JP3105561B2 - ポリマー組成物 - Google Patents

ポリマー組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、ポリマー組成物、その調製方法
及びその流動点降下剤としての使用に関する。
【０００２】原油（粗な鉱油）及びそれから誘導された
ある種の燃料（油）、例えば蝋含有の燃料油及びディー
ゼル油は、かなりの量の蝋を含有する。この蝋は材料が
冷却するにつれて徐々に分離し、極低温では材料は完全
に固化してしまう。標準ラボラトリー試験（ASTM D.9
7）で観測された蝋材料が流動性を示す最低温度は、そ
の材料の『流動点』と呼称される。
【０００３】貯蔵または輸送中、タンカー内またはパイ
プライン内で材料が冷却された結果生ずる問題を克服す
るために、材料に添加して該材料の流動点を降下させる
特定のポリマーが開発されてきた。
【０００４】このようなポリマーは、通常少なくとも１
種のオレフィン性不飽和化合物を重合して得られ、少な
くとも10個の炭素原子、例えばC10〜C30の脂肪族炭化水
素側鎖を有するポリマーである。通常これらのポリマー
の分子量（Mn）は、10,000〜1,000,000の範囲である。
【０００５】このようなポリマーの例は、英国特許第1,
154,966号、同第1,161,188号、同第1,285,087号、同第
1,410,819号、欧州特許出願公開第120 512号、欧州特許
出願公開第236 844号及び米国特許第4,547,202号に記載
されている。
【０００６】これらのポリマーが非常に効果的な流動点
降下剤であり、従って有効な流動性改善剤であると判明
しているにも拘わらず、これらは通常比較的高い流動点
を有するトルエンまたはキシレンなどの溶媒の濃縮溶液
として市販されている。原油及び燃料油のタンク内に分
散させるには、通常余り問題とならない。市販の流動性
改善剤の例としては、Royal Dutch/Shell Group社から
“SHELLSWIM-5X”の商標（アルキルアクリレートポリマ
ーの50重量%キシレン溶液；流動点27℃）及び“SHELLSW
IM-11T”の商標（アルキルアクリレート/ビニルピリジ
ンコポリマーの50重量%トルエン溶液；流動点18℃）で
市販されているものが挙げられる。
【０００７】しかしながら、例えば低温環境（例えば、
北海または北極海）でパイプラインに沿って流動性改善
剤を流すのが望ましい状況では、低い周囲温度でも易流
動性であるような流動点降下剤の濃縮配合物の方が都合
が良い。
【０００８】本発明により提供されるポリマー組成物
は、少なくとも１種のオレフィン性不飽和化合物を重合
して得られた、少なくとも10個の炭素原子の脂肪族水素
側鎖を有する少なくとも１種のポリマーを、界面活性剤
と少なくとも１種の液体ポリオールを含む連続液相中に
分散して含むポリマー組成物を提供する。
【０００９】容易に入手可能な液体ポリオールとして
は、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-
ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、テトラエチレングリコール及びグリセ
ロールが挙げられる。少なくとも１種の液体ポリオール
は、好ましくはエチレングリコール及びグリセロールか
ら選択され、より好ましくはグリセロールまたはエチレ
ングリコールとグリセロールとの混合物である。最も好
ましくは液体ポリオールはグリセロールである。
【００１０】好適なポリマー類は、英国特許第1,154,96
6号、同第1,161,188号、同第1,285,087号、欧州特許出
願公開第120 512号、欧州特許出願公開第236 844号及び
米国特許第4,547,202号に記載されている。これらのポ
リマー類は一般的に、分子量（Mn）が10,000〜1,000,00
0の範囲であり、C10〜C30の脂肪族炭化水素側鎖を有す
る。ポリマーの分子量（Mn）は、好ましくは20,000〜25
