JP3437582B2 - 低分子量の構造化ポリマー - Google Patents

低分子量の構造化ポリマー

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、新規な低分子量の構造化ポリマー（struct
ured polymer）組成物に関する。本発明はまた、上記の
ポリマー組成物を使用して、スケール（scale）形成、
沈殿、または沈着を阻害する方法；加工水（process wa
ter）中に不溶性沈殿の分散を増加させる方法；冷却水
およびボイラー水を処理する方法；および鉱物スラリー
の粘度を減少させる方法に関する。
発明の背景 工業用および生活用水は、使用の条件下で水不溶性沈
殿を形成するために化学的に組み合わせ得る天然に存在
する夾雑物（すなわち、カルシウム、鉄、バリウム、重
炭酸塩、炭酸塩、酸化物、オキシレート、硫酸塩、リン
酸塩、亜鉛など）を含む。さらに、クレー（clay）、シ
リカ、および鉄酸化物のような水不溶性夾雑物は、水か
ら沈殿し得る。これらの沈殿物および不活性物質は、沈
着物およびスケールの形態で容器およびパイプの表面に
集められ得る。これは、熱伝導を低下させ、流れを阻害
し、腐食の可能性を増加させ、そして細菌増殖を増強す
る。鉱業適用においては、不溶性粒子を流動化すること
を助ける組成物は、採掘した物質をより効率的に調達お
よび輸送するために所望される。
スケールおよび沈着物を制御するための現在のメカニ
ズムは、不溶性沈殿物の形成を防止すること（例えば、
結晶成長を制限すること）またはシステム中に分散した
不活性な不溶性物質を保持することを包含する。分散剤
は、沈殿物、沈泥、固体およびそれらの組み合わせを流
動性にする。キレート剤または金属イオン封鎖剤は、不
溶性沈殿の形成を防止することを助けるために、カチオ
ンを結合するために使用され得る。表面活性化剤は、不
活性クレーおよびシリカの分散を助けるために使用され
得る。本来、これらの薬剤のいくつかはまた、鉱石およ
び鉱物の高い固体のスラリーを流動化することに有用で
あり得る。
特定の低分子量有機ポリマー（100,000MW未満）は、
沈殿を阻害することおよび不溶性夾雑物を分散させたま
まにすることの両方が可能である。これらのポリマーに
は、ポリカルボン酸およびポリスルホン酸ならびにそれ
らの塩、これらの酸のコポリマー、ならびに、これらの
酸と、アクリルアミド、カチオン性モノマー、ビニルエ
ステル、およびエーテルとのコポリマーおよびインター
ポリマー（interpolymer）が含まれる。
米国特許第3,463,730号では、BoothおよびMeadは、低
分子量（1,000〜8,000）の加水分解されていないポリア
クリルアミドの添加によって水系中のスケール沈着物を
制御または防止するためのプロセスを記載する。米国特
許第3,709,815号では、BoothおよびCorneliusは、ボイ
ラー水分散性物および調整剤としての使用のために少な
くとも20,000の平均分子量を有する２−アクリルアミド
−２−置換したプロパン−１−スルホン酸を含むポリマ
ーを開示している。米国特許第3,898,037号では、Lange
らは、鉄、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムの
水不溶性化合物、ならびに沈泥およびクレーの通常存在
する粒子を分散させることに使用されるアクリルアミド
−スルホン酸のポリマーおよびコポリマーを記載してい
る。米国特許第4,711,725号では、Amickらは、これらの
適用にも利用される種々のコポリマー、ターポリマー
（terpolymer）、およびインターポリマーを開示してい
る。それぞれの特許において、記載されたこれらのポリ
マーは、直鎖状構造を有し、そして完全に水溶性であ
る。
直鎖状かつ水溶性の低分子量有機ポリマーが、高濃度
