JP2023502826A - Anionic Copolymers Suitable as Scaling Inhibitors for Sulfide-Containing Scale - Google Patents

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Abstract

本発明は、含水系におけるスケーリング抑制剤として、特に硫化アンチモン(III)含有スケール形成の抑制剤として適しているアニオン性共重合体に関する。本発明はまた、含水系、特に硫化物含有スケールの形成、特に硫化アンチモン(III)含有スケールの形成が起こり得る地熱発電所の循環水系における硫化物スケーリングを低減する方法に関する。このアニオン性共重合体には、次の特性がある。1) この共重合体は、下記a及びbからなる。a:3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸の第一アミドであるモノマーM1の重合単位b:スルホン酸基及び/又は硫酸基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、カルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、及びこれらの混合物から選択されるモノエチレン性不飽和モノマーM2の重合単位2) この共重合体は、アニオン荷電密度が0.5~6.0mol/kgの範囲である。3) この共重合体のナトリウム塩は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定された重量平均分子量Mwが少なくとも10000g/molである。The present invention relates to anionic copolymers suitable as scaling inhibitors in hydrous systems, particularly as inhibitors of antimony(III) sulfide-containing scale formation. The present invention also relates to a method for reducing sulfide scaling in water-containing systems, particularly in circulating water systems of geothermal power plants where the formation of sulfide-containing scale, especially antimony(III) sulfide-containing scale, can occur. This anionic copolymer has the following properties. 1) This copolymer consists of the following a and b. a: polymerized units of monomer M1 which is a primary amide of a monoethylenically unsaturated monocarboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms b: a monoethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group and/or a sulfuric acid group, carboxyl 2) The copolymer has an anionic charge density of 0.5 to 6.0 mol/kg. Range. 3) The sodium salt of this copolymer has a weight average molecular weight Mw of at least 10000 g/mol as determined by gel permeation chromatography.

Description

本発明は、含水系における硫化物含有スケールのスケーリング抑制剤、特に硫化アンチモン(III)含有スケール形成の抑制剤として適しているアニオン性共重合体に関する。本発明はまた、含水系、特に、硫化物含有スケールの形成、特に硫化アンチモン(III)含有スケールの形成が起こり得る、地熱発電所の循環水系における硫化物含有スケーリングを低減する方法に関する。 The present invention relates to anionic copolymers which are suitable as inhibitors of scaling of sulfide-containing scale, especially antimony(III) sulfide-containing scale, in hydrous systems. The present invention also relates to a method for reducing sulfide-containing scaling in water-containing systems, particularly in circulating water systems of geothermal power plants where the formation of sulfide-containing scale, especially antimony(III) sulfide-containing scale, can occur.

クリーンで再生可能なエネルギーに対するニーズの高まりは、地熱発電への投資の絶え間ない増加につながる。地熱高塩濃度水(ブライン)の効率的な使用は、一般に、地熱流体循環系の表面域に「スケール」とも呼ばれる堆積物を形成するため、特にやっかいな溶解塩によって制限される。スケーリング又はファウリングは、パイプ、ポンプ、及び熱交換器などの発電所の構成部材の性能低下を引き起こし、必然的に効率の低下を招き、発電所全体の故障さえ引き起し得る。スケールの除去には、追加のメンテナンスが必要である。適切な添加剤を使用すると、その形成が抑制され、円滑な運転が促進される。 The growing need for clean and renewable energy leads to ever-increasing investments in geothermal power generation. Efficient use of geothermal brines is generally limited by dissolved salts, which are particularly troublesome as they form deposits, also called "scale", on the surface area of the geothermal fluid circulation system. Scaling or fouling causes degradation of the performance of power plant components such as pipes, pumps, and heat exchangers, which inevitably leads to reduced efficiency and can even lead to failure of the entire power plant. Additional maintenance is required for scale removal. The use of suitable additives suppresses its formation and promotes smooth operation.

地熱発電所の高塩濃度水循環水系などの含水システムでは、ケイ酸塩、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム又は硫酸バリウムに基づく一般的なスケールを緩和する必要がある。それとは別に、硫化物、特にアンチモンと砒素の硫化物のようなあまり一般的でないスケールは、特に地熱発電所の高塩濃度水循環水系でファウリングの問題を引き起こす可能性がある。ほとんどの含水システムの水中のアンチモン濃度は低いにもかかわらず、pH9以下の水への溶解度が極めて低いために硫化アンチモン(III)が定量的に沈殿することから、水中のアンチモンと硫化物の存在はファウリングに関して非常に問題になる場合がある。含水系では、硫化アンチモン(III)は通常、細い針の形で結晶化し、含水系の内面にゆるく詰まり、高塩濃度水を捕捉できる多孔質層を形成する。結果として、熱伝達率が低下し、及び/又はパイプの詰まりが発生する可能性がある。K.ブラウン、Proceedings International Workshop on Mineral Scaling 2011フィリピン、マニラ、2011年5月25~27日、103~106ページ参照。スチブナイト含有スケールの除去は難しく、化学的手段ではほとんど達成できない。従って、スチブナイト含有スケールは通常、機械的に除去されるが、これには時間がかかり、スチブナイトスケールを除去するためのメンテナンスが必要となる。 Hydrous systems, such as geothermal power station hypersalinity water circulation systems, require mitigation of common scales based on silicates, calcium carbonate, calcium sulfate or barium sulfate. Apart from that, less common scales such as sulfides, especially antimony and arsenic sulfides, can cause fouling problems, especially in high-salinity water circulation systems of geothermal power plants. Despite the low concentration of antimony in water in most hydrous systems, the quantitative precipitation of antimony(III) sulfide due to its very low solubility in water below pH 9 suggests the presence of antimony and sulfide in water. can be very problematic with respect to fouling. In hydrous systems, antimony(III) sulfide usually crystallizes in the form of fine needles that loosely clog the inner surface of the hydrous system and form a porous layer that can trap highly saline water. As a result, heat transfer coefficients may be reduced and/or clogged pipes may occur. See K. Brown, Proceedings International Workshop on Mineral Scaling 2011, Manila, Philippines, May 25-27, 2011, pp. 103-106. Removal of stibnite-containing scale is difficult and rarely achievable by chemical means. Therefore, stibnite-containing scale is usually removed mechanically, which is time consuming and requires maintenance to remove the stibnite scale.

特定のポリリン酸塩、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、リグニンスルホン酸及びそれらの塩、タンニン、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合生成物、トリポリリン酸塩やヘキサメタリン酸塩などのポリリン酸塩、ホスホン酸、ポリマレイン酸、無水マレイン酸とこれらの酸の塩の加水分解コポリマー及びターポリマー、及びこれらの酸の塩が、水系への有用な添加剤として、多数のスケーリング防止添加剤が提案されている。これらのスケール防止添加剤、特にポリアクリル酸及びマレイン酸ポリマーの使用は、一般的なスケールの堆積、特にケイ酸塩、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、リン酸カルシウム及び硫酸カルシウムスケールの堆積の抑制に効果的であると広く認識されている。 Certain polyphosphates, polyacrylic acids, polymethacrylic acids, lignosulfonic acids and their salts, tannins, naphthalenesulfonic acid formaldehyde condensation products, polyphosphates such as tripolyphosphates and hexametaphosphates, phosphonic acids, polymaleic acids , hydrolyzed copolymers and terpolymers of maleic anhydride and salts of these acids, and salts of these acids, have been proposed as useful additives to aqueous systems. The use of these scale inhibitors, especially polyacrylic acid and maleic acid polymers, is effective in controlling scale deposits in general, especially silicate, calcium carbonate, barium sulfate, calcium phosphate and calcium sulfate scale deposits. It is widely recognized that there is

一般的なスケールの形成は上記のスケール防止添加剤で緩和できるが、硫化物含有スケール、特に硫化アンチモン(III)含有スケール(以下、スチブナイト含有スケールとも称す。)の形成は、依然として、水がアンチモンと硫化物を含む含水ユニットにおいて深刻な問題である。硫化アンチモン(III)の溶解度は、pHの低下及び温度の低下とともに低下するため、スチブナイト含有スケールの形成の特定のリスクは、最大でpH9、特に最大でpH8.5及び/又は最大で120℃以下の温度において存在する。硫化物含有スケール、特にスチブナイト含有スケールの形成に有利な条件は、通常、地熱発電所の高塩濃度水循環水系で満たされる。しかし、硫化物含有スケール、特にスチブナイト含有スケールの形成の問題は、水が重金属塩、特にアンチモン塩、及び硫化物を含み、かつ、スチブナイトなどの水不溶性硫化物の形成に適した条件下で運転される他の含水系においても起こり得る。 Although the formation of scale in general can be alleviated with the above-mentioned antimony additives, the formation of sulfide-containing scale, particularly antimony (III) sulfide-containing scale (hereinafter also referred to as stibnite-containing scale), still occurs when water is added to antimony. is a serious problem in hydrous units containing sulfides and sulfides. Since the solubility of antimony(III) sulfide decreases with decreasing pH and decreasing temperature, the particular risk of formation of stibnite-containing scale is at pH up to 9, especially up to pH 8.5 and/or up to 120°C. at a temperature of Conditions favorable to the formation of sulfide-bearing scale, especially stibnite-bearing scale, are usually met in high-salinity water circulation systems of geothermal power plants. However, the problem of the formation of sulfide-containing scale, especially stibnite-containing scale, is that the water contains heavy metal salts, especially antimony salts, and sulfides, and the operation is carried out under conditions suitable for the formation of water-insoluble sulfides such as stibnite. can occur in other hydrous systems as well.

米国特許第4,224,151号は、地熱流体に含まれる硫化水素が、硫黄の酸化数+6未満の水溶性酸化生成物に部分的に酸化されるように、地熱流体に酸素含有ガスを注入することにより、硫化水素含有地熱流体からのスケール堆積を防止する方法を記載している。 U.S. Pat. No. 4,224,151 injects an oxygen-containing gas into a geothermal fluid such that the hydrogen sulfide contained in the fluid is partially oxidized to water-soluble oxidation products with an oxidation number of sulfur less than +6. A method for preventing scale deposition from hydrogen sulfide-bearing geothermal fluids is described.

J. S.Gill ら、GRC Transactions Vol.37,2013では、高い電荷密度と低分子量を有する特定のアニオン性共重合体が、沈殿したスチブナイトの粒子サイズを減少させ、スチブナイト粒子にアニオン電荷を付与し、スチブナイトの分散によりスチブナイト含有スケールの形成を減少させる可能性があることを示唆している。同様の結果は、L.Muller ら、Proceedings World Geothermal Congress 2015,オーストラリア,メルボルン、2015年4月19~25日,1~11ページによって示された。 J. S. Gill et al., GRC Transactions Vol.37, 2013, reported that certain anionic copolymers with high charge density and low molecular weight reduced the particle size of precipitated stibnite, imparted anionic charge to the stibnite particles, and dispersal may reduce the formation of stibnite-containing scale. Similar results were presented by L. Muller et al., Proceedings World Geothermal Congress 2015, Melbourne, Australia, April 19-25, 2015, pp. 1-11.

米国特許第5,032,298号は、コポリマーの少なくとも60重量%が500ダルトン未満の分子量を有するような分子量分布を有する、アクリル酸とアクリルアミドの低分子量共重合体を記載している。これらの共重合体は、石油や地熱機器の内壁のスケーリング防止に適していることが示唆されている。そこに記載されている共重合体は、硫化物スケールの形成を抑制するのに特に適していない。 US Pat. No. 5,032,298 describes low molecular weight copolymers of acrylic acid and acrylamide having a molecular weight distribution such that at least 60% by weight of the copolymer has a molecular weight of less than 500 Daltons. These copolymers have been suggested to be suitable for anti-scaling of the inner walls of petroleum and geothermal equipment. The copolymers described there are not particularly suitable for controlling the formation of sulfide scale.

米国特許第5,403,493号は、カルボキシレート基及び/又はスルホネート基を有する共重合体が、地熱滞留に適していると言及されているスケール防止剤として適している可能性があることを開示している。この共重合体は、より良い腐食保護を達成するために、カルボヒドラジドと組み合わせて使用される。そこに記載されている共重合体は、硫化物スケールの形成を抑制するのには適していない。 U.S. Pat. No. 5,403,493 states that copolymers having carboxylate and/or sulfonate groups may be suitable as scale inhibitors which are said to be suitable for geothermal retention. disclosed. This copolymer is used in combination with a carbohydrazide to achieve better corrosion protection. The copolymers described there are not suitable for controlling the formation of sulfide scale.

米国特許第5,256,303号は、硫酸カルシウムスケールの形成及び堆積を阻害する方法、及び/又は逆浸透システムを通過する供給流から鉄を分散させる方法を開示している。そこに記載されている共重合体は、アクリルアミド及びアクリル酸単位を含むが、そこに記載されているそれらの用途は、特定のシステム、すなわち逆浸透システムにおける硫酸塩スケール抑制剤に限定されている。さらに、この文献は、そこに記載されている共重合体が硫化物スケールの形成を抑制するのに適しているという証拠又は示唆を提供していない。 US Pat. No. 5,256,303 discloses a method of inhibiting calcium sulfate scale formation and deposition and/or dispersing iron from a feed stream passing through a reverse osmosis system. The copolymers described therein contain acrylamide and acrylic acid units, but their use described therein is limited to sulfate scale inhibitors in a particular system, namely reverse osmosis systems. . Furthermore, this document does not provide any evidence or suggestion that the copolymers described therein are suitable for inhibiting the formation of sulfide scale.

米国特許第4,801,388号は、(メタ)アクリル酸及びスルホアルキル(メタ)アクリルアミドの炭化水素コポリマー又はターポリマーを添加することによってスケール堆積物を制御する方法を開示している。そこに記載されているコポリマー又はターポリマーは、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸鉄、硫酸バリウム、及びリン酸マグネシウムに特に適している。しかしながら、この文献は、そこに記載されているコポリマーが硫化物スケールの形成を抑制するのに適しているという証拠又は示唆を提供していない。 US Pat. No. 4,801,388 discloses a method of controlling scale deposits by adding hydrocarbon copolymers or terpolymers of (meth)acrylic acid and sulfoalkyl(meth)acrylamides. The copolymers or terpolymers described there are particularly suitable for calcium phosphate, calcium carbonate, iron phosphate, barium sulfate and magnesium phosphate. However, this document does not provide any evidence or suggestion that the copolymers described therein are suitable for inhibiting sulfide scale formation.

同様の性能を有するすべてのタイプのスケールを抑制する一般的なスケール抑制剤は、利用可能ではなく、おそらく入手不可能であることは、当技術分野で広く受け入れられている。むしろ、ほとんどの既知のスケール抑制剤は、スケールのタイプに関して特有のものである。例えば、2013年のEUROCORR会議の議事録において、Haterらは、アミノトリメチレンホスホネート(ATMP)は炭酸カルシウムに対して100%の抑制を示すが、硫酸カリウム及びリン酸カリウムに対してははるかに低く最大20%の抑制を示す。ATMPとは対照的に、アスパラギン酸のホモポリマー(PASP)は、硫酸カルシウムに対して80%の抑制を示すが、リン酸カルシウムに対してはほとんど抑制効果がない。ホモポリマーだけでなくコポリマーも、すべてのタイプのスケールを抑制するのに適しているわけではない。例えば、Haterらによれば、アクリル酸(AA)と2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)の共重合体は、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、又は酸化鉄を、炭酸カルシウムスケール(40%未満の抑制)よりもはるかによく(約70%から80%抑制)分散させて抑制する。Amjad in Materials Performance、Volume 55, No.6, 2016(NACE International)の研究でも、様々なスケールに対するスケール抑制剤の異なる性能が報告されている。例えば、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸(HEDP)による炭酸カルシウムの抑制は、ほぼ100%に達するが、HEDPによるリン酸カルシウムの抑制はわずか約30%である。このような研究結果は、特定のスケールでのスケール抑制剤の高い抑制効果は他のスケールタイプに譲ることはできないことを示している。言い換えれば、あるスケール抑制剤が特定のスケール、例えば炭酸カルシウムの100%の抑制を示したとしても、このスケール抑制剤が水酸化亜鉛のような他のタイプのスケールで同じ抑制効果を示すという保証はない。従って、特定のスケールでの抑制効果を他のスケールでの抑制効果から予測又は推定することはできない。 It is widely accepted in the art that general scale inhibitors that inhibit all types of scale with similar performance are not available, and probably not. Rather, most known scale inhibitors are specific with respect to scale type. For example, in the proceedings of the 2013 EUROCORR conference, Hater et al. show that aminotrimethylene phosphonate (ATMP) exhibits 100% inhibition against calcium carbonate, but much lower inhibition against potassium sulfate and potassium phosphate. It shows up to 20% suppression. In contrast to ATMP, a homopolymer of aspartic acid (PASP) exhibits 80% inhibition on calcium sulfate, but little inhibition on calcium phosphate. Neither homopolymers nor copolymers are suitable for controlling all types of scale. For example, according to Hater et al., copolymers of acrylic acid (AA) and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) can be used to convert calcium sulfate, calcium phosphate, or iron oxide into calcium carbonate scale (less than 40% (approximately 70% to 80% inhibition) and suppressed much better than (suppression of ). A study in Amjad in Materials Performance, Volume 55, No.6, 2016 (NACE International) also reports different performance of scale inhibitors on different scales. For example, inhibition of calcium carbonate by 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP) reaches almost 100%, whereas inhibition of calcium phosphate by HEDP is only about 30%. Such research results indicate that the high inhibitory effect of scale inhibitors on certain scales is not transferable to other scale types. In other words, even if a scale inhibitor shows 100% inhibition of a particular scale, e.g., calcium carbonate, the assurance that this scale inhibitor will show the same inhibition effect on other types of scale, such as zinc hydroxide. no. Therefore, inhibitory effects at a particular scale cannot be predicted or extrapolated from inhibitory effects at other scales.

米国特許出願公開2018/0327294号明細書は、硫化物スケール抑制剤及びシリカスケール抑制剤を含む水性組成物の高塩濃度水への注入よりなる地熱発電所の高塩濃度水循環水系における硫化物及びシリカスケールの形成を抑制する方法を開示している。硫化物スケール防止剤はアクリル酸と2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)の共重合体であり、シリカスケール防止剤はアクリル酸とヒドロキシポリエトキシアリルエーテルの共重合体である。そこに記載されている共重合体は、スチブナイトスケールの形成を抑制するのに特に適していない。 U.S. Patent Application Publication No. 2018/0327294 discloses the addition of sulfide and sulfide in a salty water circulation system of a geothermal power plant comprising injecting an aqueous composition comprising a sulfide scale inhibitor and a silica scale inhibitor into the salty water. A method for inhibiting the formation of silica scale is disclosed. The sulfide scale inhibitor is a copolymer of acrylic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS), and the silica scale inhibitor is a copolymer of acrylic acid and hydroxypolyethoxyallyl ether. The copolymers described there are not particularly suitable for suppressing the formation of stibnite scale.

本発明の目的は、低用量で、硫化物含有スケール、特にスチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成を効率的に低減又は抑制さえするスケール防止剤を提供することである。 It is an object of the present invention to provide a scale inhibitor which, at low doses, effectively reduces or even inhibits the formation of sulfide-containing scale, particularly stibnite-containing scale and/or arsenic sulfide-containing scale.

驚くべきことに、これら及びさらなる問題は、
a:3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸の第一アミドであるモノマーM1の重合単位、及び
b:スルホン酸基及び/又は硫酸基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、カルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、及びこれらの混合物から選択されるモノエチレン性不飽和モノマーM2の重合単位
からなり、
アニオン荷電密度が0.5~6.0mol/kg又は0.5~5.0mol/kgの範囲、特に0.8~5.0mol/kg又は0.8~4.0mol/kg又は1.0~4.0mol/kgの範囲、とりわけ0.5~3.0mol/kg、0.8~3.0mol/kg又は1.0~3.0mol/kgの範囲であり、
ナトリウム塩の形態として、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定された重量平均分子量Mwが少なくとも10000g/mol、特に少なくとも15000g/mol、より特に少なくとも20000g/mol、とりわけ少なくとも22000g/mol又は少なくとも25000g/molであるアニオン性共重合体により解決されることが見出された。
Surprisingly, these and further problems are
a: polymerized units of the monomer M1 which is a primary amide of a monoethylenically unsaturated monocarboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms, and b: a monoethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group and/or a sulfuric acid group. , a monoethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group, and a monoethylenically unsaturated monomer M2 selected from mixtures thereof,
Anion charge density in the range of 0.5-6.0 mol/kg or 0.5-5.0 mol/kg, especially 0.8-5.0 mol/kg or 0.8-4.0 mol/kg or 1.0 in the range of ~4.0 mol/kg, especially in the range of 0.5-3.0 mol/kg, 0.8-3.0 mol/kg or 1.0-3.0 mol/kg;
Anions which, in the form of their sodium salts, have a weight-average molecular weight Mw determined by gel permeation chromatography of at least 10 000 g/mol, in particular at least 15 000 g/mol, more particularly at least 20 000 g/mol, especially at least 22 000 g/mol or at least 25 000 g/mol It has been found that the problem is solved by a sexual copolymer.