0,000、より好ましくは25,000〜100,000（例えば30,000
〜80,000）の範囲である。
【００１１】ポリマーは、好ましくは、１種以上の（C
18〜C30n-アルキル）アクリレートまたはメタクリレー
ト類、例えば1-ドコシルアクリレート（C22）、1-オク
タデシルアクリレート（C18）及び1-エイコシルアクリ
レート（C20）のホモ-またはコポリマーである。好適な
コポリマーは、１種以上の（C18〜C30n-アルキル）アク
リレートまたはメタクリレートと、窒素含有基を有する
モノオレフィン性不飽和化合物（例えば、アクリロニト
リル、アクリルアミド、p-アミノスチレン、N-ビニルピ
ロリドンまたは4-ビニルピリジン）とのコポリマーであ
る。
【００１２】最も好ましくは、ポリマーは１種以上の
（C18〜C26n-アルキル）アクリレートのポリマー、また
は１種以上の（C18〜C26n-アルキル）アクリレートと4-
ビニルピリジンとのコポリマーである。
【００１３】種々の界面活性剤が本発明組成物に配合さ
れ得る。界面活性剤は、好ましくはアルコールエトキシ
硫酸塩及びリグノスルホン酸塩から選択される。このよ
うな界面活性剤は通常アルカリ金属塩またはアンモニウ
ム塩である。アルコールエトキシ硫酸塩界面活性剤は通
常、式 RO-（CH2CH2O）n-SO3-M （Mはナトリウムまたはアンモニウムであり、RはC12〜C
18のアルキルで、nは２または３である）を有する。
【００１４】本発明組成物は、界面活性剤をポリマー10
0重量部当たり好ましくは１〜10、より好ましくは２〜
８重量部と、液体ポリオールをポリマー100重量部当た
り好ましくは50〜200、より好ましくは80〜125重量部を
含有する。これらの量は、組成物中に配合される界面活
性剤中に存在し得るエタノール及び/または水などの、
少量の溶媒も含む。
【００１５】他の添加剤（例えば、抗酸化剤、抗腐食剤
または金属不活性化剤など）も、本発明組成物中に少量
配合し得る。
【００１６】本発明組成物中に水が存在すると、粘度降
下に関して有効であることも知見された。本発明組成物
が、水を、組成物中の液体ポリオール100重量部当たり
好ましくは40重量部まで、より好ましくは35重量部まで
含有することが好ましい。本発明は、ポリマー、界面活
性剤及びポリオールの混合物をポリマーの融点以上の温
度で乳化させ、場合により水をポリオール100重量部当
たり40重量部まで添加し、得られた乳濁液をポリマーの
融点以下の温度に冷却することを含む本発明のポリマー
組成物の調製方法を提供する。
【００１７】本発明方法の上限温度は、混合物の種々の
成分の最も低い分解温度によって決定され得る。アクリ
レートポリマー、界面活性剤としてアルコールエトキシ
硫酸塩及び/またはリグノスルホン酸塩、及び液体ポリ
オールとしてグリセロールまたはエチレングリコール/
グリセロールを使用するとき、混合物の乳化温度を80℃
〜140℃の範囲にするのが非常に効果的であることが知
見された。
【００１８】本発明は、本発明組成物の、粗な鉱油また
は蝋含有の燃料油若しくはディーゼル油の流動点降下に
於ける使用にも係る。
【００１９】本発明のポリマー組成物は、原油のパイプ
ライン内で蝋が沈積するのを防止及び/または減少させ
る際に特に有用である。本発明組成物は、当該ポリマー
を対応する濃度で溶媒（例えば、トルエンまたはキシレ
ン）中に含む単純溶液（simple solutions）よりも低温
で流動性であるために、より低温環境での取扱適性が非
常に改善される。
【００２０】本発明は、以下に例示する実施例によって
さらに理解されよう。
【００２１】
【実施例】ポリマーＡ：1-ドコシルアクリレート31.2重
量%、1-オクタデシルアクリレート9.25重量%、1-エイコ
シルアクリレート55.5重量%、残り4.05重量%が高級及び
低級アルキルアクリレートである線状アルキルアルキレ
ートのブレンドより調製される、融点51℃、ゲル浸透ク
ロマトグラフィー（GPC）（ポリアクリレート換算）で