スラリーにおいて、鉱物を流動化または分散することも
また、開示されている。これは、より経済的な鉱物の貯
蔵形態および輸送形態を可能にする。Amickらは、米国
特許第4,711,725号において、クレーおよび炭酸カルシ
ウムのスラリーの粘度を減少させるための、カルボン酸
およびスルホン酸のコポリマーおよびターポリマーの可
能性を例示している。また、これらのポリマー組成物
は、直鎖状構造を有し、そして水溶性である。
構造化高分子量ポリマーは、既に開示されている。米
国特許第5,171,808号では、Rylesらは、懸濁した固体の
綿状化分散での使用のための架橋した、アニオン性また
は両性の、有機ポリマー微粒子を開示する。ヨーロッパ
特許出願第0 374 458号では、Neffらは、連鎖移動剤の
存在下でエチレン性（ethlyenically）不飽和モノマー
および分枝剤の重合に基づく水溶性の分枝ポリマー綿状
物を開示している。これらの特許は両方とも、綿状化剤
として使用され、および多相系において不溶性物質の分
散よりもむしろ不溶性物質の塊状化および沈殿を誘導す
るために使用される、高分子量ポリマーの組成物を開示
している。
スケールインヒビターおよび分散剤として利用される
上記の組成物は特定の条件下で適用可能であり得るが、
これらは特定の状況下ではほんの中程度効果的であるか
または無効である。従って、スケールの形成、沈殿、ま
たは沈着を阻害するための；加工水中に水溶性沈殿の分
散を増加させるための；冷却水およびボイラー水を処理
するための；および鉱物スラリーの粘度を減少させるた
めの；代わりの組成物および方法の必要性が存在する。
発明の要旨 本発明は、エチレン性不飽和モノマーおよび構造化誘
導剤（structure−inducing agent）を含む新規な低分
子量の構造化ポリマー組成物を提供する。これらの構造
化ポリマーは、直鎖状分子構造を有するポリマーとは反
対に、分枝した、架橋した、またはそれらのいくつかの
組み合わせである分子構造を有する。本発明の構造化ポ
リマーは、現存するポリマーと比較して、スケールの形
成、沈殿、または沈着を阻害する改良された能力、水系
において不溶性沈殿物を分散させる改良された能力、冷
却水およびボイラー水を処理する改良された能力、およ
び鉱物スラリーの粘度を減少させる改良された能力を有
する。
本発明の主な目的は、少なくとも１つの不飽和有機モ
ノマーまたはその塩、および少なくとも１つの構造化誘
導剤を含む約500,000未満の分子量を有するポリマー組
成物を提供することである。
本発明の他の目的は、以下の方法を提供することであ
る：少なくとも１つの不飽和有機モノマーおよび少なく
とも１つの構造化誘導剤を含む有効量のポリマー組成物
を、水性媒体に添加する工程を包含する、水性媒体中の
スケールの形成、沈殿、または沈着を阻害する方法；少
なくとも１つの不飽和有機モノマーおよび少なくとも１
つの構造化誘導剤を含む有効量のポリマー組成物を、加
工水に添加する工程を包含する、加工水中の不溶性沈殿
物の分散を増加させる方法；少なくとも１つの不飽和有
機モノマーおよび少なくとも１つの構造化誘導剤を含む
有効量のポリマー組成物を、冷却水およびボイラー水に
添加する工程を包含する、冷却水およびボイラー水を処
理する方法；および、少なくとも１つの不飽和有機モノ
マーおよび少なくとも１つの構造化誘導剤を含む有効量
のポリマー組成物を、スラリーに添加する工程を包含す
る、鉱物スラリーの粘度を減少させる方法。
発明の詳細な説明 本明細書に記載の発明がより十分に理解されるため
に、以下の詳細な説明を記載する。説明において、以下
の略号を使用する： 以下の用語を本明細書で使用する： 用語「分枝」とは、直鎖状実体に存在する元の２つの
末端に対する分枝またはさらなる末端の生成をいう。
用語「分枝剤」とは、分枝を生じさせる薬剤をいう。