これらの共重合体は、硫化物含有スケールの抑制、特にスチブナイト含有スケールの非常に良好な抑制を提供し、従って、含水システム、特に硫化物含有スケール、特にスチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成が起こり易い含水システムでの適用に特に適している。 These copolymers provide very good control of sulfide-containing scale, especially stibnite-containing scale, and are therefore useful in hydrous systems, especially sulfide-containing scale, especially stibnite-containing scale and/or arsenic sulfide-containing scale. It is particularly suitable for applications in water-containing systems where the formation of

従って、本発明の第1の態様は、含水システムの水に対して以下のアニオン性共重合体を添加する、含水システムにおける硫化物含有スケールの形成を低減する方法、特にスチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成を低減する方法に関する。
このアニオン性共重合体は、
c:3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸の第一アミドであるモノマーM1の重合単位、及び
d:スルホン酸基及び/又は硫酸基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、カルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、及びこれらの混合物から選択されるモノエチレン性不飽和モノマーM2の重合単位
からなり、
アニオン荷電密度が0.5~6.0又は0.5~5.0mol/kgの範囲、特に0.8~5.0又は0.8~4.0mol/kg又は1.0~4.0mol/kgの範囲、とりわけ0.5~3.0mol/kg、0.8~3.0又は1.0~3.0mol/kgの範囲であり、
ナトリウム塩の形態として、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定された重量平均分子量Mwが少なくとも10000g/mol、特に少なくとも15000g/mol、より特に少なくとも20000g/mol、とりわけ少なくとも22000g/mol又は少なくとも25000g/molである。
Accordingly, a first aspect of the present invention provides a method for reducing the formation of sulfide-containing scale in a hydrous system, particularly stibnite-containing scale and/or A method for reducing the formation of arsenic sulfide-containing scale.
This anionic copolymer is
c: polymerized units of the monomer M1 which is a primary amide of a monoethylenically unsaturated monocarboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms, and d: a monoethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group and/or a sulfuric acid group. , a monoethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group, and a monoethylenically unsaturated monomer M2 selected from mixtures thereof,
Anion charge density in the range of 0.5 to 6.0 or 0.5 to 5.0 mol/kg, especially 0.8 to 5.0 or 0.8 to 4.0 mol/kg or 1.0 to 4.0 mol /kg, especially in the range of 0.5-3.0 mol/kg, 0.8-3.0 or 1.0-3.0 mol/kg,
As the sodium salt form, it has a weight average molecular weight Mw determined by gel permeation chromatography of at least 10 000 g/mol, in particular at least 15 000 g/mol, more in particular at least 20 000 g/mol, especially at least 22 000 g/mol or at least 25 000 g/mol.

本発明の第2の態様は、特に硫化物含有スケールの形成の低減、とりわけ含水システム、特に地熱発電所の高塩濃度水循環水系におけるスチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成を低減するための、ここで定義されるモノマーM1及びモノマーM2の重合単位を含み、それらの脱プロトン化形態でここで定義される電荷密度及び分子量を有するアニオン性共重合体の使用に関する。 A second aspect of the present invention is particularly to reduce the formation of sulfide-containing scale, especially stibnite-containing scale and/or arsenic sulfide-containing scale in water-containing systems, especially in hypersaline water circulation systems of geothermal power plants. comprising polymerized units of monomer M1 and monomer M2 as defined herein and having the charge density and molecular weight defined herein in their deprotonated form.

本発明の第3の態様は、ここで定義されるモノマーM1及びモノマーM2の重合単位を含むアニオン性共重合体、脱プロトン化形態の共重合体において、0.5~5.0mol/kgの範囲、特に0.8~5.0mol/kg又は1.0~5.0mol/kg、より特に0.5~4.0mol/kg、0.8~4.0mol/kg又は1.0~4.0mol/kgの範囲、とりわけ0.5~3.0mol/kg、0.8~3.0mol/kg又は1.0~3.0mol/kgの範囲のアニオン電荷密度を有し、ナトリウム塩の形態において、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定された値で15000~500000g/molの範囲、又はしばしば20000~500000g/molの範囲、特に22000~300000g/molの範囲、とりわけ25000~250000g/molの範囲の重量平均分子量Mwを有するアニオン性共重合体に関する。 A third aspect of the present invention provides an anionic copolymer, in deprotonated form, comprising polymerized units of monomer M1 and monomer M2 as defined herein, in which 0.5 to 5.0 mol/kg range, especially 0.8-5.0 mol/kg or 1.0-5.0 mol/kg, more especially 0.5-4.0 mol/kg, 0.8-4.0 mol/kg or 1.0-4 .0 mol/kg, especially in the range of 0.5-3.0 mol/kg, 0.8-3.0 mol/kg or 1.0-3.0 mol/kg, of the sodium salt. in the form weight in the range from 15 000 to 500 000 g/mol, or often in the range from 20 000 to 500 000 g/mol, especially in the range from 22 000 to 300 000 g/mol, especially in the range from 25 000 to 250 000 g/mol, determined by gel permeation chromatography It relates to anionic copolymers with an average molecular weight Mw.

本発明はいくつかの利点に関連している。まず第一に、ここで定義されるアニオン性共重合体は、硫化物含有スケールの形成、特に硫化物含有スケールの形成が起こりやすい含水系におけるスチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成の効率的な減少又は抑制を提供する。ここで定義される共重合体は、硫化物含有スケールの形成の効率的な減少又は抑制を達成するために通常必要とされるリン含有スケーリング防止剤を必要としない。さらに、本発明の共重合体は、標準的な共重合技術により、容易に入手可能で安価なモノマーから容易に調製される。 The invention is associated with several advantages. First and foremost, the anionic copolymers defined herein are those which inhibit the formation of sulfide-containing scale, particularly stibnite-containing scale and/or arsenic sulfide-containing scale in aqueous systems susceptible to sulfide-containing scale formation. Provides efficient reduction or suppression. The copolymers defined herein do not require the phosphorus-containing antiscaling agents normally required to achieve efficient reduction or inhibition of sulfide-containing scale formation. Moreover, the copolymers of the present invention are readily prepared from readily available and inexpensive monomers by standard copolymerization techniques.

発明の詳細な説明Detailed description of the invention

以下の記述は、ここに開示された態様のいずれにも適用される。 The following statements apply to any of the aspects disclosed herein.

ここ及び以下では、「スケール」という用語は、含水システムの内壁上の堆積物を指す。「スケール」と「堆積物」という用語は同義語として使用される。 Here and hereinafter, the term "scale" refers to deposits on the inner walls of a water-containing system. The terms "scale" and "sediment" are used synonymously.

ここ及び以下において、硫化物含有スケールは、特にアンチモン及び砒素の硫化物を含む固体金属硫化物を含むスケールを指す。 Here and below, sulfide-containing scale refers to scale containing solid metal sulfides, including in particular antimony and arsenic sulfides.

ここ及び以下において、スチブナイト含有スケールは、固体硫化アンチモン(III)、すなわちそれぞれスチブナイト又はSbを含むスケールを指す。特に、スチブナイト含有スケールは、主に結晶質スチブナイトを含むか、本質的にそれからなる。この結晶質スチブナイトは通常、細い針の形で存在する。 Here and below, stibnite-containing scale refers to scale containing solid antimony(III) sulfide, ie stibnite or Sb 2 S 3 respectively. In particular, the stibnite-containing scale predominantly comprises or consists essentially of crystalline stibnite. This crystalline stibnite is usually present in the form of fine needles.

ここ及び以下において、「硫化物含有スケールの形成の低減又は抑制」という語句は、含水システムにおける硫化物含有スケール、特にスチブナイト含有スケール、さらに硫化アンチモン(V)含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成を、スケーリング防止剤を含まない含水システムと比較して、少なくとも15%、特に少なくとも20%又は少なくとも25%有意に低減することを意味する。 Here and below, the phrase "reduction or inhibition of the formation of sulfide-containing scale" refers to the formation of sulfide-containing scale, particularly stibnite-containing scale, and also antimony (V) sulfide-containing scale and/or arsenic sulfide-containing scale, in hydrous systems. Formation is meant to be significantly reduced by at least 15%, in particular by at least 20% or by at least 25% compared to hydrous systems without antiscaling agents.

ここ及び以下において、「スケール」と「スケーリング」という用語は同義語として使用される。 Here and below, the terms "scale" and "scaling" are used synonymously.

ここ及び以下において、「スケーリング防止薬」及び「スケーリング防止剤」という用語は同義語として使用される。 Here and below, the terms "antiscaling agent" and "antiscaling agent" are used synonymously.

ここ及び以下において、「硫化物含有スケール」という用語は、無機硫化物を含む又はよりなる、特に硫化アンチモン(III)、硫化アンチモン(V)及び硫化砒素(III)を含む又はよりなるスケール、に関する。「硫化物含有スケーリング」という用語は、硫化物含有スケールの形成に関する。 Here and below, the term "sulphide-containing scale" relates to scale comprising or consisting of inorganic sulphides, in particular containing or consisting of antimony(III) sulphide, antimony(V) sulphide and arsenic(III) sulphide. . The term "sulfide-containing scaling" relates to the formation of sulfide-containing scale.

ここ及び以下において、「カルボキシル基」という用語はCOOH基を指す。「スルホネート基」という用語は、炭素原子に結合しているSO-基を指す。「硫酸基」という用語は、左の酸素原子がモノマーの炭素原子に結合している-O-SO-基を指す。 Here and below, the term "carboxyl group" refers to a COOH group. The term "sulfonate group" refers to an SO3- group attached to a carbon atom. The term "sulfate group" refers to a -O-SO 3 - group in which the left oxygen atom is attached to the carbon atom of the monomer.

ここ及び以下において、「モノエチレン性不飽和モノマー」という用語は、モノマーが、正確に、フリーラジカル共重合を受けることができる1つのエチレン性不飽和二重結合を有することを意味する。 Here and below, the term "monoethylenically unsaturated monomer" means that the monomer has exactly one ethylenically unsaturated double bond capable of undergoing free-radical copolymerization.

ここ及び以下において、「含水システム」という用語は、チューブ、熱交換器、ボイラー、蒸気発生器、タービン、ポンプ、井戸、水圧破砕装置(フラッキングデバイス)などの水と接触する内面を有するあらゆる装置(デバイス)又は装置(デバイス)の配置を意味する。これらの装置は、発電所、特に地熱発電所、脱塩プラント、製紙工場、破砕プラントなどのようなプラントの一部であってもよい。 Here and below, the term "water-containing system" means any device with internal surfaces in contact with water, such as tubes, heat exchangers, boilers, steam generators, turbines, pumps, wells, fracking devices, etc. (device) or arrangement of equipment (device). These devices may be part of plants such as power plants, in particular geothermal power plants, desalination plants, paper mills, crushing plants and the like.

ここ及び以下において、「脱プロトン化された形態の共重合体」という用語は、共重合体の酸性基、すなわちモノマーM2の重合単位のカルボキシル基及びスルホネート基が完全に脱プロトン化され、従ってアニオンの形態で存在することを意味する。 Here and below, the term "copolymer in deprotonated form" means that the acidic groups of the copolymer, i.e. the carboxyl and sulfonate groups of the polymerized units of monomer M2, are completely deprotonated and thus the anionic means that it exists in the form of

スケーリングを低減又は抑制するためのそれらの使用条件下では、共重合体は通常、部分的又は完全に脱プロトン化された形で存在する。モノマーM2の重合単位のカルボキシル基は通常、少なくとも部分的又は完全に脱プロトン化された形で、すなわちCO 基として存在し、一方、スルホネート基は通常完全に脱プロトン化された形で、すなわちSO 基として存在する。従って、モノマーM2の重合単位は、共重合体にアニオン電荷を付与する。モノマーM2の重合単位のカルボキシル基及びスルホネート基が完全に脱プロトン化される場合、共重合体は、0.5~5.0mol/kgの範囲、特に0.8~5.0mol/kg又は1.0~5.0mol/kg、とりわけ0.5~4.0mol/kg、0.8~4.0mol/kg又は1.0~4.0mol/kgの範囲、そして特に0.5~3.0mol/kg、0.8~3.0mol/kg又は1.0~3.0mol/kgの範囲のアニオン電荷密度を有する。 Under those conditions of use to reduce or inhibit scaling, the copolymers usually exist in a partially or fully deprotonated form. The carboxyl groups of the polymerized units of monomer M2 are usually present in at least partially or completely deprotonated form, ie as CO 2 groups, whereas the sulfonate groups are usually in completely deprotonated form, That is, it exists as an SO 3 -group . Thus, the polymerized units of monomer M2 impart an anionic charge to the copolymer. When the carboxyl groups and sulfonate groups of the polymerized units of monomer M2 are completely deprotonated, the copolymer has a concentration in the range of 0.5 to 5.0 mol/kg, especially 0.8 to 5.0 mol/kg or 1 0-5.0 mol/kg, especially 0.5-4.0 mol/kg, 0.8-4.0 mol/kg or 1.0-4.0 mol/kg, and especially 0.5-3. It has an anionic charge density in the range of 0 mol/kg, 0.8-3.0 mol/kg or 1.0-3.0 mol/kg.

脱プロトン化された形態の共重合体のアニオン電荷密度は、モノマーM1の重合単位の相対モル量と相関している。モノマーM1及びM2の重合単位と、必要に応じて1つ以上の中性モノマーM3を含む共重合体のアニオン電荷密度Qは、次の式(1)で計算できる。
=1000×[M2]/
([M1]×Mw(M1)+[M2]×Mw(M2)+[M3]×Mw(M3))
(1)
The anionic charge density of the deprotonated form of the copolymer correlates with the relative molar amount of polymerized units of monomer M1. The anionic charge density QA of a copolymer containing polymerized units of monomers M1 and M2 and optionally one or more neutral monomers M3 can be calculated by the following equation (1).
Q A =1000×[M2]/
([M1] x Mw (M1) + [M2] x Mw (M2) + [M3] x Mw (M3))
(1)

式(1)における変数は以下を意味する。
[M1]は、mol%で表したモノマーM1の相対モル量である。
[M2]は、mol%で表したモノマーM2の相対モル量である。
[M3]は、mol%で表したモノマーM3の相対モル量である。
Mw(M1)は、モノマーM1の分子量(g/mol)である。
Mw(M2)は、モノマーM2の分子量(g/mol)である。そして
Mw(M3)は、モノマーM3の分子量(g/mol)である。
The variables in equation (1) mean the following.
[M1] is the relative molar amount of monomer M1 in mol %.
[M2] is the relative molar amount of monomer M2 in mol %.
[M3] is the relative molar amount of monomer M3 in mol %.
Mw (M1) is the molecular weight (g/mol) of monomer M1.
Mw (M2) is the molecular weight (g/mol) of the monomer M2. and Mw (M3) is the molecular weight (g/mol) of the monomer M3.

当業者は、共重合体がモノマーM3の重合単位を含まない場合、用語[M3]×Mw(M3)が0であることを直ちに認識するであろう。当業者はまた、2つの異なるモノマーM2a及びM2bを含む共重合体の電荷密度が、修正された式(1a)によって計算できることをすぐに認識するだろう。
=1000×A/
([M1]×Mw(M1)+B+[M3]×Mw(M3)) (1a)
Those skilled in the art will readily recognize that the term [M3]×Mw(M3) is 0 if the copolymer does not contain polymerized units of monomer M3. Those skilled in the art will also readily recognize that the charge density of copolymers containing two different monomers M2a and M2b can be calculated by the modified equation (1a).
Q A =1000×A/
([M1]×Mw(M1)+B+[M3]×Mw(M3)) (1a)

ここで
Aは[M2a]+[M2b]、
Bは[M2a]×Mw(M2a)+[M2b]×Mw(M2b)、
[M2a]と[M2b]は、それぞれmol%で表したモノマーM2aとM2bの相対モル量である。
そして
Mw(M2a)及びMw(M2b)は、それぞれg/mol単位のモノマーM2a及びM2bの分子量である。
where A is [M2a] + [M2b],
B is [M2a]×Mw(M2a)+[M2b]×Mw(M2b),
[M2a] and [M2b] are the relative molar amounts of monomers M2a and M2b, respectively, in mol %.
and Mw (M2a) and Mw (M2b) are the molecular weights of the monomers M2a and M2b respectively in g/mol.

共重合体がモノマーM1及びM2の重合単位及び任意のモノマーM3に加えてカチオン性モノマーM4の重合単位を含む場合、共重合体は脱プロトン化された形で両性イオン性である。ただし、正味のアニオン電荷密度は上記の範囲になる。正味アニオン電荷密度は、次の式(1b)で計算できる。
=1000×([M2]-[M4])/C (1b)
If the copolymer contains polymerized units of the monomers M1 and M2 and, in addition to the optional monomer M3, of the cationic monomer M4, the copolymer is zwitterionic in its deprotonated form. However, the net anionic charge density will be in the above range. Net anionic charge density can be calculated by the following equation (1b).
Q A =1000×([M2]−[M4])/C (1b)

ここで、
C=([M1]×Mw(M1)+[M2]×Mw(M2)+[M3]×Mw(M3)+[M4]×Mw(M4))
[M4]は、mol%で表したモノマーM4の相対モル量である。
Mw(M4)は、モノマーM4の分子量(g/mol)である。そして、ここで、
[M1]、[M2]、[M3]、Mw(M1)、Mw(M2)、及びMw(M3)は、式(1)で定義したとおりである。
here,
C = ([M1] x Mw (M1) + [M2] x Mw (M2) + [M3] x Mw (M3) + [M4] x Mw (M4))
[M4] is the relative molar amount of monomer M4 in mol %.
Mw (M4) is the molecular weight (g/mol) of monomer M4. And here,
[M1], [M2], [M3], Mw(M1), Mw(M2), and Mw(M3) are as defined in formula (1).

脱プロトン化された形態の共重合体のアニオン電荷密度は、滴定によって実験的に決定することもできる。例えば、ポリマーの総電荷は、例えばコロイド電荷滴定により、決定することができる。これは、流動電位の検出と、逆電位の高分子電解質滴定液、ここではポリダドマック(ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド)などのカチオン性高分子電解質を使用したゼロ電位までの滴定を意味する。コロイド電荷滴定は、コロイド粒子の表面電荷を決定するための十分に確立された手法であり、類推によって適用することができる(例えば、L.H. Mikkelsen,Wat.Res.,(2003)Vol37,2458-2466 及び K. Uenoら、J.Chem.Edu.62(7)(1985),627及びJ. Plank, B. Sachsenhauser Cement and Concrete Research,(2009)Vol39(1),1-5参照)。カルボキシル基の量は、酸/塩基滴定によって決定することができる代りに、スルホネート基の量は、例えばH-NMR分光法を介して、分光学的に決定できる。 The anionic charge density of the deprotonated form of the copolymer can also be determined experimentally by titration. For example, the total charge of a polymer can be determined, eg, by colloidal charge titration. This means detection of the streaming potential and titration to zero potential using a reverse potential polyelectrolyte titrant, here a cationic polyelectrolyte such as Polydadomac (polydiallyldimethylammonium chloride). Colloidal charge titration is a well-established technique for determining the surface charge of colloidal particles and can be applied by analogy (e.g. LH Mikkelsen, Wat. Res., (2003) Vol 37, 2458-2466 and K. Ueno et al., J. Chem. The amount of carboxyl groups can be determined by acid/base titration, while the amount of sulfonate groups can be determined spectroscopically, eg via 1 H-NMR spectroscopy.

硫化物含有スケールの形成を低減又は抑制する能力に関して、本発明の共重合体が、共重合体のナトリウム塩のゲル浸透クロマトグラフィー、特にpH7.0の緩衝水中での測定で、少なくとも15000g/mol以上、特に少なくとも20000g/mol以上、より特に少なくとも22000g/mol以上、とりわけ少なくとも25000g/mol以上又は少なくとも30000g/molの重量平均分子量Mwを有することが有利である。しばしば、本発明の共重合体の重量平均分子量Mwは、特にpH7.0の緩衝水中での共重合体のナトリウム塩のゲル浸透クロマトグラフィーにより測定して10g/molを超えず、好ましくは最大で5×10g/mol、特に最大で10g/mol、より特には500000g/mol又は最大で300000g/mol、とりわけ最大で250000g/molである。特に、本発明の共重合体は、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定して、15000~10g/molの範囲、より好ましくは15000~500000g/mol、20000~500000g/molの範囲、又は22000~300000g/molの範囲、とりわけ25000~250000g/molの範囲の重量平均分子量Mwを有する。 With respect to the ability to reduce or inhibit the formation of sulfide-containing scale, the copolymers of the present invention have a concentration of at least 15,000 g/mol by gel permeation chromatography of the sodium salt of the copolymer, particularly in buffered water at pH 7.0. It is advantageous to have a weight-average molecular weight Mw of at least 20 000 g/mol, more especially at least 22 000 g/mol, especially at least 25 000 g/mol or at least 30 000 g/mol. Frequently, the weight-average molecular weight Mw of the copolymers according to the invention does not exceed 10 g/mol, especially determined by gel permeation chromatography of the sodium salt of the copolymer in buffered water at pH 7.0, preferably at most 5×10 6 g/mol, in particular at most 10 6 g/mol, more especially at most 500 000 g/mol or at most 300 000 g/mol, especially at most 250 000 g/mol. In particular, the copolymers of the invention have a concentration measured by gel permeation chromatography in the range from 15000 to 10 6 g/mol, more preferably in the range from 15000 to 500000 g/mol, from 20000 to 500000 g/mol or from 22000 to 300000 g/mol. /mol, especially in the range from 25000 to 250000 g/mol.

