はメチレン性多分岐も少量で生じている。

工程２：ジメチル（分岐アルキル）３級アミンの合成

イソステアリルアルコールから由来する分岐アルキルブロミドをジメチルアミンエタノール溶液と混合した。混合物を室温で２４時間撹拌し、その後１０％水酸化ナトリウム水溶液を添加し、混合物をジエチルエーテルで３回抽出した。有機相を洗浄し、乾燥し、その後濃縮した。

工程３：ジメチルジ（分岐アルキル）４級アンモニウムブロミドの合成

イソステアリルアルコールに由来する分岐アルキルブロミド及びジメチル（分岐アルキル）３級アミンを用いて実施例２の手順に従った。

Ｂ．オルガノクレイの調製

分岐したアルキル基がイソステアリルアルコールから得られるジメチルジ（分岐アルキル）４級アンモニウムブロミド化合物の陽イオン交換当量を用いて、実施例１Ｂに従って、オルガノクレイを調製した。サンプルを３２７９−２２−２とラベルした。

比較例１

実施例１Ｂの手順に従い、市販のベンジルジメチル水素化獣脂４級アンモニウムクロライドを用いて、対照のオルガノクレイを調製し、このサンプルを３３８３−１１−１とラベルした。

比較例２

実施例１Ｂの手順に従い、市販のジメチルジ水素化獣脂４級アンモニウムクロライドを用いて、対照のオルガノクレイを調製し、このサンプルを３２７９−２２−１とラベルした。

比較例３

その開示内容の全体を参照によって援用する、米国特許第７，３４５，０１０号明細書及び米国特許第７，７９９，７４２号明細書に記載されている通りに、ポリアミドを調製した。

分岐アルキル組成物の試験

ベースオイルとして合成ＩＡＯを含む組成１に基づいて、泥水組成物を調製して評価を行い、油：水の比が７５：２５で１３ｐｐｇの重さであった。

表１
組成１

ローラーオーブンを用いて、１６時間１５０°Ｆで、泥水組成物を動的に熟成し、その後１６時間４０°Ｆで静的に熟成し、その後ローラーオーブンを用いて、２５０°Ｆ、３００°Ｆ、及び３５０°Ｆで１６時間、動的に熟成した。泥水を１時間水冷した後、ハミルトンビーチマルチミキサーで１０分間混合した。試験手順ＡＰＩＲＰ１３Ｂを用いて、各熱サイクルの最初と最後で、１２０°ＦでＦａｎｎＯＦＩ−９００を用いて、泥水の粘土測定を求めた。４０°Ｆの静的熟成として、試験を４０°Ｆで行った。

実施例４

組成１を用いて、オルガノクレイ３２７９−３６−１（実施例２）を調製し、上記に記載されている通りに試験した。レオロジー特性を下記表２に示す。

表２

実施例５

組成１を用いて、オルガノクレイ３２７９−３６−１（実施例２）を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表３に示す。

表３

実施例６

組成１を用いて、オルガノクレイ３２７９−３６−１（実施例２）を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表４に示す。

表４

実施例７

組成１を用いて、オルガノクレイ３２７９−３６−１（実施例２）及びポリアミド、比較例３を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表５に示す。

表５

実施例８

組成１を用いて、オルガノクレイ３２７９−２２−１（比較例２）を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表６に示す。

表６

実施例９

組成１を用いて、オルガノクレイ３２７９−２２−１（比較例２）を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表７に示す。

表７

実施例１０

組成１を用いて、オルガノクレイ３２７９−２２−１（比較例２）を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表８に示す。

表８

組成１で調製された様々な組成物のレオロジー特性のまとめを表９に示す。

表９

実施例１１

組成１を用いて、比較例２と比較例３との混合物を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表１０に示す。

表１０

実施例１２

組成１を用いて、比較例２と比較例３との混合物を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表１１に示す。

表１１

実施例１３

組成１を用いて、比較例２と比較例３との混合物を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表１２に示す。

表１２

実施例１４

組成１を用いて、比較例２と比較例３との混合物を調製し、上記に記載されている通り試験した。レオロジー特性を下記表１３に示す。

表１３

実施例１５

１００％固体エポキシ塗料の粘度における温度効果を試験した。表１４の組成物を調製した。

表１４

パートＡのシステムの粘度を７２°Ｆ及び４０°Ｆで測定した。パートＡ＋パートＢエポキシ塗料のタレをその後測定した。結果を表１５に示す。

表１５

表２０のデータは、パートＡのシステムにおいて、オルガノクレイのないパートＡ及びパートＡ＋パートＢと比較して、実施例１の発明オルガノクレイ及び比較例１のオルガノクレイの添加は、粘度増加及びパートＡ＋パートＢのシステムのためのより粘稠な塗料をもたらすことを実証する。７２°Ｆ対４０°ＦのパートＡのシステムの比較は、発明オルガノクレイである実施例１は粘度を上昇するが、比較例１のオルガノクレイほどの程度ではないため有利であることを示す。