用語「架橋」とは、ポリマー鎖間の内部結合をいう。
用語「架橋剤」とは、架橋、分枝、またはそれらの組
み合わせが生じることを誘導する薬剤をいう。
用語「エチレン性不飽和」とは、少なくとも１つの不
飽和エチレン性基の存在をいう。
用語「インターポリマー」とは、３つ以上の異なるモ
ノマーから形成されるポリマーをいう。
用語「モノマー」とは、ポリマーを形成するために組
み合わせ得る単一の別々の分子をいう。
用語「構造化ポリマー」とは、構造化誘導剤の導入で
調製されたポリマーをいう。
用語「構造化誘導剤」とは、ポリマー組成物に添加さ
れる場合、分枝、架橋、またはそれらの組み合わせを誘
導する薬剤をいう。
上記の定義において、本明細書全体を通して使用され
る化学的およびポリマー技法の他の用語は、当業者によ
って容易に理解され得る。用語は、単独またはそれらの
組み合わせで使用され得る。
本発明は、少なくとも１つの不飽和有機モノマーまた
はその塩、および少なくとも１つの構造化誘導剤を含
む、約500,000未満の分子量を有するポリマー組成物を
提供する。
本発明の好ましい実施態様では、各不飽和有機モノマ
ーは、モノエチレン性不飽和カルボン酸、モノエチレン
性不飽和カルボン酸無水物、モノエチレン性不飽和スル
ホン酸、およびスルホン化スチレン（sulfonated styre
ne）からなる群より独立して選択される。より好ましく
は、各不飽和有機モノマーは、アクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、無水マレイン酸、２−アクリルアミド
−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミ
ド−２−メチルプロパンスルホン酸、およびアリルオキ
シ−２−ヒドロキシプロピルスルホン酸からなる群より
独立して選択される。
本発明の別の実施態様では、構造化誘導剤は、架橋剤
または分枝剤である。より好ましくは、構造化誘導剤
は、ポリ不飽和アクリル酸アミド、ポリ不飽和アクリル
酸エステル、アルケニル置換したヘテロ環、トリ−また
はテトラ−アリル４級アンモニウムハライド、およびア
ルデヒドからなる群より独立して選択される。さらによ
り好ましくは、構造化誘導剤は、メチレンビスアクリル
アミド、トリアリルメチルアンモニウムクロライド、エ
チレングリコールジアクリレート、グリオキサール、お
よびホルムアルデヒドからなる群より独立して選択され
る。
さらなる実施態様では、本発明は、不飽和有機モノマ
ーおよび構造化誘導剤のコポリマーを含む約500,000未
満の分子量を有するポリマー組成物を提供する。
本発明の好ましい実施態様では、コポリマーは、モノ
エチレン性不飽和カルボン酸、モノエチレン性不飽和カ
ルボン酸無水物、モノエチレン性不飽和スルホン酸、お
よびスルホン化スチレンからなる群より独立して選択さ
れる不飽和有機モノマーを含む。より好ましくは、コポ
リマーは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無
水マレイン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパ
ンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロ
パンスルホン酸、およびアリルオキシ−２−ヒドロキシ
プロピルスルホン酸からなる群より独立して選択される
不飽和有機モノマーを含む。
別の実施態様では、コポリマーは、モノエチレン性不
飽和カルボン酸、モノエチレン性不飽和カルボン酸無水
物、モノエチレン性不飽和スルホン酸、およびスルホン
化スチレンからなる群より独立して選択される１つの不
飽和有機モノマー；および、不飽和アクリル酸アミド、
不飽和アクリル酸エステル、アルケニル置換したヘテロ