ナトリウム塩の形態の本発明の共重合体の数平均分子量Mnは、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定して、しばしば2000~10g/molの範囲、好ましくは3000~500000g/mol又は4000~300000g/molの範囲、より好ましくは7000~250000g/molの範囲、特に10000~200000g/molの範囲である。しばしば、ナトリウム塩の形態の共重合体の重量平均分子量Mwの数平均分子量Mnに対する比、すなわち比Mw/Mnは、1.1~10の範囲、特に2~6の範囲である。 The number-average molecular weight Mn of the copolymers according to the invention in the form of sodium salts, determined by gel permeation chromatography, is often in the range from 2000 to 10 6 g/mol, preferably from 3000 to 500 000 g/mol or from 4000 to 300 000 g/mol. mol range, more preferably in the range from 7000 to 250000 g/mol, especially in the range from 10000 to 200000 g/mol. Frequently, the ratio of the weight-average molecular weight Mw to the number-average molecular weight Mn of the copolymer in sodium salt form, ie the ratio Mw/Mn, is in the range 1.1-10, especially in the range 2-6.

ここで言及する重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の両方は、それぞれの共重合体のナトリウム塩の分子量に関するものであり、以下ではGPCと略記するゲル浸透クロマトグラフィーによって決定される。通常、ゲル浸透クロマトグラフィーは、固定相として定義された細孔サイズの架橋アクリレート共重合体、溶離液としてpH7に緩衝された水、及び標準としてポリアクリル酸ナトリウム塩を使用して行われる。GPCの詳細については、以下の実験部分で説明する。 Both the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) referred to herein relate to the molecular weight of the sodium salt of the respective copolymer and are determined by gel permeation chromatography, hereinafter abbreviated as GPC. . Gel permeation chromatography is typically performed using a cross-linked acrylate copolymer of defined pore size as the stationary phase, water buffered to pH 7 as the eluent, and polyacrylic acid sodium salt as the standard. GPC details are provided in the experimental section below.

共重合体の硫化物含有スケールの形成を低減又は抑制する能力に関して、モノマーM1の重合単位の量は、共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、好ましくは55~95mol%の範囲、特に60~95mol%又は60~90mol%の範囲、とりわけ65~95mol%又は65~90mol%又は65~88mol%又は70~88mol%の範囲である。 With respect to the ability of the copolymer to reduce or inhibit the formation of sulfide-containing scale, the amount of polymerized units of monomer M1 preferably ranges from 55 to 95 mol %, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer. , especially in the range of 60-95 mol % or 60-90 mol %, especially in the range of 65-95 mol % or 65-90 mol % or 65-88 mol % or 70-88 mol %.

適切なモノマーM1の例は、アクリルアミド及びメタクリルアミド、ならびにそれらの混合物である。好ましくは、モノマーM1の重合単位は、メタクリルアミドの重合単位を含む。特に、モノマーM1の重合単位の少なくとも50mol%又は少なくとも80mol%又は少なくとも100mol%はメタクリルアミドの重合単位である。 Examples of suitable monomers M1 are acrylamide and methacrylamide and mixtures thereof. Preferably, the polymerized units of monomer M1 comprise polymerized units of methacrylamide. In particular, at least 50 mol % or at least 80 mol % or at least 100 mol % of the polymerized units of monomer M1 are polymerized units of methacrylamide.

共重合体の硫化物含有スケールの形成を低減又は抑制する能力に関して、モノマーM2の重合単位の量は、共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、好ましくは5~45mol%の範囲、特に5~40mol%又は10~40mol%の範囲、とりわけ5~35mol%又は10~35mol%又は12~35mol%又は12~30mol%の範囲である。 With respect to the ability of the copolymer to reduce or inhibit the formation of sulfide-containing scale, the amount of polymerized units of monomer M2 preferably ranges from 5 to 45 mol %, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer. , especially in the range of 5-40 mol % or 10-40 mol %, especially in the range of 5-35 mol % or 10-35 mol % or 12-35 mol % or 12-30 mol %.

本発明によれば、モノマーM2は、スルホン酸基又は硫酸基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、以下、モノマーM21と称する、及びカルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、以下、モノマーM22と称する、からなる群から選択される。 According to the invention, the monomers M2 are monoethylenically unsaturated monomers having sulfonic acid or sulfate groups, hereinafter referred to as monomers M21, and monoethylenically unsaturated monomers having carboxyl groups, hereinafter referred to as monomers M22. is selected from the group consisting of

スルホネート基を有する適切なモノマーM21は、例えば、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、及び式(I)のモノマー、及びその塩、特にアンモニウム塩及びアルカリ金属塩、特にそのナトリウム塩である。 Suitable monomers M21 with sulfonate groups are, for example, vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, vinylbenzenesulfonic acid and monomers of the formula (I) and salts thereof , especially the ammonium and alkali metal salts, especially the sodium salts thereof.

Figure 2023502826000001
Figure 2023502826000001

ここで、
RはH又はC-Cのアルキル、例えばメチル、エチル又はn-プロピル、特にH又はメチルであり、
XはO又はNHであり、そして
Zは、1,2-エタンジイル、1,2-プロパンジイル、1,3-プロパンジイル、2-メチル-1,2-プロパンジイル、1,4-ブタンジイル、1,2-ブタンジイル、2-メチル-1,2-ブタンジイルなどのC-Cのアルカンジイルなど
here,
R is H or C 1 -C 3 alkyl, such as methyl, ethyl or n-propyl, especially H or methyl;
X is O or NH, and Z is 1,2-ethanediyl, 1,2-propanediyl, 1,3-propanediyl, 2-methyl-1,2-propanediyl, 1,4-butanediyl, 1 , 2-butanediyl, 2-methyl-1,2-butanediyl and the like, C 2 -C 6 alkanediyl, etc.

硫酸基を有する適切なモノマーM21は、例えば、アリル硫酸及びアリルポリエトキシ硫酸などのアリルポリエーテル硫酸、すなわち式(II)のモノマーである。
CH=CH-CH-(O-CH-CH-O-S(=O)-OH (II)
Suitable monomers M21 with sulfate groups are, for example, allyl polyether sulfates, such as allyl sulfate and allyl polyethoxy sulfate, ie monomers of formula (II).
CH2 =CH-CH2-(O- CH2 - CH2 ) n -OS(=O)-OH (II)

ここで、nは2~20の範囲、及びその塩、特にアンモニウム塩及びアルカリ金属塩、特にそのナトリウム塩である。 Here, n is in the range from 2 to 20 and salts thereof, especially ammonium salts and alkali metal salts, especially sodium salts thereof.

モノマーM21の中で、スルホネート基を有するモノマー、特に式(I)のモノマー、その塩、特にアルカリ金属塩及びとりわけナトリウム塩が好ましい。特に好ましいものは、式(I)のモノマーであり、RがH又はCHであり、XがNであり、ZがC-Cのアルカンジイルであり、N-アクリルアミド-C-C-アルキルスルホン酸及びN-メタクリルアミド-C-C-アルキルスルホン酸ともよばれるもの、及びそれらの塩、特にアルカリ金属塩及びとりわけナトリウム塩、及びRがH又はCH、XがN、ZがC-Cのアルカンジイルであり、これらはアクリルオキシ-C-C-アルキルスルホン酸及びメタクリロキシ-C-C-アルキルスルホン酸とも呼ばれるもの、及びその塩、特にアルカリ金属塩、特にナトリウム塩である。式(I)のモノマーM21の例は、2-アクリロキシエチルエタンスルホン酸、3-アクリロキシプロパンスルホン酸、2-アクリロキシプロパンスルホン酸、2-アクリルアミドエタンスルホン酸、2-アクリルアミドプロパンスルホン酸及び2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸及び前述のモノマーの塩、特にアルカリ金属塩、とりわけナトリウム塩である。特に、モノマーM21は、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸又はその塩、特にそのアンモニウム塩及びアルカリ金属塩、特にそのナトリウム塩である。 Among the monomers M21, preference is given to monomers having sulfonate groups, especially monomers of the formula (I), salts thereof, especially alkali metal salts and especially sodium salts. Particularly preferred are the monomers of formula (I), wherein R is H or CH 3 , X is N, Z is C 2 -C 4 alkanediyl, N-acrylamido-C 2 -C Also called 4 -alkylsulfonic acids and N-methacrylamide-C 2 -C 4 -alkylsulfonic acids and salts thereof, especially alkali metal salts and especially sodium salts, and R is H or CH 3 , X is N, Z is C 2 -C 4 alkanediyl, which are also called acryloxy-C 2 -C 4 -alkylsulfonic acids and methacryloxy-C 2 -C 4 -alkylsulfonic acids and salts thereof, especially alkali metal salts, especially sodium salts. Examples of monomers M21 of formula (I) are 2-acryloxyethylethanesulfonic acid, 3-acryloxypropanesulfonic acid, 2-acryloxypropanesulfonic acid, 2-acrylamidoethanesulfonic acid, 2-acrylamidopropanesulfonic acid and 2-Acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and salts of the aforementioned monomers, especially alkali metal salts, especially sodium salts. In particular, monomer M21 is 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid or its salts, especially its ammonium and alkali metal salts, especially its sodium salt.

適切なモノマーM22は、特に、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸又はフマル酸の半エステル、例えばマレイン酸モノメチル、フマル酸モノエチル、マレイン酸モノエチル、フマル酸モノエチル及びアクリロキシ酢酸などの、3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸である。適切なモノマーM22は、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸及びシトラコン酸などの、4~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和ジカルボン酸でもある。好ましいモノマーM22は、3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸であり、アクリル酸、メタクリル酸及びそれらの混合物が特に好ましい。 Suitable monomers M22 are, in particular, semi-esters of acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid or fumaric acid, such as monomethyl maleate, monoethyl fumarate, monoethyl maleate, monoethyl fumarate and acryloxyacetic acid. , are monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids having 3 to 6 carbon atoms. Suitable monomers M22 are also monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids having 4 to 6 carbon atoms, such as fumaric acid, maleic acid, itaconic acid and citraconic acid. Preferred monomers M22 are monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids having 3 to 6 carbon atoms, acrylic acid, methacrylic acid and mixtures thereof being particularly preferred.

モノマーM1及びモノマーM2の重合単位に加えて、共重合体は中性モノエチレン性モノマーM3の重合単位を含んでもよい。モノマーM3の重合単位の量は、共重合体の重合単位の総モル量に基づいて、高くて20mol%であり得るが、多くても5mol%、特に多くても2mol%であり、共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、せいぜい1mol%、又は0mol%でさえある。そのようなモノマーの例には、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、又はヒドロキシプロピルメタクリレート、N-ビニルピロリドンやN-ビニルカプロラクタムなどのN-ビニルラクタムなどの、3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸のヒドロキシ-C-C-アルキルエステルが含まれるが、これらに限定されない。 In addition to polymerized units of monomer M1 and monomer M2, the copolymer may contain polymerized units of neutral monoethylenic monomer M3. The amount of polymerized units of monomer M3 can be at most 20 mol %, but at most 5 mol %, especially at most 2 mol %, based on the total molar amount of polymerized units of the copolymer. At most 1 mol %, or even 0 mol %, based on the total molar amount of polymerized units therein. Examples of such monomers include hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate or hydroxypropyl methacrylate, N-vinyllactams such as N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam. hydroxy-C 2 -C 4 -alkyl esters of monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids having atoms.

モノマーM1及びモノマーM2の重合単位に加えて、共重合体はカチオン性モノエチレン系モノマーM4の重合単位を含んでもよい。モノマーM4の重合単位の量は、共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、高くて20mol%であり得るが、多くとも5mol%、特に2mol%以下であり、
共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、せいぜい1mol%、又は0mol%でさえある。 そのようなモノマーM4の例には、N-メチル-N’-ビニルイミダゾリウム塩のようなN-C-C-アルキル-N’-ビニルイミダゾリウム塩、N-メチル-ビニルピリジニウム塩のようなN-C-C-アルキル-ビニルピリジニウム塩、特にその塩化物、硫酸塩、硫酸水素塩、メト硫酸塩及びエト硫酸塩、及び式(III)のモノマーが含まれるが、これらに限定されない。
In addition to polymerized units of monomer M1 and monomer M2, the copolymer may contain polymerized units of cationic monoethylenic monomer M4. the amount of polymerized units of monomer M4 can be as high as 20 mol %, but not more than 5 mol %, especially not more than 2 mol %, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer;
At most 1 mol %, or even 0 mol %, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer. Examples of such monomers M4 include N—C 1 -C 4 -alkyl-N′-vinylimidazolium salts such as N-methyl-N′-vinylimidazolium salts, N-methyl-vinylpyridinium salts. N—C 1 -C 4 -Alkyl-vinylpyridinium salts, especially the chlorides, sulfates, hydrogensulfates, methosulfates and ethosulfates thereof, and the monomers of formula (III), such as Not limited.

Figure 2023502826000002
Figure 2023502826000002

ここで
R’はH又はメチル、エチル又はn-プロピルなどのC-Cのアルキル、特にH又はメチル、
X’はO又はNH、そして
Z’は、1,2-エタンジイル、1,2-プロパンジイル、1,3-プロパンジイル、2-メチル-1,2-プロパンジイル、1,4-ブタンジイル、1,2-ブタンジイル、2-メチル-1,2-ブタンジイルなどのC-Cのアルカンジイルなど、
、R、Rは同一又は異なり、C-Cのアルキル、特にメチル又はエチル、
は、塩化物、メト硫酸塩、エト硫酸塩、硫酸水素塩、1/2硫酸塩などの対アニオン等価物である。
wherein R′ is H or C 1 -C 3 alkyl such as methyl, ethyl or n-propyl, especially H or methyl;
X' is O or NH, and Z' is 1,2-ethanediyl, 1,2-propanediyl, 1,3-propanediyl, 2-methyl-1,2-propanediyl, 1,4-butanediyl, 1 C 2 -C 6 alkanediyl such as ,2-butanediyl, 2-methyl-1,2-butanediyl, etc.
R a , R b , R c are the same or different and are C 1 -C 3 alkyl, especially methyl or ethyl;
A is a counter-anion equivalent such as chloride, methosulfate, ethosulfate, hydrogensulfate, half-sulfate.

モノマーM1及びモノマーM2の重合単位に加えて、共重合体は、1つより多いエチレン性不飽和二重結合、例えば、2~5個のエチレン性不飽和二重結合を有するモノマーM5の重合単位を含んでもよい。モノマーM5の重合単位の量は、共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、しばしば多くとも1mol%、特に多くとも0.5mol%であるが、少なくとも0.1mol%、特に0mol%である。そのようなモノマーM5の例には、これらに限定されないが、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、プロパンジオールジアクリレート、ブタンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート及び対応するジ-、トリ-、及びテトラメタクリレートが挙げられる。 In addition to polymerized units of monomer M1 and monomer M2, the copolymer has polymerized units of monomer M5 having more than one ethylenically unsaturated double bond, such as from 2 to 5 ethylenically unsaturated double bonds. may include The amount of polymerized units of monomer M5 is often at most 1 mol %, especially at most 0.5 mol %, but at least 0.1 mol %, especially 0 mol %, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer. is. Examples of such monomers M5 include, but are not limited to, divinylbenzene, ethylene glycol diacrylate, propanediol diacrylate, butanediol diacrylate, hexanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol triacrylate, triethylene glycol triacrylate, Methylolpropane triacrylate, di(trimethylolpropane)tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate and the corresponding di-, tri-, and tetramethacrylates.

共重合体に好適なものは、共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、モノマーM1及び重合モノマーM2の重合単位の少なくとも95mol%、特に少なくとも98mol%、とりわけ少なくとも99mol%からなる共重合体である。 Preferred for copolymers are copolymers consisting of at least 95 mol %, especially at least 98 mol %, especially at least 99 mol %, of the polymerized units of monomer M1 and polymerized monomer M2, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer. It is a polymer.

1000ppmを超えるリン、特に500ppm未満のリンを含有しない共重合体が特に好ましい。 Copolymers containing no more than 1000 ppm of phosphorus, especially less than 500 ppm of phosphorus, are particularly preferred.

実施形態の好ましい群1は、モノマーM21の重合単位、すなわちスルホネート基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、特に少なくとも1つの式(I)のモノマーの重合単位、とりわけ2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の重合単位を含む共重合体に関する。これらの好ましい実施形態群では、モノマーM21の重合単位は、モノマーM2の唯一の重合単位であり得る。この好ましい実施形態群1では、共重合体は、共重合体の重合単位の総モル量に基づいて、少なくとも95mol%、特に少なくとも98mol%、特に少なくとも99mol%の重合モノマーM1の単位及びモノマーM21の単位からなることが好ましい。 A preferred group 1 of embodiments is polymerized units of monomer M21, ie polymerized units of monoethylenically unsaturated monomers having a sulfonate group, especially of at least one monomer of formula (I), especially 2-acrylamido-2-methylpropanesulfone. It relates to copolymers containing polymerized units of acid. In these preferred groups of embodiments, the polymerized units of monomer M21 may be the only polymerized units of monomer M2. In this preferred embodiment group 1, the copolymer comprises at least 95 mol %, especially at least 98 mol %, especially at least 99 mol % of units of polymerized monomer M1 and of monomer M21, based on the total molar amount of polymerized units of the copolymer. It preferably consists of units.

実施形態群1の共重合体の中で、特に好ましいのは、共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、以下の少なくとも95mol%、特に少なくとも98mol%、とりわけ少なくとも99mol%からなる共重合体である。
-共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、好ましくは、アクリルアミド、メタクリルアミド及びそれらの混合物から選択される少なくとも1つのモノマーM1の重合単位の55~95mol%又は60~95mol%、とりわけ60~90mol%、特に65~95mol%又は65~90mol%又は65~88mol%又は70~88mol%
-共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、好ましくは、式(I)のモノマーから選択され、とりわけ2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸である少なくとも1つのモノマーM21の重合単位の5~45mol%又は5~40mol%、特に10~40mol%、とりわけ5~35mol%又は10~35mol%又は12~35mol%又は12~30mol%
Among the copolymers of embodiment group 1, particularly preferred are copolymers consisting of at least 95 mol %, especially at least 98 mol %, especially at least 99 mol %, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer: It is a polymer.
- 55 to 95 mol% or 60 to 95 mol% of the polymerized units of at least one monomer M1 preferably selected from acrylamide, methacrylamide and mixtures thereof, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer, especially 60-90 mol %, especially 65-95 mol % or 65-90 mol % or 65-88 mol % or 70-88 mol %
- based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer, polymerized units of at least one monomer M21, preferably selected from monomers of formula (I), especially 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid of the

実施形態の別の好ましい群2は、モノマーM22の重合単位、すなわちカルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、特に3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸の重合単位、特にアクリル酸及び/又はメタクリル酸の重合単位を含む共重合体に関する。これらの好ましい共重合体において、モノマーM22の重合単位は、モノマーM2の唯一の重合単位であり得る。この好ましい実施形態群2では、共重合体は、共重合体の重合単位の総モル量に基づいて、好ましくは少なくとも95mol%、特に少なくとも98mol%、とりわけ少なくとも99mol%のモノマーM1の重合単位とモノマーM22の重合単位からなる。 Another preferred group 2 of embodiments are polymerized units of monomers M22, i.e. polymerized units of monoethylenically unsaturated monomers having a carboxyl group, in particular monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids having 3 to 6 carbon atoms, In particular, it relates to copolymers containing polymerized units of acrylic acid and/or methacrylic acid. In these preferred copolymers, the polymerized unit of monomer M22 can be the only polymerized unit of monomer M2. In this preferred embodiment group 2, the copolymer preferably comprises at least 95 mol %, especially at least 98 mol %, especially at least 99 mol % of polymerized units of monomer M1 and monomers, based on the total molar amount of polymerized units of the copolymer. It consists of polymerized units of M22.

実施形態群2の共重合体の中で、特に好ましいのは、共重合体の重合単位の総モル量に基づいて、以下の少なくとも95mol%、特に少なくとも98mol%、とりわけ少なくとも99mol%からなる共重合体である。
-共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、好ましくは、アクリルアミド、メタクリルアミド及びそれらの混合物から選択される少なくとも1つのモノマーM1の重合単位の55~95mol%又は60~95mol%、特に60~90mol%、とりわけ65~95mol%又は65~90mol%又は65~88mol%又は70~88mol%
-共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、好ましくは、3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸、特にアクリル酸、メタクリル酸及びそれらの混合物から選択される少なくとも1つのモノマーM22の重合単位の5~45mol%又は5~40mol%、特に10~40mol%、とりわけ5~35mol%又は10~35mol%又は12~35mol%又は12~30mol%
Among the copolymers of embodiment group 2, particularly preferred are copolymers consisting of at least 95 mol %, especially at least 98 mol %, especially at least 99 mol %, based on the total molar amount of polymerized units of the copolymer: It is a coalescence.
- 55 to 95 mol% or 60 to 95 mol% of the polymerized units of at least one monomer M1 preferably selected from acrylamide, methacrylamide and mixtures thereof, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer, especially 60-90 mol %, especially 65-95 mol % or 65-90 mol % or 65-88 mol % or 70-88 mol %
- preferably selected from monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids having 3 to 6 carbon atoms, especially acrylic acid, methacrylic acid and mixtures thereof, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer; 5 to 45 mol % or 5 to 40 mol %, especially 10 to 40 mol %, especially 5 to 35 mol % or 10 to 35 mol % or 12 to 35 mol % or 12 to 30 mol % of the polymerized units of at least one monomer M22 in

実施形態の特に好ましい群3は、モノマーM21及びモノマーM22の両方の重合単位、すなわち少なくとも1つのモノマーM21及び少なくとも1つのモノマーM22の重合単位の組み合わせ、特に以下の組み合わせの重合単位を含む共重合体に関する。
-式(I)のモノマー及びその塩、特に2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の重合単位から選択される少なくとも1つのモノマーM21;そして
-3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸、特にアクリル酸、メタクリル酸及びそれらの混合物から選択される少なくとも1つのモノマーM22
A particularly preferred group 3 of embodiments are copolymers comprising polymerized units of both monomers M21 and monomers M22, i.e. a combination of polymerized units of at least one monomer M21 and at least one monomer M22, in particular the following combinations of polymerized units Regarding.
- at least one monomer M21 selected from the monomers of formula (I) and salts thereof, especially polymerized units of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid; at least one monomer M22 selected from saturated monocarboxylic acids, especially acrylic acid, methacrylic acid and mixtures thereof

この好ましい実施形態群3では、共重合体は、共重合体の重合単位の総モル量に基づいて、モノマーの重合単位M1、モノマーM1の重合単位M21及びモノマーM22の重合単位の好ましくは少なくとも95mol%、特に少なくとも98mol%、とりわけ少なくとも99mol%からなる。この特定の実施形態群3では、モノマーM22の重合単位に対するモノマーM21の重合単位のモル比は、しばしば1:10~10:1の範囲、特に1:5~5:1の範囲、とりわけ1:3~3:1の範囲である。 In this preferred embodiment group 3, the copolymer preferably comprises at least 95 mol of polymerized units of monomer M1, polymerized units M21 of monomer M1 and polymerized units of monomer M22, based on the total molar amount of polymerized units of the copolymer. %, especially at least 98 mol %, especially at least 99 mol %. In this particular group of embodiments 3, the molar ratio of polymerized units of monomer M21 to polymerized units of monomer M22 is often in the range 1:10 to 10:1, especially in the range 1:5 to 5:1, especially 1: It ranges from 3 to 3:1.