測定した分子量（Mn）が49,000〜76,000の範囲のアルキ
ルアクリレートコポリマー。
【００２２】ポリマーＢ：線状アルキルアクリレート類
（1-ドコシルアクリレート27重量%、1-エイコシルアク
リレート8重量%、1-オクタデシルアクリレート48重量%
及び高級及び低級アルキルアクリレート類3.5重量%）の
ブレンド物86.5重量%と、4-ビニルピリジン13.5重量%と
の共重合から調製される、融点47℃、分子量（Mn）が2
5,000〜60,000の範囲（GPCで測定）のアルキルアクリレ
ート/ビニルピリジンコポリマー。
【００２３】“DOBANOL 25-3A/60”（商標）エトキシ
硫酸塩：酸化エチレン3mol/mol（20℃での密度1.04kg/
l）を含む（C12〜C15アルコール）エトキシ硫酸アンモ
ニウムの水性エタノール（2：1 w/w）の60重量%溶液。
【００２４】実施例１〜５ グリセロール（12g）と“DOBANOL 25-3A/60”エトキシ
硫酸塩（0.53ml、0.55g）を、60mlボトル中周囲温度（2
0℃）にて撹拌し、均質な溶液を得た。ポリマーＡ（14.
7g）を80℃で添加し、ボトルを126℃のサーモスタット
油浴に移した。ボトル内の二相混合物を“ULTRA TURRAX
T25”（商標）ラボラトリー乳化機（1.8cm分散機、10,
000r.p.m）を使用して５分間乳化させた。ボトルを油浴
から外し周囲温度（20℃）まで空冷して得られたポリマ
ーＡ（不連続相）のグリセロール（連続相）乳濁液を冷
却すると、所望の組成物が易流動性の懸濁液として得ら
れた。この組成物は、周囲温度（20℃）で少なくとも１
箇月安定で、50℃では少なくとも１日安定であった。懸
濁液は少なくとも０℃まで下げても液体のままであっ
た。
【００２５】懸濁液（実施例２〜５）を、実施例１の懸
濁液と同様な方法に従って調製した。５つの総ての懸濁
液の詳細及びその特性を、以下の表１に示す。
【００２６】
【表１】 表１ 実施例 ポリマー グリセロール エトキシ硫酸塩 油浴温度 （重量部/ポリマー100部）（重量部/ポリマー100部）（℃） １ Ａ 82 3.8 126 ２ Ａ 122 4.6 125 ３ Ａ 200 6.25 130 ４ Ａ 67 3.4 130 ５ Ｂ 100 4.2 122 各例に於いて、懸濁液は周囲温度（20℃）で少なくと
も１箇月安定で、50℃では少なくとも１日安定であっ
た。懸濁液は少なくとも０℃まで下げても総て液体であ
り、実施例３及び４の液体は−20℃まで下げても液体で
あった。上記の懸濁液を極東（Far East ）原油に百万
分の400〜2500部の範囲の濃度で添加すると、ASTM D.97
に従って測定した流動点が市販で入手可能な流動性改善
剤“SHELLSWIM-5X”及び“SHELLSWIM-11T”を使用した
時と同等に降下した。
【００２７】実施例６〜９ グリセロール（50g）と“DOBANOL 25-3A/60”エトキシ
硫酸塩（２ml、2.1g）を一緒に周囲温度（20℃）で150m
lのビーカー内で撹拌すると、均質な溶液が得られた。
ポリマーＢ（50g）を80℃で添加し、ビーカーをサーモ
スタット油浴（125℃）に移した。ビーカー内の二相混
合物を、“ULTRA TURRAXT25”（商標）ラボラトリー乳
化機（1.8cmの分散機、24,000r.p.m.）を使用して３分
間、混合物の温度が140℃になるまで乳化した。ビーカ
ーを油浴から外し、周囲温度（20℃）まで空冷して得ら
れたポリマーＢのグリセロール乳濁液を冷却すると、所
望の組成物が易流動性の懸濁液として得られた。この組
成物は50℃で少なくとも１日安定であった。懸濁液は少
なくとも０℃まで下げても液体のままであった。
【００２８】懸濁液（実施例７〜９）を、実施例６の懸
濁液と同様の方法で調製した。実施例６〜９の詳細を以
下の表２に示す（各例では、ポリマーＢを使用した）。
【００２９】