環、および不飽和４級アンモニウムハライドからなる群
より選択される１つの不飽和有機モノマーを含む。より
好ましくは、コポリマーは、アクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、無水マレイン酸、２−アクリルアミド
−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミ
ド−２−メチルプロパンスルホン酸、アリルオキシ−２
−ヒドロキシプロピルスルホン酸、およびスルホン化ス
チレンからなる群より選択される不飽和有機モノマー；
および、アクリルアミド、置換アクリルアミド、Ｎ−ビ
ニルピロリドン、メタクリレート、エチルアクリレー
ト、およびジアリル４級アンモニウムハライドからなる
群より選択される不飽和有機モノマーを含む。
別の実施態様では、本発明は、不飽和有機モノマーお
よび構造化誘導剤のインターポリマーを含む約500,000
未満の分子量を有するポリマー組成物を提供する。
好ましい実施態様では、インターポリマーは、モノエ
チレン性不飽和カルボン酸、モノエチレン性不飽和カル
ボン酸無水物、モノエチレン性不飽和スルホン酸、およ
びスルホン化スチレンからなる群より独立して選択され
る少なくとも１つの不飽和有機モノマー；および、モノ
エチレン性不飽和カルボン酸、モノエチレン性不飽和カ
ルボン酸無水物、モノエチレン性不飽和スルホン酸、ス
ルホン化スチレン、不飽和アクリル酸アミド、不飽和ア
クリル酸エステル、アルケニル置換したヘテロ環、およ
び不飽和４級アンモニウムハライドからなる群より独立
して選択されるさらなる不飽和有機モノマーを含む。
より好ましくは、少なくとも１つの不飽和有機モノマ
ーは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マ
レイン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンス
ルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパン
スルホン酸、アリルオキシ−２−ヒドロキシプロピルス
ルホン酸、およびスルホン化スチレンからなる群より独
立して選択され；そして、さらなる不飽和有機モノマー
は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレ
イン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスル
ホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンス
ルホン酸、アリルオキシ−２−ヒドロキシプロピルスル
ホン酸、アクリルアミド、置換したアクリルアミド、Ｎ
−ビニルピロリドン、メタクリレート、エチルアクリレ
ート、およびジアリル４級アンモニウムハライドからな
る群より独立して選択される。
他の実施態様では、本発明は、少なくとも１つの不飽
和有機モノマーまたはその塩、および少なくとも１つの
構造化誘導剤を含む、約500,000未満の分子量を有する
ポリマー組成物を提供し、ここで、モノエチレン性不飽
和カルボン酸、モノエチレン性不飽和カルボン酸無水
物、モノエチレン性不飽和スルホン酸、およびスルホン
化スチレンからなる群より独立して選択される不飽和有
機モノマーは、総組成物の約50％と約100％との間、お
よびより好ましくは総組成物の約70％と約100％との間
を含む。
さらなる実施態様では、本発明は、少なくとも１つの
不飽和有機モノマーまたはその塩、および少なくとも１
つの構造化誘導剤を含む、約500,000未満の分子量を有
するポリマー組成物を提供し、ここで、ポリマーの分子
量は、100,000amu未満であり、およびより好ましくは5
0,000amu未満である。