実施形態群3のコポリマーの中で、特に好ましいのは、共重合体の重合単位の総モル量に基づいて、以下の少なくとも95mol%、特に少なくとも98mol%、とりわけ少なくとも99mol%からなる共重合体である。
-共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、好ましくは、アクリルアミド、メタクリルアミド及びそれらの混合物から選択される少なくとも1つのモノマーM1の重合単位の55~95mol%又は60~95mol%、特に60~90mol%、とりわけ65~95mol%又は65~90mol%又は65~88mol%又は70~88mol%
-共重合体中の重合単位の総モル量に基づいて、5~45mol%又は5~40mol%、特に10~40mol%、とりわけ5~35mol%又は10~35mol%又は12~35mol%又は12~30mol%の、好ましくは、式(I)のモノマーから選択され、とりわけ2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸である少なくとも1つのモノマーM21の重合単位と、好ましくは3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸、特にアクリル酸、メタクリル酸及び/又はこれらの混合物から選択される少なくとも1つのモノマーM22の重合単位とからなり、モノマーM22に対するモノマーM21の重合単位のモル比は、しばしば1:10~10:1の範囲、特に1:5~5:1の範囲、とりわけ1:3~3:1の範囲である。
Among the copolymers of embodiment group 3, particularly preferred are copolymers consisting of at least 95 mol %, especially at least 98 mol %, especially at least 99 mol %, based on the total molar amount of polymerized units of the copolymer be.
- 55 to 95 mol% or 60 to 95 mol% of the polymerized units of at least one monomer M1 preferably selected from acrylamide, methacrylamide and mixtures thereof, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer, especially 60-90 mol %, especially 65-95 mol % or 65-90 mol % or 65-88 mol % or 70-88 mol %
- 5 to 45 mol% or 5 to 40 mol%, especially 10 to 40 mol%, especially 5 to 35 mol% or 10 to 35 mol% or 12 to 35 mol% or 12 to 45 mol%, based on the total molar amount of polymerized units in the copolymer 30 mol % polymerized units of at least one monomer M21, preferably selected from monomers of formula (I), especially 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and preferably 3 to 6 carbon atoms at least one monomer M22 selected from monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids, in particular acrylic acid, methacrylic acid and/or mixtures thereof, wherein the molar ratio of polymerized units of monomer M21 to monomer M22 is , often in the range 1:10 to 10:1, especially in the range 1:5 to 5:1, especially in the range 1:3 to 3:1.

実施形態群1、2及び3の脱プロトン化共重合体は、特に0.8~4.0mol/kg又は1.0~4.0mol/kgの範囲、とりわけ0.5~3.0、0.8~3.0mol/kg又は1.0~3.0mol/kgの範囲の上記のようなアニオン電荷密度を有する。 The deprotonated copolymers of embodiment groups 1, 2 and 3 are in particular in the range from 0.8 to 4.0 mol/kg or from 1.0 to 4.0 mol/kg, especially from 0.5 to 3.0,0 .8-3.0 mol/kg or 1.0-3.0 mol/kg anion charge density as described above.

実施形態群1、2及び3の共重合体のナトリウム塩は、上記の重量平均分子量Mw、ゲル透過クロマトグラフィーで測定して特に15000~10g/molの範囲、より特には15000~500000g/molの範囲又は200000~500000g/molの範囲、又は22000~300000g/molの範囲、とりわけ25000~250000g/molの範囲の重量平均分子量Mwを有する。実施形態群1、2及び3の共重合体のナトリウム塩は、上記の数平均分子量Mn、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定して、特に3000~500000g/mol又は4000~300000g/molの範囲、より好ましくは7000~250000g/mol、とりわけ10000~200000g/molの範囲の数平均分子量Mnを有する。 The sodium salts of the copolymers of embodiment groups 1, 2 and 3 have a weight-average molecular weight Mw as determined by gel permeation chromatography, particularly in the range from 15000 to 10 g/mol, more particularly from 15000 to 500000 g/mol. mol range or in the range from 200 000 to 500 000 g/mol, or in the range from 22 000 to 300 000 g/mol, especially in the range from 25 000 to 250 000 g/mol. The sodium salts of the copolymers of embodiment groups 1, 2 and 3 have the number average molecular weight Mn measured by gel permeation chromatography, particularly in the range of 3000 to 500000 g/mol or 4000 to 300000 g/mol, more preferably has a number average molecular weight Mn in the range from 7000 to 250 000 g/mol, especially from 10 000 to 200 000 g/mol.

本発明の共重合体は任意の分子構造を有し得るが、それらは好ましくはランダム共重合体である。ランダム共重合体は、異なるモノマー、ここではモノマーM1及びM2、及び場合により1つ以上のさらなるモノマーM3、M4及び/又はM5の重合単位の連鎖中の分布が分散的分布に従うコポリマーとして理解される。言い換えれば、区画内のモノマーの比率は、モノマーのモル比に対応する(無作為分布)。共重合体は線状又は分岐構造を有していてもよいが、好ましくは本質的に線状である。共重合体は、特に線形構造を有するランダム共重合体である。しかしながら、共重合体は交互構造又は勾配構造を有していてもよい。 Although the copolymers of the invention can have any molecular structure, they are preferably random copolymers. Random copolymers are understood as copolymers in which the distribution in the chain of polymerized units of different monomers, here monomers M1 and M2 and optionally one or more further monomers M3, M4 and/or M5, follows a dispersive distribution. . In other words, the ratio of monomers in the compartment corresponds to the molar ratio of monomers (random distribution). The copolymer may have a linear or branched structure, but is preferably linear in nature. The copolymers are in particular random copolymers with a linear structure. However, the copolymer may also have an alternating or gradient structure.

本発明の共重合体は、少なくとも1つのモノマーM1及び少なくとも1つのモノマーM2ならびに任意に1つ以上のさらなるモノマーM3、M4及び/又はM5の共重合により、例えばS. Koltzenburg、M.Maskos,O.Nuyken(Springer-Verlag 2017)及びD. Braunらによる“Polymer Chemistry”、“Praktikum der Makromolekularen Stoffe”及びそこに引用されている文献に記載される、上記のエチレン性不飽和モノマーを共重合するための既知の方法と同様に調製することができる。本発明の共重合体は、エチレン性不飽和モノマーを共重合するための既知の方法と同様に、少なくとも1つのモノマーM1及び任意で1つ又は複数のさらなるモノマーM3、M4及び/又はM5の重合、続いてモノマーM1の重合単位の部分的な加水分解によって調製することもできる。それにより、重合モノマーM1の第一アミド基はカルボキシル基に変換される。部分的な加水分解は、変換の程度が共重合体の望ましいアニオン電荷密度に対応するように実行される。部分的な加水分解はここに記載されるように実施することができる。 The copolymers of the invention are prepared by copolymerization of at least one monomer M1 and at least one monomer M2 and optionally one or more further monomers M3, M4 and/or M5, for example according to S. Koltzenburg, M. Maskos, O. for copolymerizing the above ethylenically unsaturated monomers, as described in Nuyken (Springer-Verlag 2017) and D. Braun et al., "Polymer Chemistry", "Praktikum der Makromolekularen Stoffe" and the literature cited therein. can be prepared analogously to known methods of The copolymers of the invention are prepared by polymerization of at least one monomer M1 and optionally one or more further monomers M3, M4 and/or M5, analogously to known methods for copolymerizing ethylenically unsaturated monomers. , followed by partial hydrolysis of the polymerized units of monomer M1. The primary amide groups of polymerized monomer M1 are thereby converted to carboxyl groups. Partial hydrolysis is carried out such that the degree of conversion corresponds to the desired anionic charge density of the copolymer. Partial hydrolysis can be performed as described herein.

多くの場合、ここに記載の共重合体は、モノマーM1及びM2と、任意で1つ又は複数のさらなるモノマーM3、M4及び/又はM5のフリーラジカル水溶液共重合によって得られる。あるいは、ここに記載の共重合体は、少なくとも1つのモノマーM1及び任意で少なくとも1つのモノマーM2及び任意で1つ又は複数のさらなるモノマーM3、M4及び/又はM5のフリーラジカル水溶液重合と、それに続くモノマーM1の重合単位の部分的な加水分解によって得ることができる。 In many cases, the copolymers described here are obtained by free-radical aqueous copolymerization of monomers M1 and M2 and optionally one or more further monomers M3, M4 and/or M5. Alternatively, the copolymers described herein are prepared by free radical aqueous polymerization of at least one monomer M1 and optionally at least one monomer M2 and optionally one or more further monomers M3, M4 and/or M5 followed by It can be obtained by partial hydrolysis of polymerized units of monomer M1.

フリーラジカル重合という用語は、エチレン性不飽和モノマー、ここではアクリル酸及びC-Cのアルキルアクリレートの重合は、重合条件下でラジカルを形成する重合開始剤の存在下で熱分解又はレドックス反応により行われると理解される。溶液重合とは、共重合体を溶解することもできる溶媒中のモノマーの溶液が、フリーラジカル重合によって、すなわち重合開始剤の存在下で重合されることを意味する。 The term free-radical polymerization refers to the polymerization of ethylenically unsaturated monomers, here acrylic acid and C 1 -C 3 alkyl acrylates, in the presence of a polymerization initiator that forms radicals under the polymerization conditions by thermal decomposition or redox reaction. is understood to be performed by Solution polymerization means that a solution of the monomers in a solvent that can also dissolve the copolymer is polymerized by free radical polymerization, ie in the presence of a polymerization initiator.

溶液重合を行うのに適した溶媒には、水及び極性有機溶媒、ならびにそれらと水との混合物が含まれる。適切な極性有機溶媒は、水と少なくとも部分的に混和性であり、好ましくは20℃及び周囲圧力で少なくとも100g/L程度まで水と混和性であるものである。適切な有機溶媒には、これらに限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(=2-プロパノール)、n-ブタノール、sec-ブタノール(=2-ブタノール)又はイソブタノールなどのC-Cのアルカノール、ジメチルスルホキシド、酢酸エチルが含まれる。好ましい有機溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール又はイソブタノールなどのC-Cのアルカノール、好ましくはイソプロパノール又はsec-ブタノールから選択される。特に、溶液重合を行うための溶媒は、水及び水と少なくとも1つの極性有機溶媒の混合物、好ましくは水及び水と1つ以上のC-Cのアルカノールの混合物から選択される。特に、共重合体又はその前駆体を形成するモノマーのフリーラジカル重合に使用される溶媒は、溶媒の総量に基づいて、少なくとも50容量%、特に少なくとも70容量%を含む。 Suitable solvents for carrying out solution polymerizations include water and polar organic solvents, and mixtures thereof with water. Suitable polar organic solvents are those that are at least partially miscible with water, preferably to the extent of at least 100 g/L at 20° C. and ambient pressure. Suitable organic solvents include, but are not limited to, C 1 -C 4 solvents such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol (=2-propanol), n-butanol, sec-butanol (=2-butanol) or isobutanol. alkanols, dimethylsulfoxide, and ethyl acetate. Preferred organic solvents are selected from C 1 -C 4 alkanols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol or isobutanol, preferably isopropanol or sec-butanol. In particular, the solvent for carrying out the solution polymerization is selected from water and mixtures of water with at least one polar organic solvent, preferably water and mixtures of water with one or more C 1 -C 4 alkanols. In particular, the solvent used for the free-radical polymerization of the monomers forming the copolymer or its precursors comprises at least 50% by volume, especially at least 70% by volume, based on the total amount of solvent.

共重合体又はその前駆体を形成するモノマーの重合が溶液重合として行われる場合、重合反応におけるモノマーの濃度は変化し得る。特に、モノマーと溶媒の重量比は、1:20~1.2:1の範囲、特に1:10~1:1の範囲、とりわけ1:8~1:1.5の範囲である。 When the polymerization of the monomers forming the copolymer or its precursors is carried out as solution polymerization, the concentration of the monomers in the polymerization reaction may vary. In particular, the weight ratio of monomer to solvent is in the range from 1:20 to 1.2:1, especially in the range from 1:10 to 1:1, especially in the range from 1:8 to 1:1.5.

共重合体又はその前駆体を形成するモノマーの重合は、好ましくはフリーラジカル共重合であり、従って、フリーラジカル重合開始剤(フリーラジカル開始剤)によって引き起こされる。これらは原則として過酸化物又はアゾ化合物であり得る。もちろん、レドックス開始系も使用できる。 The polymerization of the monomers forming the copolymer or its precursor is preferably a free-radical copolymerization and is therefore induced by a free-radical polymerization initiator (free-radical initiator). These can in principle be peroxides or azo compounds. Of course, redox initiation systems can also be used.

適切な過酸化物は、原則として、過酸化水素又はペルオキソ二硫酸塩、例えば、ペルオキソ二硫酸のモノ又はジアルカリ金属又はアンモニウム塩、例えば、モノ及びジナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩、などの無機過酸化物、例えばペルオキシ二炭酸ジイソプロピル、ペルネオデカン酸t-アミル、ペルネオデカン酸t-ブチル、ペルピバリン酸t-ブチル、ペルピバリン酸t-アミル、過酸化ビス(2,4-ジクロロベンゾイル)、過酸化ジイソノナノイル、過酸化ジデカノイル、過酸化ジオクタノイル、過酸化ジラウロイル、過酸化ビス(2-メチルベンゾイル)、過酸化ジスクシノイル、過酸化ジアセチル、過酸化ジベンゾイル、過-2-エチルヘキサン酸t-ブチル、2-エチルヘキサン酸t-ブチル、過酸化ビス(4-クロロベンゾイル)、t-ブチルペルイソブチレート、t-ブチルパーマレエート、1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、t-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルペルイソノナノエート、t-ブチルペルアセテート、t-アミルペルベンゾエート、3-(t-ブチルペルオキシ)-3-フェニルフタリド又は過安息香酸t-ブチルなどのペルオキシ酸及びペルオキシ酸のエステル、1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン、2,2-ビス(t-ブチルペルオキシ)ブタン(ジ-t-ブチルペルオキシド)、2,2-ビス-10-(t-ブチルペルオキシ)プロパン、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルペルオキシ)ヘキサン、ジ(t-アミル)ペルオキシド、α,α'-ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、3,5-ビス(t-ブチルペルオキシ)-3,5-ジメチル-1,2-ジオキソラン、ジ(t-ブチル)ペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルペルオキシ)ヘキシン、3,3,6,6,9,9-ヘキサメチル-1,2,4,5-テトラオキサシクロノナン、p-メンタンヒドロペルオキシド、ピナンヒドロペルオキシドなどのアルキル及びシクロアルキルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジイソプロピルベンゼン、モノ-α-ヒドロペルオキシド又はクメンヒドロペルオキシドなどの芳香族ペルオキシドなどの有機過酸化物でよい。適切な過酸化物は、過酸化水素でもよい。 Suitable peroxides are in principle inorganic peroxides such as hydrogen peroxide or peroxodisulfates, for example mono- or dialkali metal or ammonium salts of peroxodisulfate, for example mono- and disodium, potassium or ammonium salts. substances such as diisopropyl peroxydicarbonate, t-amyl perneodecanoate, t-butyl perneodecanoate, t-butyl perpivalate, t-amyl perpivalate, bis(2,4-dichlorobenzoyl) peroxide, diisononanoyl peroxide, Didecanoyl peroxide, dioctanoyl peroxide, dilauroyl peroxide, bis(2-methylbenzoyl) peroxide, disuccinoyl peroxide, diacetyl peroxide, dibenzoyl peroxide, t-butyl per-2-ethylhexanoate, 2-ethylhexanoic acid t-butyl, bis(4-chlorobenzoyl) peroxide, t-butyl perisobutyrate, t-butyl permaleate, 1,1-bis(t-butylperoxy)cyclohexane, t-butylperoxyisopropyl carbonate, t - peroxyacids and esters of peroxyacids, such as butyl perisononanoate, t-butyl peracetate, t-amyl perbenzoate, 3-(t-butylperoxy)-3-phenylphthalide or t-butyl perbenzoate; 1,1-bis(t-butylperoxy)-3,5,5-trimethylcyclohexane, 2,2-bis(t-butylperoxy)butane (di-t-butylperoxide), 2,2-bis-10- (t-butylperoxy)propane, 2,5-dimethyl-2,5-bis(t-butylperoxy)hexane, di(t-amyl)peroxide, α,α'-bis(t-butylperoxyisopropyl)benzene, 3,5-bis(t-butylperoxy)-3,5-dimethyl-1,2-dioxolane, di(t-butyl)peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis(t-butylperoxy)hexyne , 3,3,6,6,9,9-hexamethyl-1,2,4,5-tetraoxacyclononane, p-menthane hydroperoxide, alkyl and cycloalkyl peroxides such as pinane hydroperoxide, dicumyl peroxide, diisopropyl It can be an organic peroxide such as an aromatic peroxide such as benzene, mono-α-hydroperoxide or cumene hydroperoxide. A suitable peroxide may be hydrogen peroxide.

典型的なアゾ開始剤は、例えば、4,4’-アゾビス-4-シアノ吉草酸(ACVA)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)(AIBN)、2,2’-アゾビス(2-メチルブタンニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、1,1’-アゾビス(シアノシクロヘキサン)、1,1'-アゾビス(N,N-ジメチルホルムアミド)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、1,1'-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’-アゾビス(イソブチルアミド)二水和物、2-フェニルアゾ-2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル、ジメチル2,2’-アゾビスイソブチレート、2-(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロパン)、2,2’-アゾビス(N,N’-ジメチレンイソブチルアミジン)、2,2’-アゾビス(N,N’-ジメチレンイソブチルアミジン)塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-メチル-N-[1,1-ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド)、アゾビス(2-アミドプロパン)二塩酸塩又は2,2’-アゾビス(2-メチル-N[1,1-ビス(ヒドロキシメチル)-2-ヒドロキシエチル]プロピオンアミド)である。 Typical azo initiators are, for example, 4,4′-azobis-4-cyanovaleric acid (ACVA), 2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2′-azobis ( 2-methylpropionitrile) (AIBN), 2,2′-azobis(2-methylbutanenitrile), 2,2′-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 1,1′-azobis(cyanocyclohexane ), 1,1′-azobis(N,N-dimethylformamide), 2,2′-azobis(2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile ), 2,2′-azobis(2,4,4-trimethylpentane), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis(2-methylbutyronitrile), 2,2′ -azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 1,1'-azobis(1-cyclohexanecarbonitrile), 2,2' -azobis(isobutyramide) dihydrate, 2-phenylazo-2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile, dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate, 2-(carbamoylazo)isobutyronitrile, 2,2′-azobis(2,4,4-trimethylpentane), 2,2′-azobis(2-methylpropane), 2,2′-azobis(N,N′-dimethyleneisobutylamidine), 2, 2'-azobis(N,N'-dimethyleneisobutylamidine) hydrochloride, 2,2'-azobis(2-amidinopropane), 2,2'-azobis(2-amidinopropane) hydrochloride, 2,2' -azobis(2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)ethyl]propionamide), azobis(2-amidopropane) dihydrochloride or 2,2′-azobis(2-methyl-N[1 , 1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl]propionamide).