【表２】 表２ 実施例 グリセロール エトキシ硫酸塩 油浴 混合物 混合 （重量部/ （重量部/ 温度 のピーク 時間 ポリマー100部） ポリマー100部） （℃） 温度（℃）（分） ６ 100 4.2 125 140 3 ７ 100 6.2 125 140 3 ８ 100 2.1 125 140 3 ９ 82 4.2 100 123 1 50/60 各例で懸濁液は、周囲温度（20℃）で少なくとも１箇月
安定で、50℃では少なくとも１日安定であった。懸濁液
はすべて少なくとも０℃まで下げても液体であった。各
懸濁液を極東原油に百万分の2000部以上の濃度で添加す
ると、ASTM D.97に従って測定した流動点が“SHELLSWIM
-11T”を使用したときと同等に降下した。
【００３０】実施例10及び11 パイロットスケールのコロイドミル、モデルCH−4310
（exFryma Maschinen A.G.,W.Germany）を使用して、実
施例９の組成を有する懸濁液１リットルを調製した。コ
ロイドミルから乳濁液を１リットルのガラスボトルに回
収し、これを15℃の水道水を流すか（15分間で120℃か
ら60℃に温度が下がる）、または氷/水浴中に放置する
か（15分間で120℃から45℃に温度が下がる）によって
周囲温度（20℃）に冷却した。
【００３１】得られた乳濁液は、周囲温度（20℃）で少
なくとも１箇月安定で、50℃では少なくとも１日安定で
あった。この乳濁液は少なくとも０℃まで下げても液体
であった。流動点が30℃の極東原油を使用して、ASTM
D.97に従って流動点降下を試験した。結果を以下の表３
に示す。
【００３２】
【表３】 表３ 実施例 乳化温度（℃） 極東原油への 処理油の流動点 添加比（mg/kg） （℃） 10 115 3170 12 11 120 4180 9 実施例12 実施例５の方法と同様であるが、油浴の温度を80℃にし
て、ポリマーＢ100重量部当たりグリセロール50重量
部、エチレングリコール50重量部、及び“DOBANOL 25-3
A/60”エトキシ硫酸塩4.2重量部を含む懸濁液を調製し
た。
【００３３】得られた懸濁液は完全には安定ではなく、
周囲温度（20℃）で１日のうちに貯蔵した懸濁液は固化
した。しかしながら、緩やかに振蕩すると懸濁液は再び
液体となった。周囲温度（20℃）で１箇月貯蔵後でも、
貯蔵した懸濁液は緩やかに振蕩することによって液体状
態に回復し得た。
【００３４】実施例13及び14 実施例12の方法に従って、２種類のポリマーＢのグリコ
ール含有懸濁液を調製した。
【００３５】実施例13では、ポリマーＢ100重量部当た
り、エチレングリコール100重量部及びリグノスルホン
酸塩の界面活性剤［“BORRESPERSE/NH”（商標）界面活
性剤 ex Borregaard,Sarpsborg,Norway］４重量部を含
有していた。
【００３６】実施例14では、ポリマーＢ100重量部当た
り、エチレングリコール50重量部、グリセロール50重量
部、“BORRESPERSE/NH”リグノスルホン酸塩の界面活性
剤３重量部、及び“DOBANOL 25-3A/60”エトキシ硫酸塩
３重量部を含有していた。
【００３７】これらの懸濁液のどちらも完全には安定で
はなく、周囲温度（20℃）で１日以内に貯蔵した懸濁液
は固化した。しかしながら、懸濁液を緩やかに振蕩する
と再び液体となった。周囲温度（20℃）で１箇月貯蔵
後、貯蔵した懸濁液は緩やかに振蕩することによって液
体状態に回復し得た。
【００３８】実施例15〜19 上記の実施例６〜９の方法と同様にして、ポリマーＡ6
6.6g、グリセロール33.3g、及び“DOBANOL 25-3A/60”
エトキシ硫酸塩（エトキシ硫酸塩4.0重量部/ポリマー10
0部）を含む乳濁液を調製した。油浴温度は105℃で、混
合物のピーク温度は121℃であった。
【００３９】得られた懸濁液を所定量のエチレングリコ
ールまたは水で希釈すると、安定な懸濁液が生成した。
これを極東原油に添加して試験し、ASTM D.97に従って
流動点を評価した。未添加原油の流動点は30℃であっ
た。懸濁液の詳細を、ポリマー100重量部当たりグリセ