別の実施態様では、本発明は、少なくとも１つの不飽
和有機モノマーまたはその塩、および少なくとも１つの
構造化誘導剤を含む、約500,000未満の分子量を有する
ポリマー組成物を提供し、ここで、構造化誘導剤の濃度
は、約50ppmと約20,000ppmの間である。
他の実施態様では、本発明は、水性媒体中のスケール
の形成、沈殿、または沈着を阻害する方法；加工水中の
不溶性沈殿物の分散を増加させる方法；および冷却水お
よびボイラー水を処理する方法を提供し；少なくとも１
つの不飽和有機モノマー、および少なくとも１つの構造
化誘導剤を含む、約500,000未満の分子量を有する有効
量のポリマー組成物を、水性媒体、加工水、ならびに冷
却水およびボイラー水に添加する工程を包含する。
他の実施態様では、本発明は、鉱物スラリーの粘度を
減少させる方法を提供し、少なくとも１つの不飽和有機
モノマー、および少なくとも１つの構造化誘導剤を含
む、約500,000未満の分子量を有するポリマー組成物の
有効量を、このスラリーに添加する工程を包含する。好
ましい実施態様では、鉱物スラリーは、炭酸カルシウ
ム、二酸化チタン、石炭、焼結カオリンクレー、および
水和カオリンクレーからなる群より選択される１つ以上
の鉱物を含む。他の好ましい実施態様では、鉱物スラリ
ーは、少なくとも１つの金属、好ましくは遷移金属を含
む。
他の好ましい実施態様では、本発明は、上記の方法を
包含し、ここで、ポリマー組成物は、好ましくは、より
好ましくは、およびさらにより好ましくは上記のポリマ
ー組成物を含む。
本明細書に記載の構造化ポリマーは、当業者に周知の
従来の重合技術によって調製され得る。このような技術
には、溶液重合、逆相乳化液重合、および懸濁液重合を
含むが、これらに限定されない。重合は、フリーラジカ
ル開始剤によって開始され得る。好ましい開始剤方法
は、フリーラジカルであるが、光化学的方法または照射
方法も利用され得る。構造化誘導剤の導入は、本発明の
構造化ポリマーの形成に必要な他の薬剤を組み合わせる
前、同時、または後のいずれかに行われ得る。
カルボン酸またはその塩が本発明の組成物の調製に使
用される場合、エステル、アミド、またはニトリルが所
望のカルボン酸を生じるために加水分解され得るとも考
えられる。この加水分解は、重合事象の前または後に生
じ得る。
本発明の低分子量ポリマーを得るために、その調製に
連鎖移動剤を使用することが必要である。使用され得る
連鎖移動剤の例は、当業者に周知であり得る。これらに
は、アルコール、ホスフィン、ホスフィン酸、亜硫酸
塩、メルカプタン、およびチオ酸のような薬剤が含まれ
るが、これらに限定されない。必要な連鎖移動剤の量
は、化合物の能力、使用されるモノマー混合物、存在す
る構造化誘導剤の量、および最終産物の所望の分子量の
ような因子によって影響される。２つ以上の連鎖移動剤
の組み合わせは、１つの処方物に使用され得る。
本発明がより十分に理解され得るために、以下の実施
例を記載する。これらの実施例は、例示の目的のためで
あり、そして本発明の範囲をいかなるようにも限定する
ことを意図するものではない。
実施例 実施例１ 水酸化ナトリウムでpH 3.5〜6.0に中和した、40重量
％AMPS/60重量％AAおよび20重量％AMPS/80重量％AAを含
むコポリマーを、水溶液重合によって調製した。過硫酸
アンモニウムおよびメタ重亜硫酸ナトリウムを、開始剤
／連鎖移動システムとして使用した。処方物は、構造化
誘導剤として０〜5000ppm MBAを含んだ。最終産物は、
酸として30％と40％との間の活性であった。GPCによっ
て決定される分子量を含む具体的なデータを、表１に詳
記する。
実施例２ ポリアクリル酸のホモポリマーを、中和せずに実施例
１に記載と同じ方法によって調製した。ポリマー処方物
は、構造化誘導剤として０〜20,000ppm MBAを含んでい