典型的なレドックス開始剤は、例えば、過酸化水素、ペルオキソ二硫酸塩又は前述の過酸化物化合物などの酸化剤と還元剤の混合物である。使用できる対応する還元剤は、例えば、以下の低酸化状態の硫黄化合物である。亜硫酸アンモニウム及び亜硫酸アルカリなどのアルカリ金属亜硫酸塩、例えば亜硫酸カリウム及び/又はナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム及び亜硫酸水素アルカリ金属、例えば、亜硫酸水素カリウム及び/又はナトリウム、メタ重亜硫酸アンモニウム及びメタ重亜硫酸アルカリ金属、例えば、メタ重亜硫酸カリウム及び/又はナトリウム、ホルムアルデヒドスルホキシレート、例えば、ホルムアルデヒドスルホキシル酸カリウム及び/又はナトリウム、脂肪族スルフィン酸アンモニウム塩及びアルカリ金属塩、特にカリウム及び/又はナトリウム塩、及びアルカリ金属の硫化水素、例えば硫化水素カリウム及び/又はナトリウム、多価金属の塩、特にCo(II)塩及びFe(II)塩、例えば硫酸鉄(II)、硫酸鉄(II)アンモニウム又はリン酸鉄(II)だけでなく、ジヒドロキシマレイン酸、ベンゾイン及び/又はアスコルビン酸、及び還元糖、例えばソルボース、グルコース、フルクトース及び/又はジヒドロキシアセトンである。 Typical redox initiators are mixtures of oxidizing and reducing agents such as, for example, hydrogen peroxide, peroxodisulfates or the aforementioned peroxide compounds. Corresponding reducing agents that can be used are, for example, the following low oxidation state sulfur compounds: alkali metal sulfites such as ammonium sulfite and alkali metal sulfite, e.g. potassium and/or sodium sulfite, ammonium bisulfite and alkali metal bisulfite, such as potassium and/or sodium bisulfite, ammonium metabisulfite and alkali metal metabisulfite, For example, potassium and/or sodium metabisulfite, formaldehyde sulfoxylates, such as potassium and/or sodium formaldehyde sulfoxylate, aliphatic sulfinic acid ammonium salts and alkali metal salts, especially potassium and/or sodium salts, and alkali metal hydrogen sulfide, such as potassium and/or sodium hydrogen sulfide, salts of polyvalent metals, especially Co(II) salts and Fe(II) salts, such as iron(II) sulfate, iron(II) ammonium sulfate or iron phosphate ( II) as well as dihydroxymaleic acid, benzoin and/or ascorbic acid, and reducing sugars such as sorbose, glucose, fructose and/or dihydroxyacetone.

好ましくは、フリーラジカル重合開始剤は、無機過酸化物、特にペルオキソ二硫酸のモノ又はジアルカリ金属又はアンモニウム塩などのペルオキソ二硫酸塩を含む。特に、ラジカル重合開始剤は、酸化剤として無機過酸化物、特にペルオキソ二硫酸のモノ又はジアルカリ金属又はアンモニウム塩などのペルオキソ二硫酸塩を含むレドックス開始剤である。これらのレドックス開始剤において、還元剤は、亜硫酸カリウム及び/又はナトリウムなどの亜硫酸アルカリ金属、亜硫酸水素カリウム及び/又は亜硫酸水素ナトリウムなどの亜硫酸水素アルカリ金属、アルカリ金属メタ重亜硫酸塩、例えばカリウム及び/又はナトリウムメタ重亜硫酸塩、ホルムアルデヒドスルホキシレート、例えばカリウム及び/又はナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、脂肪族スルフィン酸のアルカリ金属塩、具体的にはカリウム及び/又はナトリウム塩、及びアルカリ金属硫化水素、例えば硫化水素カリウム及び/又はナトリウム、などの低酸化状態の硫黄化合物の群から選択されることが好ましい。これらのレドックス開始剤では、還元剤のモル量は酸化剤のモル量を超える。特に、還元剤と酸化剤のモル比は1.5:1~100:1の範囲、特に2:1~50:1の範囲である。 Preferably, the free-radical polymerization initiator comprises an inorganic peroxide, in particular a peroxodisulfate such as a mono- or dialkali metal or ammonium salt of peroxodisulfate. In particular, radical polymerization initiators are redox initiators which contain inorganic peroxides as oxidizing agents, in particular peroxodisulfates such as mono- or dialkali metal or ammonium salts of peroxodisulfate. In these redox initiators, the reducing agent is an alkali metal sulfite such as potassium and/or sodium sulfite, an alkali metal bisulfite such as potassium bisulfite and/or sodium bisulfite, an alkali metal metabisulfite such as potassium and/or sodium bisulfite. or sodium metabisulfite, formaldehyde sulfoxylates, e.g. potassium and/or sodium formaldehyde sulfoxylate, alkali metal salts of aliphatic sulfinic acids, in particular potassium and/or sodium salts, and alkali metal hydrogen sulfides, e.g. It is preferably selected from the group of low oxidation state sulfur compounds such as potassium and/or sodium hydrogen sulfide. In these redox initiators, the molar amount of reducing agent exceeds the molar amount of oxidizing agent. In particular, the molar ratio of reducing agent to oxidizing agent is in the range from 1.5:1 to 100:1, especially in the range from 2:1 to 50:1.

共重合体の分子量は、重合されるべき単量体に対して適切なフリーラジカル重合開始剤の相対量を選択することにより調整することができる。経験則として、フリーラジカル重合開始剤の相対量を増加させると分子量が減少し、フリーラジカル重合開始剤の相対量を減少させると分子量が増加する。フリーラジカル重合開始剤がレドックス開始剤から選択される場合、還元剤の酸化剤に対するモル比の増加は同様に分子量の減少をもたらし、逆もまた同様である。典型的には、フリーラジカル重合開始剤の量は、共重合されるモノマー1mol当たり0.02~20mmol、特に0.5~5.0mmolの範囲である。レドックス開始剤の場合、これらの範囲は酸化剤を指す。 The molecular weight of the copolymer can be adjusted by choosing the appropriate relative amount of free radical polymerization initiator to the monomers to be polymerized. As a rule of thumb, increasing the relative amount of free radical polymerization initiator decreases molecular weight, and decreasing the relative amount of free radical polymerization initiator increases molecular weight. When the free-radical polymerization initiator is selected from redox initiators, increasing the molar ratio of reducing agent to oxidizing agent will likewise lead to a decrease in molecular weight and vice versa. Typically, the amount of free radical polymerization initiator is in the range 0.02 to 20 mmol, especially 0.5 to 5.0 mmol per mol of monomer to be copolymerized. For redox initiators, these ranges refer to oxidizing agents.

共重合体又はその前駆体を形成するモノマーの重合は、通常25~150℃の範囲の温度で行われる。使用される温度は、しばしば40~120℃の範囲、特に50~110℃の範囲、とりわけ60~90℃の範囲である。 The polymerization of the monomers forming the copolymer or its precursors is usually carried out at temperatures in the range of 25-150°C. The temperatures used are often in the range 40-120°C, especially in the range 50-110°C, especially in the range 60-90°C.

共重合体又はその前駆体を形成するモノマーの重合は、1気圧(大気圧)未満、等しい、又はそれ以上の圧力で行うことができるため、重合温度は100℃を超え、最大150℃でもよい。モノマーの重合は、通常、周囲圧力で実施されるが、高圧下で実施することもできる。この場合、圧力は1.1~15bar(絶対)又はそれ以上の値をとることがある。しばしば、本発明のフリーラジカル重合は、例えば不活性ガス雰囲気下、例えば窒素又はアルゴン下で、酸素を排除して周囲圧力(約1気圧)で行われる。 Polymerization of the monomers forming the copolymer or its precursors can be carried out at pressures of less than, equal to or greater than 1 atmosphere (atmospheric pressure), so that the polymerization temperature is greater than 100°C and may be up to 150°C. . Polymerization of the monomers is usually carried out at ambient pressure, but can also be carried out under elevated pressure. In this case the pressure may take values between 1.1 and 15 bar (absolute) or even more. Frequently, the free radical polymerizations of the present invention are carried out at ambient pressure (about 1 atmosphere) with the exclusion of oxygen, for example under an inert gas atmosphere, such as nitrogen or argon.

共重合体又はその前駆体を形成するモノマーの重合は、例えば、バッチ又はセミバッチ手順又は連続手順によって行われる。バッチ手順では、重合されるモノマー及び任意に重合手順で使用される溶媒が反応容器に投入され、重合開始剤の大部分又は全量が重合反応の過程で反応容器に添加される。セミバッチ手順では、フリーラジカル重合開始剤及び溶媒の総量の少なくとも一部、及び任意でモノマーの少量を反応容器に投入し、重合反応の過程で重合するモノマーの大部分が反応容器に添加される。連続プロセスでは、モノマー、重合開始剤及び溶媒を反応容器に連続的に添加され、得られた共重合体は重合容器から連続的に排出される。好ましくは、共重合体又はその前駆体を形成するモノマーの重合は、セミバッチ手順で実施される。特に、重合されるモノマーの少なくとも90%が、重合反応の過程で反応容器に添加される。 Polymerization of the monomers to form the copolymer or its precursors is carried out, for example, by batch or semi-batch procedures or continuous procedures. In a batch procedure, the monomers to be polymerized and optionally the solvent used in the polymerization procedure are charged to a reaction vessel and most or all of the polymerization initiator is added to the reaction vessel during the course of the polymerization reaction. In a semi-batch procedure, at least a portion of the total amount of free-radical polymerization initiator and solvent, and optionally a small amount of monomer, are charged to the reaction vessel, and the majority of the monomer that will polymerize during the course of the polymerization reaction is added to the reaction vessel. In a continuous process, monomers, polymerization initiator and solvent are continuously added to the reaction vessel and the resulting copolymer is continuously discharged from the polymerization vessel. Preferably, the polymerization of the monomers forming the copolymer or its precursors is carried out in a semi-batch procedure. In particular, at least 90% of the monomers to be polymerized are added to the reaction vessel during the course of the polymerization reaction.

共重合体又はその前駆体を形成するモノマーの重合は、残留モノマーが除去されるステップ、即ち、蒸留などの物理的手段、又は、強制ラジカル重合、例えば重合されるモノマーの少なくとも90%が反応した後に重合反応に添加される第2のフリーラジカル重合開始剤を使用する化学的手段を含んでもよい。好ましくは、第2のフリーラジカル重合開始剤は、ヒドロペルオキシド又は過硫酸塩である。 Polymerization of the monomers to form the copolymer or its precursors can be carried out in a step in which residual monomers are removed, i.e. physical means such as distillation, or forced radical polymerization, e.g. at least 90% of the monomers to be polymerized have reacted. Chemical means using a second free-radical polymerization initiator that is later added to the polymerization reaction may also be included. Preferably, the second free radical polymerization initiator is a hydroperoxide or persulfate.

重合反応で重合されるモノマーがモノマーM2を含まない場合、通常、モノマーM2の重合単位を含まない又はその不十分な量のみの前駆体ポリマーが得られる。これらのポリマーは、次いで、重合されたモノマーM1のカルボキシルアミド基のカルボキシル基又はカルボキシレート基への部分的な変換を達成するために、部分的な加水分解を受ける。部分的な加水分解は、当業者に知られている様々な方法によって実施することができる。通常、部分的な加水分解は、ポリマーを水に溶解し、pHを酸性又はアルカリ性の条件に調整することにより実行される。これには、加水分解速度を上げるためにポリマー溶液を加熱することが含まれる。酸性加水分解は、塩酸又は硫酸などの強酸の存在下で行うことが好ましい。酸の量は、初期pH値がpH4からpH-1の範囲、特にpH2からpH0の範囲になるように選択することが好ましい。あるいは、好ましくは、pH8からpH14の範囲、特にpH9からpH12の範囲のアルカリ環境で部分的な加水分解を行うことができる。その後、pHは、アルカリ金属水酸化物などの強塩基の添加により調整される。ポリマー水溶液の加水分解に必要な温度は、室温(20℃)又はそれ以下でさえあり得る。室温での部分的な加水分解は、製品の成熟段階の延長と見なされる場合があり、数日、数週間、又は1か月続くことがあります。目的の特性が得られたら、pHは中性、例えばpH5~8の範囲に調整される。好ましくは、加水分解は、20~180℃、特に好ましくは30~100℃の温度で実施される。変換の程度は、温度、反応媒体のpH、及び反応時間に依存する。当業者は、所望の程度の変換を達成するために部分的な加水分解を実施するための条件を慣例的に見つけるであろう。 If the monomers polymerized in the polymerization reaction do not contain monomer M2, a precursor polymer is usually obtained which contains no or only an insufficient amount of polymerized units of monomer M2. These polymers then undergo partial hydrolysis to achieve partial conversion of the carboxylamide groups of polymerized monomer M1 to carboxyl or carboxylate groups. Partial hydrolysis can be performed by various methods known to those skilled in the art. Partial hydrolysis is usually carried out by dissolving the polymer in water and adjusting the pH to acidic or alkaline conditions. This includes heating the polymer solution to increase the hydrolysis rate. Acidic hydrolysis is preferably carried out in the presence of a strong acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid. The amount of acid is preferably chosen such that the initial pH value is in the range from pH 4 to pH-1, in particular from pH 2 to pH 0. Alternatively, partial hydrolysis can be carried out in an alkaline environment, preferably in the range pH 8 to pH 14, especially in the range pH 9 to pH 12. The pH is then adjusted by the addition of strong bases such as alkali metal hydroxides. The temperature required for hydrolysis of the aqueous polymer solution can be room temperature (20° C.) or even below. Partial hydrolysis at room temperature may be considered an extended maturation stage of the product and may last for days, weeks or months. Once the desired properties are obtained, the pH is adjusted to neutrality, eg pH 5-8. Preferably, the hydrolysis is carried out at a temperature of 20-180°C, particularly preferably 30-100°C. The degree of conversion depends on temperature, pH of the reaction medium and reaction time. Those skilled in the art will routinely find conditions for carrying out the partial hydrolysis to achieve the desired degree of conversion.

モノマーの重合が水又は水を含む溶媒中で行われる場合、部分的な加水分解も重合条件下で起こり得る。しかし、重合されるモノマーがモノマーM2を含まない場合、重合中に形成されるカルボキシル基の量は通常、上記範囲のアニオン電荷密度を達成するのに十分ではない。モノマーM1及びモノマーM2の重合単位をすでに含む共重合体を部分的な加水分解にかけることも可能である。例えば、モノマーM1とモノマーM21の重合単位を含む共重合体は、モノマーM1、モノマーM21及びモノマーM22の重合単位を含む共重合体を生成するために、部分的な加水分解に供する。 Partial hydrolysis may also occur under the polymerization conditions if the polymerization of the monomers is carried out in water or a solvent containing water. However, when the monomers to be polymerized do not contain monomer M2, the amount of carboxyl groups formed during polymerization is usually not sufficient to achieve anionic charge densities in the above ranges. It is also possible to subject a copolymer already containing polymerized units of monomers M1 and M2 to partial hydrolysis. For example, a copolymer containing polymerized units of monomer M1 and monomer M21 is subjected to partial hydrolysis to produce a copolymer containing polymerized units of monomer M1, monomer M21 and monomer M22.

共重合体は、典型的には、得られた重合混合物又は部分的な加水分解で得られた反応混合物から、例えば沈殿又は蒸留といった比較的慣習的な方法で分離される。しかしながら、特に溶媒が水であるか水を含有する場合には、重合反応又はその後の部分的な加水分解により得られたコポリマーの溶液を使用することも可能であり、又は好ましくもある。しばしば、そのような溶液中の共重合体の濃度は、溶液の総重量に基づいて、10~50重量%の範囲、特に15~40重量%の範囲である。 The copolymer is typically separated from the resulting polymerization mixture or the reaction mixture resulting from partial hydrolysis by relatively conventional methods such as precipitation or distillation. However, it is also possible or preferred to use a solution of the copolymer obtained by the polymerization reaction or subsequent partial hydrolysis, especially when the solvent is or contains water. Often the concentration of the copolymer in such solutions is in the range 10-50% by weight, especially in the range 15-40% by weight, based on the total weight of the solution.

本発明のコポリマーは、含水系、特に水処理装置、特にアンチモン及び硫化物含有水との永続的に接触しており、従って、硫化アンチモン含有スケール、特にスチブナイト含有スケールが形成されるリスクが高い水処理装置における硫化物含有スケール、特にスチブナイト含有スケールの硫化砒素(As)含有スケールについてもその形成を低減又は抑制するのに特に有用である。 The copolymers of the present invention are in permanent contact with water-containing systems, especially water treatment equipment, especially antimony- and sulfide-containing waters, and therefore have a high risk of forming antimony sulfide-containing scale, especially stibnite-containing scale. It is also particularly useful in reducing or inhibiting the formation of arsenic sulfide (As 2 S 3 )-containing scale, particularly stibnite-containing scale, in process equipment.

従って、本発明は、含水システムに含まれる水へのここに定義される共重合体の添加を含む含水系における硫化物含有スケール、特にスチブナイト含有スケールの形成を低減又は抑制する方法にも関する。
本発明はまた、含水システムに含まれる水へのここに定義される共重合体の添加を含む含水系における硫化砒素含有スケールの形成を低減又は抑制する方法に関する。
Accordingly, the present invention also relates to a method of reducing or inhibiting the formation of sulfide-containing scale, particularly stibnite-containing scale, in a hydrous system comprising the addition of a copolymer as defined herein to the water contained in the hydrous system.
The present invention also relates to a method of reducing or inhibiting the formation of arsenic sulfide-containing scale in a hydrous system comprising adding a copolymer as defined herein to water contained in the hydrous system.

上記のように、硫化物含有スケールのリスクは、いずれの含水システム、特に硫化物を含む含水システム、特にアンチモン及び/又は硫化砒素と硫化物の両方を含む含水システム、後者はスチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成が起こり易いので、存在する。 As noted above, the risk of sulfide-containing scale is associated with any water-containing system, particularly those containing sulfides, particularly those containing both antimony and/or arsenic sulfide and sulfides, the latter of which is stibnite-containing scale and/or Or it is present because the formation of arsenic sulfide-containing scale is likely to occur.

硫化アンチモン(III)の溶解度はpHの低下及び温度の低下とともに低下するため、例えば22℃で測定した場合、含水システムの水が最大でpH9の場合、特に最大pH8.5で、例えば4からpH9の範囲、又はpH5からpH8.5の範囲内、及び/又は水系の温度でせいぜい120℃以下の水の温度、例えば40~120℃の範囲で、少なくとも40Kの温度低下が発生する可能性がある場合、スチブナイトを含むスケールが形成される特定のリスクが存在する。従って、本発明の特定の実施形態は、以下の条件の少なくとも1つが満たされる本発明の使用及び方法に関する。
-処理される水が、アンチモンイオンと硫化物、特に元素アンチモンとして計算された少なくとも1ppmのアンチモン濃度と、元素硫黄として計算された少なくとも1ppmの硫化物イオン濃度を含む。
-含水システムは、22℃で測定したpHで最大でpH9、特に最大でpH8.5、例えばpH4~pH9の範囲、又はpH5~pH8.5の範囲で運転される。
-含水システムにおいて含有される水の温度が、最大で120℃、特に40~120℃の範囲になるか、なり易い。
-少なくとも40Kの温度低下が起こるか、起こり易い。
Since the solubility of antimony(III) sulfide decreases with decreasing pH and decreasing temperature, e.g. when measured at 22° C., the water in a hydrous system has a pH of up to 9, especially up to a pH of 8.5, e.g. or in the range of pH 5 to pH 8.5 and/or in the temperature of the water system no more than 120°C, for example in the range of 40-120°C, a temperature drop of at least 40K can occur. In some cases, there is a certain risk of formation of scale containing stibnite. Accordingly, certain embodiments of the invention relate to uses and methods of the invention in which at least one of the following conditions is met.
- the water to be treated contains antimony ions and sulfides, in particular an antimony concentration of at least 1 ppm calculated as elemental antimony and a sulfide ion concentration of at least 1 ppm calculated as elemental sulfur.
- the hydrous system is operated at a pH of up to 9, especially up to pH 8.5, measured at 22°C, eg in the range from pH 4 to pH 9, or in the range from pH 5 to pH 8.5.
- The temperature of the water contained in the hydrous system is or tends to be up to 120°C, especially in the range of 40-120°C.
- A temperature drop of at least 40K occurs or is likely to occur.

本発明の共重合体の使用及び方法は、特定の含水システムに限定されず、従って、硫化物含有スケールの形成、特にスチブナイト含有スケール又は硫化砒素含有スケールが起こり易いどのような含水システムでも使用することができる。 The use and method of the copolymers of the present invention are not limited to any particular hydrous system, and therefore may be used in any hydrous system in which the formation of sulfide-containing scale, particularly stibnite-containing scale or arsenic sulfide-containing scale, is prone to occur. be able to.

硫化物含有スケール、特にスチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成に有利な条件は、通常、乾式蒸気ステーション、フラッシュ蒸気ステーション、バイナリサイクルステーションなどの地熱発電所の高塩濃度水循環水系で満たされる。しかし、スチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成の問題は、水がアンチモン塩及び/又は砒素塩と硫化物を含み、スチブナイト及び硫化砒素の形成に有利な条件下で運転される他の含水系でも発生する可能性がある。スチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成が生じる可能性があるさらなる含水システムの例は、フラッキングプロセスで使用される含水システムである。 Conditions favorable to the formation of sulfide-containing scale, in particular stibnite-containing scale and/or arsenic sulfide-containing scale, are usually met in the hypersalinized water circulation systems of geothermal power plants such as dry steam stations, flash steam stations, binary cycle stations, etc. be However, the problem of the formation of stibnite-containing scale and/or arsenic sulfide-containing scale arises from the fact that other It can also occur in hydrous systems. A further example of a hydrous system in which stibnite-containing scale and/or arsenic sulfide-containing scale formation may occur is a hydrous system used in a fracking process.