本開示は、発明の精神又は必要な特性から逸脱すること無く、他の特定の形態で体現されてもよい。したがって、本開示の範囲が示されるように、参照は、前述の明細書よりもむしろ添付された特許請求の範囲に適用されるべきである。前述の記載は、開示の好ましい実施形態へと導かれるが、他の変更及び修正が当業者にとって明らかであり、開示の精神及び範囲を逸脱すること無くなされることが為されることが理解される。

Claims

フィロシリケートクレイと；
［Ｎ−Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンと、を含むオルガノクレイ組成物であって、
式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上は、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子、線状バックボーン、及び１つ以上の炭素数１個〜３個の分岐するアルキル基を有し、前記分岐するアルキル基は、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置されており；Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が分岐したアルキル基ではない場合、Ｒ^２及びＲ^３は、１個〜２２個の炭素を有する第１の線状アルキル基であり、Ｒ^４は、１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択されることを特徴とするオルガノクレイ組成物。
Ｒ^１が、分岐したアルキル基の混合である請求項１に記載の組成物。
Ｒ^１及びＲ^２が、それぞれ、分岐したアルキル基の混合である請求項１に記載の組成物。
Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３が、それぞれ、分岐したアルキル基の混合である請求項１に記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する線状アルキル基である請求項１から２のいずれかに記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する線状アルキル基である請求項５に記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜６個の炭素原子を有する線状アルキル基である請求項５に記載の組成物。
Ｒ^４が、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基からなる群から選択される請求項１から４、６、及び７のいずれかに記載の組成物。
Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４の１つが、メチルである請求項８に記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３がメチルであり、Ｒ^４がベンジルである請求項８に記載の組成物。
分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である請求項９から１０のいずれかに記載の組成物。
分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である請求項１１に記載の組成物。
分岐したアルキル基が、それぞれ、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である請求項１２に記載の組成物。
分岐したアルキル基が、それぞれ、１２個〜１８個の炭素原子を有する請求項１３に記載の組成物。
分岐したアルキル基が、それぞれ、１４個〜１８個の炭素原子を有する請求項１４に記載の組成物。
前記線状バックボーンが、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む請求項１４に記載の組成物。
前記線状バックボーンが、実質的に４級炭素原子を含まない請求項１４に記載の組成物。
分岐の総数に対して、メチル分岐が前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である請求項１５から１７のいずれかに記載の組成物。
前記フィロシリケートクレイが、スメクタイトクレイを含む請求項１８に記載の組成物。
前記スメクタイトクレイが、モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、及びバイデライトからなる群から選択される請求項１９に記載の組成物。
前記スメクタイトクレイが、ベントナイト、ヘクトライト、及びこれらの混合物からなる群から選択される請求項１９に記載の組成物。
十分な４級アンモニウムイオンを有し、５０％〜１５０％のフィロシリケート陽イオン交換容量を満たす請求項２０から２１のいずれかに記載の組成物。
下記（ｉ）及び（ｉｉ）の混合物を含むことを特徴とするオルガノクレイ組成物。
（ｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンであり、式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有し、前記分岐したアルキル基は、前記分岐したアルキル基の線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置された１つ以上の炭素数１個〜３個のアルキル基を有し、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が分岐したアルキル基ではない場合、Ｒ^２及びＲ^３は、全部で１個〜２２個の炭素を有する第１の線状アルキル基であり、Ｒ^４は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択される。
（ｉｉ）フィロシリケートクレイ及び［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋の式で表される４級アンモニウムイオンであり、式中、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第３の線状アルキル基であり、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が第３の線状アルキル基ではない場合、Ｒ^９及びＲ^１０は、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基であり、Ｒ^１１は、１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの混合からなる群から選択される。
Ｒ^１が、分岐したアルキル基の混合である請求項２３に記載の組成物。
Ｒ^１及びＲ^２が、それぞれ、分岐したアルキル基の混合である請求項２３に記載の組成物。
Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３が、それぞれ、分岐したアルキル基の混合である請求項２３に記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である請求項２３及び２４のいずれかに記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である請求項２７に記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である請求項２７に記載の組成物。
Ｒ^４が、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基からなる群から選択される請求項２３から２６、２８、及び２９のいずれに記載の組成物。
Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４の１つが、メチルである請求項３０に記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３がメチルであり、Ｒ^４がベンジルである請求項３０に記載の組成物。
分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である請求項３１から３２のいずれかに記載の組成物。
分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である請求項３３に記載の組成物。