た。いくつかの場合、２−メルカプトエタノール（ME）
を、連鎖移動システムとしてメタ重亜硫酸ナトリウム
（MBS）とともに使用した。具体的なデータを表２に示
す。
実施例３ 一連のホモ−、コ−、およびターポリマーを、他のカ
ルボン酸で調製し、そしてスルホン酸およびいくつかの
コ−およびターポリマーを、ポリマー組成物中にカチオ
ン性および非イオン性分子を導入することによって調製
した。すべてのポリマーを、実施例１にしたがって、お
よび構造化誘導剤として０〜5000ppm MBAを添加して調
製した。具体的なデータを表３に示す。表３に示すすべ
てのポリマーを、15,000以下の所望の分子量を達成する
ように調製した。
実施例４〜13 実施例１〜３に記載の試料のすべてを、種々の適用に
おける性能についてテストした。実施例１〜３に記載の
試料をまた、これらの適用に現在使用される市販の物質
に対してテストした。分子量を、実施例に記載の実験室
試料に使用されるものと同じ方法を使用するGPCによっ
て市販の産物で測定した。分析の種々の方法は結果に変
動を生じ得、すべての物質の分子量を、同じ手順によっ
て測定した。これらの市販産物のデータを表４に詳記す
る。
炭酸カルシウム阻害テスト手順 炭酸カルシウム阻害についてのすべてのテストを、以
下の手順に従って行った： 1. ガラス容器に50ml 0.023Mカルシウムストック溶液
（CaCl2から調製しそしてpH 8.5に中和した）を添加す
る。
2. 容器に、それぞれ０（コントロール）、0.1、0.25、
または0.5mlの1g/l活性ポリマー溶液（pH 8に中和し
た）１、2.5、および5ppmを添加する。
3. ガラス容器に50ml 0.023M炭酸塩ストック溶液（Na2C
O3から調製しそしてpH 8.5に中和した）を添加する。
4. 容器にふたをし、そして振盪して混合する。
5. 必要とされる温度（70または80℃）にセットした強
制エアーオーブン中に瓶を17時間置く。約60分後、圧力
を解放するためにふたを緩め、そして再度ふたをする。
6. 17時間後、オーブンから取り出し、そして室温まで
冷却する。
7. 0.45ミクロンフィルターを通して濾過する。
8. 25mlの水の入ったビーカーに25mlの濾過した溶液を
添加する。
9. 3mlの硬水緩衝溶液およびカルシウムインジケーター
を添加する。
10. 0.01M EDTA溶液で滴定する。
ここで、滴定コントロール＝50mlカルシウムストック溶
液＋50ml滴定前に新たに調製した水;EDTA（コントロー
ル）＝0ppmポリマー リン酸カルシウム阻害テスト手順： リン酸カルシウム阻害についてのすべてのテストを以
下の手順に従って行った： 1. ガラス容器に、50mlの12ppm PO4ストック溶液を添加
する。
2. 容器に、所望のポリマー用量（１、５、または10pp
m）を添加する。
3. 5ppm Fe+2を50ml 含む500ppmカルシウムストック溶
液を添加する。
4. 試料を所望のpH（9.5）に調節する。
5. ふたをし、そして70℃の強制エアーオーブンに17時
間置く。
6. 約60分後、容器中の圧力を解放する。
7. オーブンから取り出し、そして0.22ミクロンフィル
ターを通してすぐに濾過する。
8. アスコルビン酸法によってPO4について分析する。
硫酸カルシウムテスト手順： 硫酸カルシウム阻害についてのすべてのテストを以下
の手順に従って行った： 1. ガラス容器に、50ml 15.3g/l溶液の塩化カルシウム
（pH 8.5）を添加する。
2. 容器に所望のポリマー用量（0.1または0.5ppm）を添
加する。
3.容器に50ml 8.1g/l硫酸ナトリウム溶液（pH 8.5）を
添加する。
4. 70℃強制エアーオーブンに72時間置く。１時間後圧
力を解放する。
5. 室温まで冷却する。