従って、本発明の実施形態の特定の群は、乾燥蒸気ステーション、フラッシュ蒸気ステーション、バイナリサイクルステーションなどの地熱発電所の高塩濃度水循環水系に含まれる高塩濃度水循環水系に共重合体が添加される、ここに記載の使用及び方法に関する。地熱発電所の高塩濃度水循環水系には、井戸、蒸気管、凝縮器、分離器、熱交換器、ポンプ、ノズル、チューブなど、スケール形成が発生する可能性のあるさまざまな部分が含まれる場合がある。スケール形成、特にスチブナイト形成は、特に高塩濃度水から熱が除去される高塩濃度水循環水系、特に熱交換器や凝縮器などのこれらの地上部品、さらには、ノズル、ポンプ、チューブなど、高塩濃度水が冷却されるその他の地上部で発生する可能性が高い。 Accordingly, a particular group of embodiments of the present invention are those in which the copolymer is added to the salinity water circulation system contained in the salinity water circulation system of a geothermal power plant such as a dry steam station, a flash steam station, a binary cycle station, etc. to the uses and methods described herein. Geothermal power plant high-salinity water circulation systems include various parts where scale formation can occur, such as wells, steam pipes, condensers, separators, heat exchangers, pumps, nozzles, tubes, etc. There is Scale formation, in particular stibnite formation, is particularly prevalent in high-salinity water circulation systems where heat is removed from the high-salinity water, especially those above-ground components such as heat exchangers and condensers, as well as nozzles, pumps, tubes, etc. It is likely to occur in other above-ground parts where saline water is cooled.

硫化物含有スケール、特にスチブナイト含有スケール及び/又は硫化砒素含有スケールの形成を効果的に低減又は抑制するために、共重合体は、通常、水中の共重合体の濃度が少なくとも1g/m、特に少なくとも2g/m、例えば1~100g/mの範囲、又は2~50g/mの範囲となるように含水系の水に添加される。 In order to effectively reduce or inhibit the formation of sulfide-containing scale, particularly stibnite-containing scale and/or arsenic sulfide-containing scale, the copolymer is generally used at a concentration of at least 1 g/m 3 of copolymer in water, In particular, it is added to the water of the hydrous system in an amount of at least 2 g/m 3 , for example in the range of 1-100 g/m 3 , or in the range of 2-50 g/m 3 .

共重合体はそのままで水に添加されてもよいが、好ましくは水性組成物として添加される。しばしば、このような水性組成物中の共重合体の濃度は、組成物の総重量に基づいて、1~40重量%の範囲、特に5~30重量%の範囲である。水性組成物は、従来このような組成物に使用される腐食抑制剤、殺生物剤、界面活性剤、ガスハイドレート抑制剤、硫化水素スカベンジャー、不活性蛍光トレーサー、及びさらなるスケーリング防止剤などのさらなる添加剤を含み得る。 The copolymer may be added to water as such, but is preferably added as an aqueous composition. Frequently, the concentration of copolymer in such aqueous compositions is in the range 1-40% by weight, especially in the range 5-30% by weight, based on the total weight of the composition. The aqueous compositions contain additional additives such as corrosion inhibitors, biocides, surfactants, gas hydrate inhibitors, hydrogen sulfide scavengers, inert fluorescent tracers, and additional antiscaling agents conventionally used in such compositions. It may contain additives.

共重合体は、含水システムの任意の箇所、特に硫化物含有スケールの形成が起こりそうな箇所、又はこの箇所の上流で、水に添加されてもよい。同様に、地熱発電所では、地熱発電所の高塩濃度水循環水系内の任意の箇所で共重合体を高塩濃度水に添加してもよい。ただし、スケーリングが発生する可能性が高い箇所の上流の箇所、例えば熱交換器の上流で高塩濃度水に組成物を添加することが好ましい。 The copolymer may be added to the water at any point in the water-containing system, particularly where sulfide-containing scale formation is likely to occur, or upstream of this point. Similarly, in a geothermal power plant, the copolymer may be added to the salinity water at any point within the geothermal power plant's salinity water circulation system. However, it is preferable to add the composition to the high salt water at a point upstream of where scaling is likely to occur, eg, upstream of the heat exchanger.

ここで定義される共重合体は、含水システム、特に地熱発電所の高塩濃度水循環水系でスケールの形成を低減又は抑制するために一般的に使用されるスケール防止剤と適合性がある。従って、ここで定義される共重合体は、シリケート、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム又は硫酸バリウムに基づくスケールなどの一般的なスケールの形成を低減又は抑制するために従来使用されるさらなるスケーリング防止剤と組み合わせて使用することができる。これらのスケール防止剤には、スケール防止剤、すなわち、不溶性スケールの形成を阻害する化合物及びスケール分散剤、すなわち、水処理ユニットで形成される可能性のある不溶性無機材料の分散を助けるスケール防止剤が含まれる。 The copolymers defined herein are compatible with antiscaling agents commonly used to reduce or inhibit scale formation in hydrous systems, particularly high-salinity water circulation systems of geothermal power plants. Thus, the copolymers defined herein are further antiscaling agents conventionally used to reduce or inhibit the formation of common scales such as scale based on silicates, calcium carbonate, calcium phosphate, calcium sulfate or barium sulfate. can be used in combination with These scale inhibitors include scale inhibitors, i.e., compounds that inhibit the formation of insoluble scale and scale dispersants, i.e., scale inhibitors, i.e., scale inhibitors that help disperse insoluble inorganic materials that may form in water treatment units. is included.

一般的なスケールの形成を低減又は阻害するために通常使用されるこのようなスケーリング防止添加剤の例示は、ATMP(アミノトリス(メチレンホスホン酸))、PBTC(ホスホノブタントリカルボン酸)、DTPMP(ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸))、HEBP((1-ヒドロキシエチリデン)ビスホスホン酸)などのホスホネート、ポリアクリル酸、アクリル酸とAMPSの共重合体、アクリル酸とAMPSとtert-ブチルアクリルアミドの三元共重合体、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、無水マレイン酸の加水分解共重合体と三元共重合体及びこれらの酸の塩を含む。 Examples of such antiscaling additives commonly used to reduce or inhibit the formation of common scale are ATMP (aminotris(methylene phosphonic acid)), PBTC (phosphonobutane tricarboxylic acid), DTPMP ( diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid)), phosphonates such as HEBP ((1-hydroxyethylidene)bisphosphonic acid), polyacrylic acid, copolymers of acrylic acid and AMPS, ternary copolymers of acrylic acid, AMPS and tert-butylacrylamide Polymers, polymethacrylic acid, polymaleic acid, hydrolyzed copolymers and terpolymers of maleic anhydride, and salts of these acids.

本発明の共重合体の使用は、スポンジボール洗浄又はウォータージェットの注入による洗浄などの従来の機械的洗浄と組み合わせてもよい。 The use of the copolymers of the present invention may be combined with conventional mechanical cleaning such as sponge ball cleaning or water jet injection cleaning.

I.略語:
AA アクリル酸
AM アクリルアミド
AMPS-Na 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩
APTAC 3-アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド
ATMP アミノトリス(メチレンホスホン酸)
b.w. 重量で
DI水 脱イオン水
DTPMP ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)
GPC ゲル浸透クロマトグラフィー
HEBP (1-ヒドロキシエチリデン)ビスホスホン酸
Mw 重量平均分子量
Mn 数平均分子量
MAA メタクリル酸
MAM メタクリルアミド
MEHQ 4-メトキシフェノール
NaBS 亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO
NaPS 過硫酸ナトリウム(Na
PBTC ホスホノブタントリカルボン酸
PP ポリプロピレン
PTFE ポリ(テトラフルオロエテン)
rpm 毎分回転数
I. Abbreviations:
AA acrylic acid AM acrylamide AMPS-Na sodium salt of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid APTAC 3-acrylamidopropyltrimethylammonium chloride ATMP aminotris (methylene phosphonic acid)
b. w. by weight DI water Deionized water DTPMP Diethylenetriamine penta(methylene phosphonic acid)
GPC gel permeation chromatography HEBP (1-hydroxyethylidene)bisphosphonic acid Mw weight average molecular weight Mn number average molecular weight MAA methacrylic acid MAM methacrylamide MEHQ 4-methoxyphenol NaBS sodium bisulfite (NaHSO 3 )
NaPS sodium persulfate ( Na2S2O8 )
PBTC Phosphonobutane tricarboxylic acid PP Polypropylene PTFE Poly(tetrafluoroethene)
rpm revolutions per minute

II.ポリマー分析:
1)GPC:
GPCは、PSSセキュリティ脱ガス装置と35℃に調整されたカラムオーブン、及び屈折率を測定する検出システムを備えたAgilent 1200erシリーズを使用して実行された。使用されたカラム(流れの方向):
1.PSS Suprema Guardカラム
2.PSS Suprema 3000A
3.PSS Suprema 100A
流速は1ml/minであった。
II. Polymer analysis:
1) GPC:
GPC was performed using an Agilent 1200er series equipped with a PSS security degasser and a column oven adjusted to 35° C. and a detection system that measures refractive index. Column used (direction of flow):
1. PSS Suprema Guard column 2 . PSS Suprema 3000A
3. PSS Suprema 100A
The flow rate was 1 ml/min.

溶離液として、0.1 M NaNO及び0.01 M NaHPO/NaHPOバッファーでpH7に調整した超純水(Merck Millipore)が使用された。使用前に、溶離液は0.45μm酢酸セルロースフィルター膜でろ過された。 As eluent, ultrapure water (Merck Millipore) adjusted to pH 7 with 0.1 M NaNO 3 and 0.01 M NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 buffers was used. Before use, the eluent was filtered through a 0.45 μm cellulose acetate filter membrane.

ポリマーサンプルは脱イオン水で1/10の比率で希釈され、10%水酸化ナトリウム溶液の添加でpH7に調整された。 Polymer samples were diluted with deionized water at a ratio of 1/10 and adjusted to pH 7 by addition of 10% sodium hydroxide solution.

サンプルは内部標準エチレングリコールを含む溶離液で3~5g/Lのポリマー濃度になるように希釈された。サンプルは、測定前に0.45μm酢酸セルロース(又は親水化PTFE)シリンジフィルターでろ過された。 Samples were diluted with an eluent containing the internal standard ethylene glycol to give a polymer concentration of 3-5 g/L. Samples were filtered with a 0.45 μm cellulose acetate (or hydrophilized PTFE) syringe filter prior to measurement.

キャリブレーションには、ダルトンで以下のピーク分子量のPSS(Polymer Standard Service GmbH Germany)の狭分散ポリ(メチルアクリル酸)ナトリウム塩標準が使用された。
1.1310
2.3480
3.8210
4.34900
5.72900
6.163000
7.326000
8.549000
(すべての分子量は、ポリ(メタクリル酸)のナトリウム塩を示す。)
Narrow disperse poly(methylacrylic acid) sodium salt standards from PSS (Polymer Standard Service GmbH Germany) with the following peak molecular weights in Daltons were used for calibration.
1.1310
2.3480
3.8210
4.34900
5.72900
6.163000
7.326000
8.549000
(All molecular weights refer to the sodium salt of poly(methacrylic acid).)

キャリブレーションのために、PSS(Polymer Standard Service GmbH Germany)のWin GPC UniChromソフトウェアを使用し、屈折率強度ピークの保持量に関して、分散標準のGPC曲線が分析された。キャリブレーション相関曲線は、多項式近似(多項式3)によって作成された。 For calibration, the Win GPC UniChrom software from PSS (Polymer Standard Service GmbH Germany) was used to analyze the GPC curve of the dispersive standard for retention of the refractive index intensity peak. A calibration correlation curve was generated by polynomial fitting (polynomial 3).

2)粘度:
ポリマー溶液の粘度は、スピンドル61又は62を備えたBrookfieldデジタル粘度計(Brookfield Engineering Laboratories,Inc.)を使用して60rpmの回転速度で20℃±0.5℃で測定された。
2) Viscosity:
The viscosity of the polymer solution was measured at 20° C.±0.5° C. using a Brookfield digital viscometer (Brookfield Engineering Laboratories, Inc.) equipped with spindle 61 or 62 at a rotation speed of 60 rpm.

3)pH測定:
pHは、WTW緩衝液で校正されたWTW 3210pHメーター(WTW Germany)に接続されたMettler Toledo In lab定型pH電極を使用して、20℃±0.5℃で直接測定することにより測定された。
3) pH measurement:
pH was measured by direct measurement at 20°C ± 0.5°C using a Mettler Toledo In lab constant pH electrode connected to a WTW 3210 pH meter (WTW Germany) calibrated with WTW buffer.

4)電荷密度の測定:
4.1.カルボキシル基の量の測定
カルボキシル/カルボキシレート基の量は、塩酸で酸性化したサンプルの0.1N NaOH溶液による逆滴定によって測定された。
4) Measurement of charge density:
4.1. Determination of the amount of carboxyl groups The amount of carboxyl/carboxylate groups was determined by back titration with 0.1N NaOH solution of samples acidified with hydrochloric acid.

典型的に、2gの15%b.w.ポリマー溶液を150mlビーカーに量り入れた。55mlのDI水と150~200μlの16%b.w.の塩酸水溶液を添加後、0.1 NaOHで滴定する前に5分間攪拌することでサンプルを均質化した。pH電極(Mettler Toledo DG115-SC複合ガラスpH電極)を装備したMethrom Ti-Touch 916を使用して、自動滴定を実施した。
サンプルの組成に応じて、2~3個の等価点が観察される。
Typically 15% b.i.d. of 2 g. w. The polymer solution was weighed into a 150ml beaker. 55 ml of DI water and 150-200 μl of 16%b. w. of aqueous hydrochloric acid was added, the sample was homogenized by stirring for 5 minutes before titrating with 0.1 NaOH. Automated titrations were performed using a Methrom Ti-Touch 916 equipped with a pH electrode (Mettler Toledo DG115-SC composite glass pH electrode).
Two to three equivalence points are observed, depending on the composition of the sample.

約+130から+210mVの電圧で発生する最初の等価点(EP1)は、強鉱酸緩衝領域の終了(例:HCl/NaCl)及びカルボン酸/カルボン酸塩緩衝領域の開始(-COOH/-COONa)を表す。0~-70mVの電圧で発生する2番目の等価点(EP2)は、カルボン酸/カルボン酸塩緩衝領域の終了を表す。従って、等価点2と1の差は、サンプルのカルボン酸塩濃度の計算に使用できる。アミド基の部分的な加水分解を受けたサンプルの場合、このステップで形成されたアンモニア/アンモニウムの存在に対応できる3番目の等価点が観察される。 The first equivalence point (EP1), which occurs at voltages of about +130 to +210 mV, marks the end of the strong mineral acid buffer region (e.g. HCl/NaCl) and the beginning of the carboxylic acid/carboxylate buffer region (-COOH/-COONa). represents The second equivalence point (EP2), occurring at voltages between 0 and -70 mV, represents the end of the carboxylic acid/carboxylate buffer region. Therefore, the difference between equivalent points 2 and 1 can be used to calculate the carboxylate concentration of the sample. For samples that have undergone partial hydrolysis of the amide groups, a third equivalence point is observed that can correspond to the presence of ammonia/ammonium formed in this step.

4.2共重合体の総電荷量の測定
ポリマーの総正味電荷は、コロイド電荷滴定によって測定された。このため、ポリマー溶液を反対電荷の0.001N-高分子電解質滴定液(カチオン滴定液)、ここではPolyDadmacでゼロ電荷点まで滴定しながら、電流電位が検出された。
4.2 Determination of Copolymer Total Charge The total net charge of the polymer was determined by colloidal charge titration. Thus, the current potential was detected while the polymer solution was titrated with an oppositely charged 0.001 N-polyelectrolyte titrant (cationic titrant), here PolyDadmac, to the point of zero charge.

設備は、自動投与/滴定ユニット(Mettler DL 21)を装備したMutekPCD-02粒子電荷検出器からなる。 The equipment consists of a Mutek PCD-02 particle charge detector equipped with an automatic dosing/titration unit (Mettler DL 21).

すべてのポリマーサンプルは事前にpH7.5~8.0に調整され、0.1%溶液が調製された。それぞれの溶液1mlがPTFE測定セルに入れられ、計器の金電極を完全に覆うために、DI水で10mlにし、溶液は終点(電流電位0mV)に達するまで、0.001N Poly-Dadmac溶液で滴定された。 All polymer samples were pre-adjusted to pH 7.5-8.0 and 0.1% solutions were prepared. 1 ml of each solution was placed in a PTFE measuring cell, made up to 10 ml with DI water to completely cover the gold electrode of the instrument, and the solution was titrated with 0.001 N Poly-Dadmac solution until the endpoint (0 mV current potential) was reached. was done.

III.市販の共重合体
従来のスケール防止剤として有用な市販の共重合体:
ポリマーV1:アクリル酸とAMPSの遊離酸型の分子量Mw4500gの共重合体の43%b.w.水溶液(Acumer(登録商標)2000)
ポリマーV2:5000~7000g/molの分子量Mwの、アクリル酸、AMPS及びN-tert-ブチルアクリルアミドのターポリマーの45%b.w.水溶液(Acumer(登録商標)5000)
ポリマーV3:pH8のポリ(アクリル酸ナトリウム)ホモポリマー(ナトリウム塩として800000-100000g/molのMw)の31%b.w.水溶液(Flosperse(登録商標)AZ-10)
III. Commercially available copolymers Commercially available copolymers useful as conventional scale inhibitors:
Polymer V1: 43% of a copolymer of free acid form of acrylic acid and AMPS with a molecular weight Mw of 4500 g b. w. Aqueous solution (Acumer® 2000)
Polymer V2: 45% of a terpolymer of acrylic acid, AMPS and N-tert-butylacrylamide with a molecular weight Mw of 5000-7000 g/molb. w. Aqueous solution (Acumer® 5000)
Polymer V3: 31% of poly(sodium acrylate) homopolymer at pH 8 (Mw of 800,000-100,000 g/mol as sodium salt)b. w. Aqueous solution (Flosperse® AZ-10)

本発明の方法及び使用に適した市販の共重合体:
ポリマーP1:アニオン性アクリルアミド共重合体の20%b.w.水性分散液:
分子量Mw>10g/mol、アニオン電荷密度が約3.0mol/kgの、AM約70mol%及び合計約30mol%のアニオン性モノマー(アクリル酸とAMPSの合計)のターポリマー(Ferrocryl8704)
ポリマーP2:分子量Mw>10g/mol、アニオン電荷密度が約0.99mol/kgの、AM92mol%とアクリル酸8mol%の共重合体(固体粉末)(Ferrocryl 8720)
ポリマーP3:分子量Mw>10g/mol、アニオン電荷密度約1.33mol/kgのAM87mol%とAMPS13mol%の共重合体の21%b.w.水溶液(Kurifloc DA 4020)
Commercially available copolymers suitable for the method and use of the invention:
Polymer P1: 20% of an anionic acrylamide copolymerb. w. Aqueous dispersion:
Terpolymer of about 70 mol % AM and about 30 mol % total of anionic monomers (acrylic acid plus AMPS) (Ferrocryl 8704) with molecular weight Mw>10 6 g/mol and anionic charge density of about 3.0 mol/kg
Polymer P2: Copolymer of 92 mol % AM and 8 mol % acrylic acid (solid powder) (Ferrocryl 8720) with molecular weight Mw>10 6 g/mol and anion charge density of about 0.99 mol/kg.
Polymer P3: 21% of a copolymer of 87 mol % AM and 13 mol % AMPS with a molecular weight Mw>10 6 g/mol and an anionic charge density of about 1.33 mol/kg b. w. Aqueous solution (Kurifloc DA 4020)

IV.調製実施例:
以下の重合反応は、ステンレス鋼撹拌機、気泡計数器出口に接続された凝縮器、及び管継手用のポートを備えた1000mlの二重ジャケットガラス反応器で実施された。反応器は加熱浴循環サーモスタットに接続された。すべての重合は窒素雰囲気下で行われた。凝縮器の出口を除き、反応器は気密に密閉されている。
IV. Preparation example:
The following polymerization reactions were carried out in a 1000 ml double-jacketed glass reactor equipped with a stainless steel agitator, a condenser connected to a bubble counter outlet, and ports for pipe fittings. The reactor was connected to a heating bath circulation thermostat. All polymerizations were carried out under a nitrogen atmosphere. The reactor is hermetically sealed except for the condenser outlet.

調製実施例1:MAMとAMPSのモル比85:15の共重合体
開始剤混合物が調製され、PTFEチューブ(内径1mm)を備えた使い捨てPPシリンジに充填され、シリンジポンプに取り付けられた。
1.シリンジ1:6.31gの39.1%b.w.亜硫酸水素ナトリウムの水溶液
2.シリンジ2:20mlの水中の0.32gの過硫酸ナトリウムの水溶液
Preparation Example 1: 85:15 molar ratio copolymer of MAM and AMPS An initiator mixture was prepared and filled into a disposable PP syringe fitted with a PTFE tube (1 mm internal diameter) and attached to a syringe pump.
1. Syringe 1: 6.31 g of 39.1%b. w. Aqueous solution of sodium bisulfite 2 . Syringe 2: Aqueous solution of 0.32 g sodium persulfate in 20 ml water

300ppmのMEHQを含む、水593.6g中のMAM108.45gとAMPS-Na51.55gの溶液は、ダブルピストンポンプに接続されたガラスシリンダーに充填された。 A solution of 108.45 g MAM and 51.55 g AMPS-Na in 593.6 g water containing 300 ppm MEHQ was charged into a glass cylinder connected to a double piston pump.