分岐したアルキル基が、それぞれ、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である請求項３４に記載の組成物。
分岐したアルキル基が、それぞれ、１２個〜１８個の炭素原子を有する請求項３５に記載の組成物。
分岐したアルキル基が、それぞれ、１４個〜１８個の炭素原子を有する請求項３６に記載の組成物。
前記線状バックボーンが、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む請求項３６に記載の組成物。
前記線状バックボーンが、実質的に４級炭素原子を含まない請求項３６に記載の組成物。
分岐の総数に対して、メチル分岐が前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である請求項３７から３９のいずれかに記載の組成物。
Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である請求項４０に記載の組成物。
Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である請求項４１に記載の組成物。
Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である請求項４１に記載の組成物。
Ｒ^１１が、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基からなる群から選択される請求項４２から４３のいずれかに記載の組成物。
Ｒ^９、Ｒ^１０、及びＲ^１１の１つが、メチルである請求項４４に記載の組成物。
Ｒ^９及びＲ^１０がメチルであり、Ｒ^１１がベンジルである請求項４５に記載の組成物。
フィロシリケートクレイと；
下記（ｉ）の式で表される４級アンモニウムイオン及び下記（ｉｉ）の式で表される４級アンモニウムイオンの混合物と、を含むことを特徴とするオルガノクレイ組成物。
（ｉ）［ＮＲ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４］^＋
（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３の１つ以上は、それぞれ、分岐したアルキル基の混合であり、前記分岐したアルキル基は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有し、前記分岐したアルキル基は、前記分岐したアルキル基の線状バックボーンに沿って、異なる炭素位置に配置された１つ以上の炭素数１個〜３個のアルキル基を有し、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が分岐したアルキル基ではない場合、Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上は、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基であり、Ｒ^４は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第２の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの組合せからなる群から選択される。）
（ｉｉ）［ＮＲ^８Ｒ^９Ｒ^１０Ｒ^１１］^＋
（式中、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０の１つ以上は、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第３の線状アルキル基であり、Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が第３の線状アルキル基ではない場合、Ｒ^９及びＲ^１０は、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基であり、Ｒ^１１は、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第５の線状アルキル基、アリール基、及びこれらの混合からなる群から選択される。）
Ｒ^１が、分岐したアルキル基の混合である請求項４７に記載の組成物。
Ｒ^１及びＲ^２が、それぞれ、分岐したアルキル基の混合である請求項４７に記載の組成物。
Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３が、それぞれ、分岐したアルキル基の混合である請求項４７に記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である請求項４７から４８のいずれかに記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である請求項５１に記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第１の線状アルキル基である請求項５１に記載の組成物。
Ｒ^４が、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基からなる群から選択される請求項４７から５０、５２、及び５３のいずれかに記載の組成物。
Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４の１つが、メチルである請求項５５に記載の組成物。
Ｒ^２及びＲ^３がメチルであり、Ｒ^４がベンジルである請求項４５に記載の組成物。
分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が少なくとも０．７である請求項５６に記載の組成物。
分岐したアルキル基当たりの分岐の平均数が０．７から７の範囲である請求項５７に記載の組成物。
分岐したアルキル基が、それぞれ、Ｎ^＋に結合している第１位の炭素原子から数えて前記線状バックボーン上の第２位の炭素原子から、ω−２位の炭素原子までの範囲に渡る、前記分岐したアルキル基の前記線状バックボーンに沿って配置された分岐点の配置を有し、ωは、前記線状バックボーンの末端の炭素原子位置である請求項５８に記載の組成物。
分岐したアルキル基が、それぞれ、１２個〜１８個の炭素原子を有する請求項５９に記載の組成物。
分岐したアルキル基が、それぞれ、１４個〜１８個の炭素原子を有する請求項６０に記載の組成物。
前記線状バックボーンが、０．５ａｔｏｍ％未満の４級炭素原子を含む請求項６１に記載の組成物。
前記線状バックボーンが、実質的に４級炭素原子を含まない請求項４６１に記載の組成物。
分岐の総数に対して、メチル分岐が前記分岐するアルキル基の少なくとも５０％である請求項６２から６３のいずれかに記載の組成物。
Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である請求項６４に記載の組成物。
Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が、それぞれ、全部で１２個〜２２個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である請求項６５に記載の組成物。
Ｒ^９及びＲ^１０の１つ以上が、それぞれ、全部で１個〜６個の炭素原子を有する第４の線状アルキル基である請求項６５に記載の組成物。
Ｒ^１１が、独立して、ベンジル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基からなる群から選択される請求項６６から６７のいずれかに記載の組成物。
Ｒ^９、Ｒ^１０、及びＲ^１１の１つが、メチルである請求項６８に記載の組成物。
Ｒ^９及びＲ^１０がメチルであり、Ｒ^１１がベンジルである請求項６９に記載の組成物。
請求項１から７０のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とするチキソトロピー付与組成物。
独立して、脂肪族アルキド塗料、ニス、エポキシ系塗料、ポリエステル、変性アルキド系塗料、ポリエステル焼付エナメル、アクリル焼付エナメル、及び不飽和ポリエステル樹脂組成物からなる群から選択される有機組成物を更に含む請求項７１に記載のチキソトロピー付与組成物。
約１２０°Ｆ〜約４０°Ｆの温度範囲で、実質的に一定の油性掘削流体のレオロジー特性を提供する方法であって、前記方法は、前記掘削流体に掘削流体添加剤を添加する工程を含み、前記掘削流体添加剤は、請求項１から７０のいずれかに記載のオルガノクレイ組成物を含むことを特徴とする方法。