6. 0.22ミクロンフィルターを通して濾過する。
7. EDTAでカルシウムを滴定する。
ここで、滴定コントロール＝50mlカルシウムストック溶
液＋50ml滴定前に新鮮に調製した水;EDTA（コントロー
ル）＝0ppmポリマー 酸化鉄阻害テスト手順 酸化鉄阻害についてのすべてのテストを以下の手順に
従って行った： 1. 250ppmカルシウムの存在下で酸化鉄の200ppm懸濁液
を調製する。
2. 30分間混合する。
3. ガラス容器中に100mlアリコートを入れる。
4. ポリマーを所望の濃度で添加する。
5. 試料を15分間激しく撹拌する。
6. 所望の時間放置する。
7. 上部から10mlアリコートをピペットで取り、そして7
20nmにて分光光度計で％透過率を測定する。
8. ％透過率が低いほど、分散能力が大きい。
クレー分散手順： クレー分散についてのすべてのテストを、1000ppmク
レー懸濁液を250ppmカルシウムの存在下で調製した以外
は、酸化鉄テスト手順と同様に行った。
実施例４〜８は、本発明のポリマー組成物が、スケー
ルの形成、沈殿、または沈着を阻害する増強された能力
を有し、そして加工水における不溶性微粒子の増加した
分散を提供することを示す。
実施例９ 炭酸カルシウム粘度減少−70％スラリー ２つの構造化ポリアクリル酸ナトリウムポリマーを、
以下の手順に従って、この適用で通常使用される市販の
分散剤に対して評価した： 1. 400mlビーカーに以下のものを添加する： a. 100ml水、 b. 4.5ml 10％活性ポリマー溶液、そして c. 混合の間、250g炭酸カルシウムをゆっくり添加す
る。
2. すべての炭酸カルシウムを添加した後、15分間高速
で混合する。
3. 8オンス瓶に注ぐ。
4. Brookfield粘度計,Model RVFで20rpmで粘度を測定す
る。
5. 4.5ml増量してさらなるポリマーを添加し、各添加の
際に５分間工程２を繰り返し、次いで工程４を繰り返
す。
実施例10 カオリンクレー粘度減少−70％スラリー 一連の80/20 AA/AMPSコポリマーを、カオリンクレー
の70％スラリーについての分散剤として評価した。使用
したテスト手順は、10％活性ポリマーおよび10％活性炭
酸ナトリウムを10ml増加して添加した以外は、実施例９
の手順と同一であった。性能を、Brookfoeld粘度計,Mod
el RVFで20rpmにて測定した。
上記のテストを、水和した中部ジョージアのカオリン
クレーを使用して行った。
上記の実施例を、一般的に中部ジョージアカオリンク
レーよりも粒子サイズが細かい、東部ジョージアクレー
を使用して行った。
実施例13に示すHercules粘度データは、ダインおよび
rpmの読みの両方のHercules粘度数を与える。水和およ
び焼結カオリンスラリーの両方を評価するための手順を
以下に示す： 実施例11〜13で使用した70％水和カオリンスラリーを、
以下のように調製した： 1. 10％活性ポリマーおよび10％活性炭酸ナトリウムの
溶液を調製する。
2. 500gクレーを測り分ける。
3. 高速ミキサー用の容器中に200g水を測る。
4. 2ポンド／トン活性炭酸ナトリウムを添加する。
5. 2ポンド／トン活性ポリマーを添加する。
6. 均一になるまで混合し、次いでできる限り高速で混
合しながら容器にクレーを添加する。
7. 混合物が流動体ではない場合、等濃度の追加のポリ
マーおよび炭酸ナトリウムを添加する。高速で１分間混
合する。
8. すべてのクレーを添加した後、スラリーのpHをチェ
ックする（6.5〜7.5の間であるべきである）。
9. ％固形分をチェックする（約70.2％であるべきであ
る）。
10. Model RVFスピンドル１または２で20rpmにてBrookf
ield粘度をチェックする。
11. 粘度を記録する−最適が達成されるまで、追加の0.