水(180.0g)と10%b.w.の硫酸水溶液(0.3g)の混合物が反応器に加えられ、攪拌しながら70℃に加熱された(攪拌速度:200rpm)。反応器の内部温度が70℃の目標温度に達したら、約0.76gの亜硫酸水素ナトリウム水溶液が反応器に入れられた。反応器の温度は、70℃の目標温度で自動制御に設定された。モノマー及び開始剤溶液(シリンジ1及び2)の供給は、この時点からそれぞれの供給速度で1分以内に同時に開始された。供給は、個別の投与ノズルを通して加えられた。 Water (180.0 g) and 10% b.i. w. of aqueous sulfuric acid (0.3 g) was added to the reactor and heated to 70° C. with stirring (stirring speed: 200 rpm). When the internal temperature of the reactor reached the target temperature of 70°C, about 0.76 g of aqueous sodium bisulfite solution was charged into the reactor. The reactor temperature was set to automatic control with a target temperature of 70°C. The feeds of the monomer and initiator solutions (syringes 1 and 2) were started simultaneously within 1 minute at their respective feed rates from this point. Feeds were added through separate dosing nozzles.

個別の溶液の供給/投与時間は
・40%b.w.亜硫酸水素ナトリウム水溶液:180分
・水中の過硫酸ナトリウム:220分
・モノマー溶液:180分
である。
Feeding/dosing times for individual solutions are: 40%b. w. Aqueous sodium bisulfite solution: 180 minutes Sodium persulfate in water: 220 minutes Monomer solution: 180 minutes.

最後の供給(過硫酸ナトリウム溶液)の終了の10分後に、反応混合物のpHが、0.65gの50%b.wのNaOH水溶液のゆっくりした添加(10分)によって、10に調整された。撹拌を70℃で3時間続けた。40℃未満に冷却した後、0.6の30%b.w.過酸化水素水溶液が加えられ、残っているSOが除去された。次いで、9.8gの70%b.wの硫酸の添加によりpHを6.6に調整された。pH安定化のために、25mlの1Mクエン酸二ナトリウム緩衝液が添加された。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。 Ten minutes after the end of the last feed (sodium persulfate solution), the pH of the reaction mixture was reduced to 0.65 g of 50% b.i. It was adjusted to 10 by slow addition (10 min) of w of aqueous NaOH. Stirring was continued at 70° C. for 3 hours. After cooling to less than 40°C, 30% b.p. of 0.6. w. Aqueous hydrogen peroxide was added to remove remaining SO2 . Then 9.8 g of 70%b.i. The pH was adjusted to 6.6 by the addition of w of sulfuric acid. 25 ml of 1M disodium citrate buffer was added for pH stabilization. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:5.3(20℃)
粘度(ブルックフィールド):15mPas
固形分:14.5%b.w.(15%b.w.共重合体)
Mw:30000[g/mol]
Mn:7800[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 5.3 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 15 mPas
Solids content: 14.5%b. w. (15% b.w. copolymer)
Mw: 30000 [g/mol]
Mn: 7800 [g/mol]

共重合体は、固形分に基づいて1.52mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The copolymer had an anionic charge density of 1.52 mol/kg based on solids content.

調製実施例2:MAMとAMPSのモル比85:15の共重合体
調製実施例2の共重合体は、調製実施例1の手順と同様に調製された。開始剤の量は、実施例1と比較して増加された。過硫酸ナトリウムの量は0.63gであり、重亜硫酸ナトリウム溶液40%の総量は13.8gであった。この場合、50%の水酸化ナトリウム1.8gを10分以内に加えてpH10に調整し、70℃で3時間撹拌を続けた。40℃未満に冷却された後、残っているSOを除去するために、1.09gの30%b.w.過酸化水素水溶液が加えられた。次いで、7.3gの70%b.wの硫酸の添加によりpHが7.0に調整された。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。
Preparative Example 2: 85:15 molar ratio copolymer of MAM and AMPS The copolymer of Preparative Example 2 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 1. The amount of initiator was increased compared to Example 1. The amount of sodium persulfate was 0.63 g and the total amount of 40% sodium bisulfite solution was 13.8 g. In this case, 1.8 g of 50% sodium hydroxide were added within 10 minutes to adjust the pH to 10 and stirring was continued at 70° C. for 3 hours. After cooling below 40° C., 1.09 g of 30% b.i.d. was added to remove remaining SO 2 . w. Aqueous hydrogen peroxide was added. Then 7.3 g of 70%b.i. The pH was adjusted to 7.0 by the addition of w of sulfuric acid. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:7.0(20℃)
粘度(ブルックフィールド):11mPas
固形分:14.9%b.w.
Mw:17100[g/mol]
Mn:2460[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 7.0 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 11 mPas
Solids content: 14.9%b. w.
Mw: 17100 [g/mol]
Mn: 2460 [g/mol]

共重合体は、固形分に基づいて1.4mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The copolymer had an anionic charge density of 1.4 mol/kg based on solids content.

調製実施例3:部分的に加水分解されたMAMとAMPSのモル比85:15の共重合体
調製実施例3の共重合体は、調製実施例1の手順と同様に調製された。過硫酸ナトリウムの量は0.16gであり、40%b.w.亜硫酸水素ナトリウム溶液の総量は3.45gであった。この場合、NaPS供給終了後、サンプルが40℃未満の温度に冷却された。その後、1.8gの5%b.w.イソチアゾリノン防腐剤の水溶液が加えられた後、0.61gの50%b.w.水酸化ナトリウムの水溶液が加えられた。42gの水を加えて、バッチを完成させ、総質量を1000gにした。合成直後、生成物溶液のpHは9.2であった。サンプルは、テスト前に30℃で3か月間保管された。
Preparative Example 3: 85:15 Mole Ratio Copolymer of Partially Hydrolyzed MAM and AMPS The copolymer of Preparative Example 3 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 1. The amount of sodium persulfate was 0.16 g, 40% b.p. w. The total amount of sodium bisulfite solution was 3.45 g. In this case, the sample was cooled to a temperature below 40° C. after the NaPS feed was finished. Then 1.8 g of 5% b.i.d. w. After the aqueous solution of the isothiazolinone preservative was added, 0.61 g of 50% b.i.d. w. An aqueous solution of sodium hydroxide was added. 42 g of water were added to complete the batch and bring the total mass to 1000 g. Immediately after synthesis, the pH of the product solution was 9.2. Samples were stored at 30°C for 3 months before testing.

保存後に得られたポリマー溶液は、以下の特性を有していた:
pH:9.8(20℃)
粘度(ブルックフィールド):30mPas
固形分:15.7%b.w.
Mw:86400[g/mol]
Mn:25000[g/mol]
The polymer solution obtained after storage had the following properties:
pH: 9.8 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 30 mPas
Solids content: 15.7%b. w.
Mw: 86400 [g/mol]
Mn: 25000 [g/mol]

共重合体は、固形分に基づいて2.4mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The copolymer had an anionic charge density of 2.4 mol/kg based on solids content.

カルボキシル基の量は、生成物溶液では0.165mol/kg(固形分に基づいて1.06mol/kg)であった。 The amount of carboxyl groups was 0.165 mol/kg (1.06 mol/kg based on solids content) in the product solution.

調製実施例4:部分的に加水分解されたAMとAMPSのモル比85:15の共重合体
調製実施例4の共重合体は、調製実施例3の手順と同様に調製された。モノマー供給溶液は、409gの新たに調製された50%b.w.アクリルアミド水溶液及び233gの50%b.w.AMPS-Na水溶液である。過硫酸ナトリウムの量は0.35gで、40%b.w.亜硫酸水素ナトリウム供給水溶液は7.1gであった。モノマーの供給を開始する前に、0.73gの40%b.w.亜硫酸水素ナトリウム水溶液を反応器に入れた。反応混合物は40℃未満の温度に冷却された。NaPS供給の終了後、0.61gの50%b.w.水酸化ナトリウム溶液を加えた後、1.8gの5%b.w.イソチアゾリノン防腐剤の水溶液が加えられた。重合直後、生成物溶液のpHは9.7であった。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。サンプルは、テスト前に30℃で3か月間保管された。
Preparative Example 4: 85:15 Mole Ratio Copolymer of Partially Hydrolyzed AM and AMPS The copolymer of Preparative Example 4 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 3. The monomer feed solution was 409 g of freshly prepared 50% b.i. w. aqueous acrylamide solution and 233 g of 50% b.i.d. w. It is an AMPS-Na aqueous solution. The amount of sodium persulfate was 0.35 g, 40% b.p. w. The aqueous sodium bisulfite feed was 7.1 g. Before starting the monomer feed, 0.73 g of 40% b.i.d. w. An aqueous sodium bisulfite solution was placed in the reactor. The reaction mixture was cooled to a temperature below 40°C. After the end of the NaPS feed, 0.61 g of 50%b.i. w. After adding the sodium hydroxide solution, 1.8 g of 5% b.i.d. w. An aqueous solution of an isothiazolinone preservative was added. Immediately after polymerization, the pH of the product solution was 9.7. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g. Samples were stored at 30°C for 3 months before testing.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:10.2(20℃)
粘度(ブルックフィールド):580mPas
固形分:33.5%b.w.
Mw:46700[g/mol]
Mn:10700[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 10.2 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 580 mPas
Solids content: 33.5%b. w.
Mw: 46700 [g/mol]
Mn: 10700 [g/mol]

共重合体は、固形分に基づいて2.04mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The copolymer had an anionic charge density of 2.04 mol/kg based on solids content.

カルボキシル基の量は、生成物溶液では0.16mol/kg(固形分に基づいて0.47mol/kg)であった。 The amount of carboxyl groups was 0.16 mol/kg (0.47 mol/kg based on solids content) in the product solution.

調製実施例5:MAMとAMPS-Naのモル比70:30の共重合体
調製実施例5の共重合体は、調製実施例1の手順と同様に調製された。モノマー及び開始剤の量を以下の表1にまとめる。最後の供給が完了した後(NaPS)、40℃未満に冷却する前にポリマー溶液のpHは0.36gの50%b.w.NaOH水溶液の添加により、約pH6に直ちに調整された。次に、1.63gの30%b.w.過酸化水素水溶液が加えられ、残っているSOが除去された。その後、1.8gの5%b.w.イソチアゾリノン防腐剤の水溶液を加えられた後、0.61gの50%b.w.水酸化ナトリウム溶液がpHを約6に再調整するために加えられた。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。
Preparative Example 5: Copolymer with 70:30 molar ratio of MAM and AMPS-Na The copolymer of Preparative Example 5 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 1. The monomer and initiator amounts are summarized in Table 1 below. After the last feed was completed (NaPS), the pH of the polymer solution was adjusted to 0.36 g of 50% b.p. before cooling below 40°C. w. The pH was immediately adjusted to about pH 6 by the addition of aqueous NaOH. Then 1.63 g of 30% b.i.d. w. Aqueous hydrogen peroxide was added to remove remaining SO2 . Then 1.8 g of 5% b.i.d. w. After adding an aqueous solution of the isothiazolinone preservative, 0.61 g of 50% b.i.d. w. Sodium hydroxide solution was added to readjust the pH to about 6. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:6.22(20℃)
粘度(ブルックフィールド):12.5mPas
固形分:16.0%b.w.
Mw:32000[g/mol]
Mn:6800[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 6.22 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 12.5 mPas
Solid content: 16.0%b. w.
Mw: 32000 [g/mol]
Mn: 6800 [g/mol]

この共重合体は、固形分に基づいて2.44mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 This copolymer had an anionic charge density of 2.44 mol/kg based on solids content.

カルボキシル基の量は、生成物溶液では0.003mol/kgであった(固形分に基づいて0.019mol/kg)。 The amount of carboxyl groups was 0.003 mol/kg in the product solution (0.019 mol/kg based on solids).

調製実施例6:MAMとAMPS-NaとAAのモル比70:15:15の共重合体
調製実施例6の共重合体は、調製実施例1の手順と同様に調製された。この実施例では、アクリル酸(16.5g)の追加のモノマーフィードが、シリンジポンプを用いてメタクリルアミド及びAMPSの水溶液と同時に並行して加えられた。モノマーと開始剤の合計量を表1にまとめる。最後の供給が完了した後、生成物溶液は40℃未満に冷却され、直ちに18.7gの50%b.w.のNaOH水溶液の添加によりpHが約7~8に調整された。次に、1.22gの30%b.w.過酸化水素水溶液が加えられ、残っているSOが除去された。最後に、1.8gの5%b.w.イソチアゾリノン防腐剤の水溶液が添加された後、pH6.7に再調整するために3.4gの10%b.w.硫酸水溶液が添加された。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。
Preparative Example 6: Copolymer of MAM and AMPS-Na and AA in a 70:15:15 molar ratio The copolymer of Preparative Example 6 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 1. In this example, an additional monomer feed of acrylic acid (16.5 g) was added simultaneously in parallel to the aqueous solution of methacrylamide and AMPS using a syringe pump. The total amounts of monomer and initiator are summarized in Table 1. After the last feed was completed, the product solution was cooled to below 40°C and immediately charged with 18.7 g of 50%b. w. The pH was adjusted to about 7-8 by the addition of an aqueous NaOH solution. Then 1.22 g of 30% b.i.d. w. Aqueous hydrogen peroxide was added to remove remaining SO2 . Finally, 1.8 g of 5% b.i.d. w. After the aqueous solution of the isothiazolinone preservative was added, 3.4 g of 10% b.i.d. to readjust the pH to 6.7. w. Aqueous sulfuric acid was added. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:6.73(20℃)
粘度(ブルックフィールド):22.0mPas
固形分:16.3%b.w
Mw:53000[g/mol]
Mn:16000[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 6.73 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 22.0 mPas
Solids content: 16.3%b. w
Mw: 53000 [g/mol]
Mn: 16000 [g/mol]

共重合体は、固形分に基づいて2.65mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The copolymer had an anionic charge density of 2.65 mol/kg based on solids content.

調製実施例7:MAMとAAのモル比70:30の共重合体
調製実施例7の共重合体は、調製実施例6の手順と同様に調製された。この例では、アクリル酸のモノマーフィード(41.26g)が、AMPS-Naを含まないメタクリルアミド水溶液に同時に並行して加えられた。モノマーと開始剤の合計量を表1にまとめる。最後の供給が完了した後、生成物溶液が40℃未満に冷却され、46gの50%b.w.NaOH水溶液の添加により、pHが直ちに約7~10に調整された。次に、1.05の30%b.w.の過酸化水素水溶液が加えられ、残っているSOが除去された。最後に、1.8gの5%b.w.イソチアゾリノン防腐剤の水溶液が添加された後、pH6.8に再調整するために、11.2gの10%b.w.硫酸水溶液が添加された。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。
Preparative Example 7: Copolymer with 70:30 molar ratio of MAM and AA The copolymer of Preparative Example 7 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 6. In this example, a monomer feed of acrylic acid (41.26 g) was added simultaneously in parallel to an aqueous solution of AMPS-Na free methacrylamide. The total amounts of monomer and initiator are summarized in Table 1. After the last feed was completed, the product solution was cooled to below 40° C. and 46 g of 50% b.i.d. w. Addition of aqueous NaOH immediately adjusted the pH to about 7-10. Then 30% b.p. of 1.05. w. of aqueous hydrogen peroxide solution was added to remove remaining SO2 . Finally, 1.8 g of 5% b.i.d. w. After the aqueous solution of the isothiazolinone preservative was added, 11.2 g of 10% b.i.d. was added to readjust the pH to 6.8. w. Aqueous sulfuric acid was added. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:6.84(20℃)
粘度(ブルックフィールド):39.0mPas
固形分:16.6%b.w
Mw:63000[g/mol]
Mn:17700[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 6.84 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 39.0 mPas
Solids: 16.6%b. w
Mw: 63000 [g/mol]
Mn: 17700 [g/mol]

共重合体は、固形分に基づいて3.81mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The copolymer had an anionic charge density of 3.81 mol/kg based on solids content.

カルボキシル基の量は、生成物溶液では0.63mol/kgであった(固形分に基づいて3.80mol/kg)。 The amount of carboxyl groups was 0.63 mol/kg in the product solution (3.80 mol/kg based on solids content).

調製実施例8:MAMとAMPS-NaとMAAのモル比73:15:12の共重合体
調製実施例8の共重合体は、調製実施例1の手順と同様に調製された。この例では、メタクリル酸の追加のモノマーフィードが、シリンジポンプを用いてメタクリルアミド及びAMPS水溶液と同時に並行して加えられた(フィード時間180分)。モノマーと開始剤の合計量を表1にまとめる。最後の供給が完了した後、生成物溶液は40℃未満に冷却され、続いてすぐに12.9gの50%b.w.のNaOH水溶液の添加により、pH約6に調整された。その後、2.04gの30%b.w.過酸化水素水溶液が加えられ、残っているSOが除去された。最後に、1.8gの5%b.w.イソチアゾリノン防腐剤の水溶液が加えられた。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。
Preparative Example 8: Copolymer of MAM, AMPS-Na, and MAA with a 73:15:12 molar ratio The copolymer of Preparative Example 8 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 1. In this example, an additional monomer feed of methacrylic acid was added simultaneously in parallel with the methacrylamide and AMPS aqueous solution using a syringe pump (feed time 180 minutes). The total amounts of monomer and initiator are summarized in Table 1. After the last feed was completed, the product solution was cooled to below 40° C. followed immediately by 12.9 g of 50% b.i.d. w. The pH was adjusted to about 6 by the addition of an aqueous NaOH solution. Then 2.04 g of 30% b.i.d. w. Aqueous hydrogen peroxide was added to remove remaining SO2 . Finally, 1.8 g of 5% b.i.d. w. An aqueous solution of an isothiazolinone preservative was added. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:6.1(20℃)
粘度(ブルックフィールド):15.0mPas
固形分:14.2%b.w
Mw:51400[g/mol]
Mn:14200[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 6.1 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 15.0 mPas
Solids content: 14.2%b. w
Mw: 51400 [g/mol]
Mn: 14200 [g/mol]

共重合体は、固形分に基づいて2.64mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。
カルボキシル基の量は、生成物溶液では0.185mol/kgあった(固形分に基づいて1.30mol/kg)。
The copolymer had an anionic charge density of 2.64 mol/kg based on solids content.
The amount of carboxyl groups was 0.185 mol/kg in the product solution (1.30 mol/kg based on solids content).

調製実施例9:部分的に加水分解されたMAMとAMPSのモル比85:15の共重合体 Preparative Example 9: Partially hydrolyzed copolymer of MAM and AMPS at a molar ratio of 85:15

調製実施例9の共重合体は、調製実施例1の手順と同様に調製された。過硫酸ナトリウムの量は0.32gであり、40%b.w亜硫酸水素ナトリウム溶液の総量は5.45gであった。この場合、NaPS供給終了後、サンプルは40℃未満の温度に冷却された。次に、1.8gの5%b.w.イソチアゾリノン防腐剤の水溶液が加えられ、続いて0.81gの50%b.w.の水酸化ナトリウム水溶液が加えられた。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。合成直後の生成物溶液のpHは9.6であった。サンプルは、テスト前に30℃で40日間保存された。 The copolymer of Preparative Example 9 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 1. The amount of sodium persulfate was 0.32 g, 40% b.p. The total amount of w sodium bisulfite solution was 5.45 g. In this case, the sample was cooled to a temperature below 40° C. after the NaPS feed was finished. Then 1.8 g of 5% b.i.d. w. An aqueous solution of the isothiazolinone preservative was added followed by 0.81 g of 50% b.i. w. of aqueous sodium hydroxide solution was added. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g. The pH of the product solution immediately after synthesis was 9.6. Samples were stored at 30°C for 40 days before testing.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:9.7(20℃)
粘度(ブルックフィールド):24mPas
固形分:15.7%b.w.
Mw:73500[g/mol]
Mn:17000[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 9.7 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 24 mPas
Solids content: 15.7%b. w.
Mw: 73500 [g/mol]
Mn: 17000 [g/mol]

共重合体は、固形分に基づいて2.02mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The copolymer had an anionic charge density of 2.02 mol/kg based on solids content.

カルボキシル基の量は、生成物溶液では0.102mol/kgであった(固形物に基づいて0.65mol/kg)。 The amount of carboxyl groups was 0.102 mol/kg in the product solution (0.65 mol/kg based on solids).

調製実施例10:MAMとAMPSのモル比75:25の共重合体
調製実施例10の共重合体は、調製実施例1の手順と同様に調製された。モノマー及び開始剤の総量は、表1に要約されている。このモノマー溶液は、60:40部の比率で分割された。この場合、反応混合物に使用される水の量は60.0gに減少し、一方、10%b.w硫酸水溶液を0.7gに増やした。次に、この反応混合物を、実施例1と同じ攪拌速度で撹拌しながら80℃に予熱し、60部の上記のモノマー溶液(532.9g)で仕上げられた。目標温度92℃に達した後、減量した亜硫酸水素ナトリウム水溶液(約0.51g)が反応器に投入された。この反応の反応器温度は95℃に設定された。
Preparative Example 10: Copolymer with 75:25 Mole Ratio of MAM and AMPS The copolymer of Preparative Example 10 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 1. Total monomer and initiator amounts are summarized in Table 1. This monomer solution was split at a ratio of 60:40 parts. In this case the amount of water used in the reaction mixture was reduced to 60.0 g, while 10%b. w The sulfuric acid aqueous solution was increased to 0.7 g. The reaction mixture was then preheated to 80° C. with stirring at the same stirring speed as in Example 1 and topped up with 60 parts of the above monomer solution (532.9 g). After reaching the target temperature of 92° C., a reduced amount of aqueous sodium bisulfite solution (approximately 0.51 g) was charged to the reactor. The reactor temperature for this reaction was set at 95°C.