ロール100重量部を含むが、エチレングリコールまたは
水は含まない対応する懸濁液の詳細と一緒に、以下の表
４に示す。
【００４０】
【表４】 Carri-Med“CSL 500”レオメーターでコーンプレートシ
ステムを用いて20℃で粘度を測定した。
【００４１】各例に於いて、実施例15〜19の懸濁液は実
施例６〜９の懸濁液と同様に安定であった。
【００４２】実施例19でグリセロール100部当たり水を3
3重量部含むと、低粘度の懸濁液となり、流動点降下剤
として効果的であるが、比較例Ａでグリセロール100部
当たり水を75重量部含むと、流動点降下剤として効果の
ない組成物となることが表４から明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｌ 1/18 Ｃ１０Ｌ 1/18 Ｚ (56)参考文献 米国特許4110283（ＵＳ，Ａ) 米国特許3779969（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08L 33/08 C08F 226/06 C08K 5/05 - 5/41 C10L 1/16 - 1/18 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１種のオレフィン性不飽和化
    合物を重合して得られる少なくとも１種のポリマーであ
    って、少なくとも10個の炭素原子の脂肪族炭化水素側鎖
    を有し、且つ分子量（Mn）が20,000〜250,000の範囲で
    あるポリマーを、界面活性剤と少なくとも１種の液体ポ
    リオールを含む連続相中に分散して含むポリマー組成物
    であって、該組成物は界面活性剤をポリマー100重量部
    当たり１〜10重量部含むことを特徴とする組成物。
  2. 【請求項２】 少なくとも１種の液体ポリオールがエチ
    レングリコールとグリセロールから選択されることを特
    徴とする請求項１に記載の組成物。
  3. 【請求項３】 少なくとも１種の液体ポリオールがグリ
    セロールであることを特徴とする請求項１または２に記
    載の組成物。
  4. 【請求項４】 液体ポリオールをポリマー100重量部当
    たり50〜200重量部含むことを特徴とする請求項１〜３
    のいずれか１項に記載の組成物。
  5. 【請求項５】 ポリマーが、１種以上の（C１８〜C２６
    のn-アルキル）アクリレートのポリマーまたは１種以上
    の（C１８〜C２６のn-アルキル）アクリレートと4-ビニ
    ルピリジンとのコポリマーであることを特徴とする請求
    項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
  6. 【請求項６】 界面活性剤がアルコールエトキシ硫酸塩
    またはリグノスルホン酸塩であることを特徴とする請求
    項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
  7. 【請求項７】 更に、水を液体ポリオール100重量部当
    たり40重量部まで含むことを特徴とする請求項１〜６の
    いずれか１項に記載の組成物。
  8. 【請求項８】 ポリマー、界面活性剤及びポリオールの
    混合物をポリマーの融点以上の温度で乳化させ、場合に
    より水をポリオール100重量部当たり40重量部まで添加
    し、次いで得られた乳濁液をポリマーの融点以下の温度
    に冷却することを含む請求項１〜７のいずれか１項に記
    載の組成物の調製方法。
  9. 【請求項９】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の組
    成物を添加することよりなる、粗な鉱油または蝋含有の
    燃料油若しくはディーゼル油の流動点の降下方法。
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