別々の溶液の供給/投与時間は、以下のように実施例1と比較して変化した:
・亜硫酸水素ナトリウム水溶液:220分
・水中の過硫酸ナトリウム:300分
・モノマー溶液-40部分画(355.3g):100分
The feeding/dosing times of the separate solutions were varied compared to Example 1 as follows:
Sodium bisulfite aqueous solution: 220 minutes Sodium persulfate in water: 300 minutes Monomer solution - 40 fractions (355.3 g): 100 minutes

この場合、最後の供給が終了してから10分後に反応混合物は50℃に冷却された。その後、1gのクエン酸一水和物が加えられ、反応混合物はさらに40℃に冷却された。反応混合物のpHは、3.3gの20%b.w.水性NaOHのゆっくりとした添加(10分)によって6.1に調整された。実施例1とは異なり、35℃未満に冷却した後、残っているSOを除去するために、30%b.w.過酸化水素水溶液0.78が添加された。次に、1.0gの20%b.w.水性NaOHの添加により、pHが6.1に調整され、0.7gの水が、総質量を1000gにしてバッチを完成させるために添加された。 In this case, the reaction mixture was cooled to 50° C. 10 minutes after the last feed had ended. 1 g of citric acid monohydrate was then added and the reaction mixture was further cooled to 40°C. The pH of the reaction mixture was adjusted to 3.3 g of 20% b.i.d. w. Adjusted to 6.1 by slow addition of aqueous NaOH (10 min). Unlike Example 1, 30% b.i.d. w. 0.78 of aqueous hydrogen peroxide was added. Then 1.0 g of 20% b.i.d. w. The pH was adjusted to 6.1 by addition of aqueous NaOH and 0.7 g water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

得られたポリマー溶液は、以下の特性を有していた:
pH:6.1(20℃)
粘度(ブルックフィールド):68mPas
固形分:20.8%b.w.
Mw:52000[g/mol]
Mn:9500[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 6.1 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 68 mPas
Solids content: 20.8%b. w.
Mw: 52000 [g/mol]
Mn: 9500 [g/mol]

共重合体の電荷密度は決定されていないが、2.0mol/kgの理論値に対応する。 The charge density of the copolymer has not been determined but corresponds to a theoretical value of 2.0 mol/kg.

調製比較例C1:MAMとAMPSのモル比85:15の低分子量共重合体 Comparative Preparative Example C1: Low Molecular Weight Copolymer of MAM and AMPS with a Molar Ratio of 85:15

調製比較例C1のポリマーは、調製実施例1の手順と同様に調製された。開始剤の量は、実施例1及び2と比較して増加された。モノマー及び開始剤の合計量を表1にまとめる。過硫酸ナトリウムの量は1.26であり、40%bw亜硫酸水素ナトリウム水溶液の総量は28.13gであった。pH10に調整するために、4.26gの50%b.w.水酸化ナトリウム水溶液が10分以内に加えられ、70℃で3時間撹拌が続けられた。40℃未満に冷却された後、1.71gの30%b.w.過酸化水素水溶液が加えられ、残っているSOが除去された。次いで、9.41gの70%b.w硫酸の添加によりpH7.0に調整された。 The polymer of Preparative Comparative Example C1 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 1. The amount of initiator was increased compared to Examples 1 and 2. The total amounts of monomer and initiator are summarized in Table 1. The amount of sodium persulfate was 1.26 and the total amount of 40% bw sodium bisulfite aqueous solution was 28.13 g. To adjust the pH to 10, 4.26 g of 50% b.i.d. w. Aqueous sodium hydroxide solution was added within 10 minutes and stirring was continued at 70° C. for 3 hours. After cooling to below 40° C., 1.71 g of 30% b.i.d. w. Aqueous hydrogen peroxide was added to remove remaining SO2 . Then 9.41 g of 70%b.i. The pH was adjusted to 7.0 by the addition of w sulfuric acid.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:7.1(20℃)
粘度(ブルックフィールド):7mPas
固形分:16.7%b.w.
Mw:5100[g/mol]
Mn:900[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 7.1 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 7 mPas
Solids: 16.7%b. w.
Mw: 5100 [g/mol]
Mn: 900 [g/mol]

ポリマーは、固形分に基づいて1.59mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The polymer had an anionic charge density of 1.59 mol/kg based on solids content.

調製比較例C2(高電荷):MAA、MAM及びAMPSのモル比50:35:15の高電荷密度の共重合体
比較例C2のポリマーは、調製実施例1の手順と同様に調製された。この例では、メタクリル酸の追加のモノマーフィードが、シリンジポンプを用いてメタクリルアミド及びAMPS水溶液と同時に並行して加えられた(フィード時間180分)。メタクリル酸の供給開始から5分後、126.8gの20%b.w.水酸化ナトリウム水溶液が175分以内にシリンジポンプで連続的に加えられた。モノマーと開始剤の合計量を表1にまとめる。40℃未満に冷却された後、0.3gの30%過酸化水素水が加えられ残留SOが除去された。最後に、1.8gの5%b.w.イソチアゾリノン防腐剤の水溶液が添加された後、pHを6.6に調整するために、19.8gの20%b.w.水酸化ナトリウム水溶液が添加された。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。
Comparative Preparative Example C2 (High Charge): High Charge Density Copolymer with 50:35:15 Molar Ratio of MAA, MAM and AMPS The polymer of Comparative Example C2 was prepared analogously to the procedure of Preparative Example 1. In this example, an additional monomer feed of methacrylic acid was added simultaneously in parallel with the methacrylamide and AMPS aqueous solution using a syringe pump (feed time 180 minutes). Five minutes after the start of the methacrylic acid feed, 126.8 g of 20% b.i.d. w. Aqueous sodium hydroxide was added continuously with a syringe pump within 175 minutes. The total amounts of monomer and initiator are summarized in Table 1. After cooling below 40° C., 0.3 g of 30% hydrogen peroxide solution was added to remove residual SO 2 . Finally, 1.8 g of 5% b.i.d. w. After the aqueous solution of the isothiazolinone preservative was added, 19.8 g of 20% b.i.d. was added to adjust the pH to 6.6. w. Aqueous sodium hydroxide was added. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:6.6(20℃)
粘度(ブルックフィールド):22.5mPas
固形分:16.8%b.w
Mw:111300[g/mol]
Mn:30000[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 6.6 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 22.5 mPas
Solids: 16.8%b. w
Mw: 111300 [g/mol]
Mn: 30000 [g/mol]

ポリマーは、固形分に基づいて6.1mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The polymer had an anionic charge density of 6.1 mol/kg based on solids content.

調製比較例C3(高電荷):MAA及びAMPSのモル比85:15の高電荷密度を有する共重合体
比較例C3のポリマーは、比較例C2の手順と同様に調製された。モノマーと開始剤の合計量を表1にまとめる。この例では、モノマーの供給中に水酸化ナトリウムは添加されなかった。40℃未満に冷却された後、2.35の30%過酸化水素水が加えられ、残っているSOが除去された。その後、1.8gの5%b.w.イソチアゾリノン防腐剤の水溶液が加えられた。溶液のpHは、pH1.9であり、90.0gの50%b.w.水酸化ナトリウム水溶液の添加によりpH約6に調整された。水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。
Preparative Comparative Example C3 (High Charge): Copolymer with High Charge Density of 85:15 Molar Ratio of MAA and AMPS The polymer of Comparative Example C3 was prepared analogously to the procedure of Comparative Example C2. The total amounts of monomer and initiator are summarized in Table 1. In this example, no sodium hydroxide was added during the monomer feed. After cooling below 40° C., 2.35 of 30% aqueous hydrogen peroxide was added to remove remaining SO 2 . Then 1.8 g of 5% b.i.d. w. An aqueous solution of an isothiazolinone preservative was added. The pH of the solution was pH 1.9 and 90.0 g of 50% b.i.d. w. The pH was adjusted to about 6 by the addition of aqueous sodium hydroxide. Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

得られたポリマー溶液は以下の特性を有していた:
pH:6.2(20℃)
粘度(ブルックフィールド):29.1mPas
固形分:17.1%b.w
Mw:270000[g/mol]
Mn:38000[g/mol]
The resulting polymer solution had the following properties:
pH: 6.2 (20°C)
Viscosity (Brookfield): 29.1 mPas
Solids content: 17.1%b. w
Mw: 270000 [g/mol]
Mn: 38000 [g/mol]

ポリマーは、固形分に基づいて7.73mol/kgのアニオン電荷密度を有していた。 The polymer had an anionic charge density of 7.73 mol/kg based on solids content.

水を加えてバッチを完了し、総質量1000gにした。 Water was added to complete the batch to a total mass of 1000 g.

Figure 2023502826000003
Figure 2023502826000003

Figure 2023502826000004
Figure 2023502826000004

V.水溶液中のスチブナイトの安定化試験
上記の各調製実施例で得られたそれぞれの共重合体溶液及び市販のポリマー溶液は脱イオン水で共重合体の濃度1.5g/Lに希釈され、苛性ソーダ又は硫酸のいずれかの添加によりpHがpH7.5に調整された。これらの溶液は、安定剤原液として使用される。
V. Stability Test of Stibnite in Aqueous Solution Each of the copolymer solutions obtained in each of the above preparation examples and the commercial polymer solution were diluted with deionized water to a copolymer concentration of 1.5 g/L, followed by caustic soda or The pH was adjusted to pH 7.5 by any addition of sulfuric acid. These solutions are used as stabilizer stock solutions.

適量の硫酸マグネシウム七水和物(MgSO・7 HO)、塩化カルシウム二水和物(CaCl・2HO)及び炭酸水素ナトリウム(NaHCO)を脱イオン水に溶解して、試験水溶液が調製された。 Appropriate amounts of magnesium sulfate heptahydrate ( MgSO4.7H2O ), calcium chloride dihydrate ( CaCl2.2H2O ) and sodium bicarbonate ( NaHCO3 ) were dissolved in deionized water and tested. An aqueous solution was prepared.

Figure 2023502826000005
Figure 2023502826000005

安定化試験を実施するために、試験水に20ppmの硫化アンチモン(III)が補充された。 To perform the stabilization test, the test water was supplemented with 20 ppm antimony(III) sulfide.

このために、28.7mLの市販の5%b.w.塩化アンチモン(III)水溶液が10Lの試験水に添加された後、pHが6.3(±0.1)に調整された。この溶液は、試験原溶液として使用された。1リットルの試験原液に、所望の安定剤濃度となるように、安定剤原液が攪拌しながら加えられ、次に、275μlの市販の5%b.w.硫化ナトリウムの水溶液が撹拌下に20ppmの望ましい塩化アンチモン(III)濃度となるように添加された。硫化ナトリウムの添加15分後に、撹拌が停止された。 For this, 28.7 mL of commercially available 5% b.i.d. w. After antimony (III) chloride aqueous solution was added to 10 L of test water, the pH was adjusted to 6.3 (±0.1). This solution was used as the test stock solution. Stabilizer stock solution was added with stirring to the desired stabilizer concentration to 1 liter of test stock solution, followed by 275 μl of a commercial 5% b.i. w. An aqueous solution of sodium sulfide was added with stirring to the desired antimony(III) chloride concentration of 20 ppm. Stirring was stopped 15 minutes after the addition of sodium sulfide.

このようにして得られた溶液が、硫化ナトリウム水溶液の添加後1時間、3時間、4時間、及び24時間で視覚的に観察された。観察中、試験溶液は攪拌されなかった。強い黄色は、硫化アンチモンと阻害剤の安定な可溶性複合体の形成を示し、沈殿物の形成は、硫化アンチモン(III)の固体の形成を示した。安定剤の品質は、以下のグレードに従って各安定剤濃度に対してランク付けされた(表3)。 The solution thus obtained was visually observed at 1 hour, 3 hours, 4 hours and 24 hours after the addition of the aqueous sodium sulfide solution. The test solution was not stirred during observation. A strong yellow color indicated the formation of a stable soluble complex of antimony sulfide and inhibitor and the formation of a precipitate indicated the formation of a solid of antimony(III) sulfide. Stabilizer quality was ranked for each stabilizer concentration according to the following grades (Table 3).

Figure 2023502826000006
Figure 2023502826000006

24時間後の結果を次の表4にまとめる。 The results after 24 hours are summarized in Table 4 below.

Figure 2023502826000007
Figure 2023502826000007

共重合体は、上記の手順と同様に、pH7.5に調整され、175ppmの硫化アンチモンが追加された脱イオン水中でも試験された。同様の結果が観察された。
The copolymer was also tested in deionized water adjusted to pH 7.5 and supplemented with 175 ppm antimony sulfide, similar to the procedure above. Similar results were observed.

Claims (23)

下記a及びbからなり、
アニオン荷電密度が0.5~6.0mol/kgの範囲であり、ナトリウム塩の形態として、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定された重量平均分子量Mwが少なくとも10000g/molであるアニオン性共重合体を、含水系の水に添加する含水系の硫化物含有スケーリング低減方法。
e:3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸の第一アミドであるモノマーM1の重合単位
f:スルホン酸基及び/又は硫酸基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、カルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、及びこれらの混合物から選択されるモノエチレン性不飽和モノマーM2の重合単位
consisting of the following a and b,
an anionic copolymer having an anionic charge density in the range of 0.5 to 6.0 mol/kg and having, in the form of the sodium salt, a weight average molecular weight Mw of at least 10000 g/mol as determined by gel permeation chromatography; A method for reducing sulfide-containing scaling in a hydrous system by adding it to water in the hydrous system.
e: polymerized units of monomer M1 which is a primary amide of a monoethylenically unsaturated monocarboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms f: a monoethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group and/or a sulfuric acid group, carboxyl Polymerized units of monoethylenically unsaturated monomers M2 selected from monoethylenically unsaturated monomers having groups and mixtures thereof
前記共重合体が、ナトリウム塩の形態として、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定された重量平均分子量Mwが、15000~10g/molの範囲である、請求項1の方法。 2. The method of claim 1, wherein said copolymer, in the form of sodium salt, has a weight average molecular weight Mw determined by gel permeation chromatography ranging from 15000 to 10 6 g/mol. 前記共重合体が、0.8~5.0mol/kgの範囲のアニオン電荷密度を有する、前述の請求項のいずれか1つの方法。 The method of any one of the preceding claims, wherein said copolymer has an anionic charge density in the range of 0.8-5.0 mol/kg. 前記共重合体中の重合単位総モル量に対して、モノマーM1の重合単位の量が、55~95mol%の範囲である、前述の請求項のいずれか1つの方法。 The method of any one of the preceding claims, wherein the amount of polymerized units of monomer M1 ranges from 55 to 95 mol% relative to the total molar amount of polymerized units in the copolymer. 前記共重合体中の重合単位総モル量に対して、モノマーM2の重合単位の量が、5~45mol%の範囲である、前述の請求項のいずれか1つの方法。 The method of any one of the preceding claims, wherein the amount of polymerized units of monomer M2 ranges from 5 to 45 mol% relative to the total molar amount of polymerized units in the copolymer. モノマーM1及びM2の重合単位の総量が、前記共重合体中の重合単位の総モル量に対して、少なくとも95mol%である、前述の請求項のいずれか1つの方法。 4. The method of any one of the preceding claims, wherein the total amount of polymerized units of monomers M1 and M2 is at least 95 mol%, relative to the total molar amount of polymerized units in the copolymer. 前記モノマーM1が、アクリルアミド及びメタクリルアミドから選択される、前述の請求項のいずれか1つの方法。 The method of any one of the preceding claims, wherein said monomer M1 is selected from acrylamide and methacrylamide. 前記モノマーM2が、カルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマーからなる、前述の請求項のいずれか1つの方法。 The method of any one of the preceding claims, wherein said monomer M2 consists of a monoethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group. 前記モノマーM2が、スルホネート基を有するモノエチレン性不飽和モノマーとカルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマーとの組み合わせである、前述の請求項のいずれか1つの方法。 4. The method of any one of the preceding claims, wherein the monomer M2 is a combination of a monoethylenically unsaturated monomer having sulfonate groups and a monoethylenically unsaturated monomer having carboxyl groups. 前記カルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、及びそれらの混合物から選択される、前述の請求項のいずれか1つの方法。 4. The method of any one of the preceding claims, wherein the monoethylenically unsaturated monomers containing carboxyl groups are selected from acrylic acid, methacrylic acid, and mixtures thereof. スルホネート基を有するモノエチレン性不飽和モノマーが、N-アクリルアミド-C-C-アルキルスルホン酸、N-メタクリルアミド-C-C-アルキルスルホン酸、アクリルオキシ-C-C-アルキルスルホン酸、メタクリルオキシ-C-C-アルキルスルホン酸、及びそれらの混合物から選択される、前述の請求項のいずれか1つの方法。 Monoethylenically unsaturated monomers with sulfonate groups are N-acrylamido-C 2 -C 4 -alkylsulfonic acids, N-methacrylamido-C 2 -C 4 -alkylsulfonic acids, acryloxy-C 2 -C 4 - The method of any one of the preceding claims, selected from alkylsulfonic acids, methacryloxy-C 2 -C 4 -alkylsulfonic acids, and mixtures thereof. 前記共重合体がランダム共重合体である、前述の請求項のいずれか1つの方法。 4. The method of any one of the preceding claims, wherein said copolymer is a random copolymer. 前記共重合体が、少なくとも1つのモノマーM1と少なくとも1つのモノマーM2とのフリーラジカル水溶液共重合プロセス、或いは、少なくとも1つのモノマーM1及び任意に少なくとも1つのモノマーM2のフリーラジカル水溶液重合、及びその後のモノマーM1の重合単位の部分的な加水分解プロセスにより得られる、前述の請求項のいずれか1つの方法。 Said copolymer is obtained by a free-radical aqueous solution copolymerization process of at least one monomer M1 and at least one monomer M2, or a free-radical aqueous solution polymerization of at least one monomer M1 and optionally at least one monomer M2, followed by A process according to any one of the preceding claims, obtained by a process of partial hydrolysis of polymerized units of monomer M1. 前記含水系が、地熱発電所の循環水系である、前述の請求項のいずれか1つの方法。 4. The method of any one of the preceding claims, wherein the hydrous system is a circulating water system of a geothermal power plant. 前記共重合体が、水中の共重合体濃度が1~100g/mの範囲になるように、前記水に添加される、前述の請求項のいずれか1つの方法。 The method of any one of the preceding claims, wherein said copolymer is added to said water such that the concentration of copolymer in water ranges from 1 to 100 g/m 3 . 前記水が、アンチモン塩及び/又は砒素塩と硫化物とを含む、前述の請求項のいずれか1つの方法。 4. The method of any one of the preceding claims, wherein the water comprises antimony and/or arsenic salts and sulfides. 前記含水系内の水が、22℃で測定したpHで、pH4~9の範囲、特にpH5~8.5の範囲のpHレベルを有する、前述の請求項のいずれか1つの方法。 A method according to any one of the preceding claims, wherein the water in the aqueous system has a pH level, measured at 22°C, in the range of pH 4-9, in particular pH 5-8.5. 含水系、特に地熱発電所の高塩濃度水循環系(ブラインループ)における硫化物含有スケール形成抑制のための、請求項1~14のいずれか1項に定義された共重合体の使用。 Use of a copolymer as defined in any one of claims 1 to 14 for controlling sulfide-containing scale formation in hydrous systems, in particular in brine loops of geothermal power plants. 硫化物含有スケール形成が、特にスチブナイト含有スケールの形成を含む、請求項18に記載の使用。 19. Use according to claim 18, wherein the sulfide-containing scale formation comprises in particular the formation of stibnite-containing scale. 3~6個の炭素原子を有するモノエチレン性不飽和モノカルボン酸の第一アミドであるモノマーM1の重合単位と、
スルホン酸基及び/又は硫酸基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、カルボキシル基を有するモノエチレン性不飽和モノマー、及びこれらの混合物から選択されるモノエチレン性不飽和モノマーM2の重合単位とからなり、
アニオン荷電密度が0.5~5.0mol/kgの範囲であり、ナトリウム塩の形態として、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定された重量平均分子量Mwが15000~500000g/molの範囲であるアニオン性共重合体。
polymerized units of monomer M1 which is a primary amide of a monoethylenically unsaturated monocarboxylic acid having 3 to 6 carbon atoms;
Consisting of polymerized units of a monoethylenically unsaturated monomer M2 selected from a monoethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group and/or a sulfuric acid group, a monoethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group, and a mixture thereof,
An anionic copolymer having an anionic charge density in the range of 0.5 to 5.0 mol/kg and a weight average molecular weight Mw measured by gel permeation chromatography in the form of a sodium salt in the range of 15000 to 500000 g/mol. Combined.
前記共重合体中の重合単位総モル量に対して、モノマーM1の重合単位の量が、60~95mol%の範囲であり、モノマーM2の重合単位の量が、5~40mol%の範囲である、請求項20のアニオン性共重合体。 The amount of polymerized units of monomer M1 is in the range of 60 to 95 mol%, and the amount of polymerized units of monomer M2 is in the range of 5 to 40 mol%, relative to the total molar amount of polymerized units in the copolymer. 21. The anionic copolymer of claim 20. 前記共重合体が、0.8~4.0mol/kgの範囲のアニオン電荷密度を有する、請求項20又は21のアニオン性共重合体。 An anionic copolymer according to claim 20 or 21, wherein said copolymer has an anionic charge density in the range of 0.8-4.0 mol/kg. 請求項6~13の特徴の少なくとも一つを有する、請求項20~22のいずれか1項のアニオン性共重合体。
An anionic copolymer according to any one of claims 20-22 having at least one of the characteristics of claims 6-13.
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