25ポンド／トンを添加する（ポリマーとともに0.25ポン
ド／トンの炭酸ナトリウムを添加する）。
12. B Bobを使用して、1100または4400rpmのいずれかで
最終の試料におけるHercules粘度をはかる。
実施例14で使用した50％焼結カオリンスラリーを以下の
ように調製した： 1. 300g焼結カオリンを測り分ける。
2. 低剪断ミキサー用の容器中に288.5g水を測る。
3. 10％活性分散溶液および10％活性炭酸ナトリウム溶
液のそれぞれ1.5gを添加する。
4. 均一になるまで混合する。
5. クレーを水混合物にゆっくり添加する。
6. すべてのクレーを添加した後、高速で１分間混合す
る。
7. pHおよび％固形分を測定する（pHは6.5〜7.5である
べきであり、そして％固形分は約50％であるべきであ
る）。
8. B Bobを使用して、1100rpmでHercules粘度を測る。
上記の実施例９〜13は、本発明のポリマー組成物が、
現存する技法と比較して鉱物スラリーの粘度を減少させ
るための増強した能力を有することを示す。
本発明の多くの実施態様が本明細書に記載されている
が、基本的構成が、本発明の産物を利用する他の実施態
様を提供するために改変され得ることは明らかである。
したがって、本発明の範囲が実施例によって示されてい
る特定の実施態様によってよりもむしろ、添付の請求の
範囲によって定義されるべきであることが理解される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｆ 16/14 Ｃ０８Ｆ 16/14 20/04 20/04 20/58 20/58 (56)参考文献 特開 平７−53826（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−139714（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−86125（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−505917（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08F 12/30 C08F 16/14 C08F 20/04 C08F 20/58 B01F 17/00 C02F 5/10

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】GPCによって決定される50,000未満の分子
    量を有する分散剤ポリマーであって； 少なくとも１つの不飽和有機モノマーまたはその塩であ
    って、ここで、各不飽和有機モノマー、がモノエチレン
    性不飽和カルボン酸、モノエチレン性不飽和カルボン酸
    無水物、モノエチレン性不飽和スルホン酸、およびスル
    ホン化スチレンからなる群より独立して選択される、不
    飽和有機モノマーまたはその塩；および 少なくとも１つの構造化誘導剤を含む、分散剤ポリマ
    ー。
  2. 【請求項２】各不飽和有機モノマーが、アクリル酸、メ
    タクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、２−アクリ
    ルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタク
    リルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、およびア
    リルオキシ−２−ヒドロキシプロピルスルホン酸からな
    る群より独立して選択される、請求項１に記載の分散剤
    ポリマー。
  3. 【請求項３】前記構造化誘導剤が、架橋剤または分枝剤
    である、請求項１に記載の分散剤ポリマー。
  4. 【請求項４】前記構造化誘導剤が、ポリ不飽和アクリル
    酸アミド、ポリ不飽和アクリル酸エステル、アルケニル
    置換したヘテロ環、トリアリル４級アンモニウムハライ
    ドまたはテトラアリル４級アンモニウムハライド、およ
    びアルデヒドからなる群より独立して選択される、請求
    項３に記載の分散剤ポリマー。
  5. 【請求項５】前記構造化誘導剤が、メチレンビスアクリ
    ルアミド、トリアリルメチルアンモニウムクロライド、
    エチレングリコールジアクリレート、グリオキサール、
    およびホルムアルデヒドからなる群より独立して選択さ
    れる、請求項４に記載の分散剤ポリマー。
  6. 【請求項６】不飽和有機モノマーのコポリマーを含む、
    請求項１に記載の分散剤ポリマー。
  7. 【請求項７】前記コポリマーが、モノエチレン性不飽和
    カルボン酸、モノエチレン性不飽和カルボン酸無水物、
    モノエチレン性不飽和スルホン酸、およびスルホン化ス
    チレンからなる群より独立して選択される不飽和有機モ
    ノマーを含む、請求項６に記載の分散剤ポリマー。
  8. 【請求項８】前記コポリマーが、アクリル酸、メタクリ
    ル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、２−アクリルアミ
    ド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルア
    ミド−２−メチルプロパンスルホン酸、およびアリルオ
    キシ−２−ヒドロキシプロピルスルホン酸からなる群よ
    り独立して選択される不飽和有機モノマーを含む、請求
    項７に記載の分散剤ポリマー。
  9. 【請求項９】前記コポリマーが、モノエチレン性不飽和
    カルボン酸、モノエチレン性不飽和カルボン酸無水物、
    モノエチレン性不飽和スルホン酸、およびスルホン化ス
    チレンからなる群より選択される１つの不飽和有機モノ
    マー、ならびに、不飽和アクリル酸アミド、不飽和アク
    リル酸エステル、アルケニル置換したヘテロ環、および
    不飽和４級アンモニウムハライドからなる群より選択さ
    れる１つの不飽和有機モノマーを含む、請求項６に記載
    の分散剤ポリマー。
  10. 【請求項１０】前記コポリマーが、アクリル酸、メタク
    リル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、２−アクリルア
    ミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリル
    アミド−２−メチルプロパンスルホン酸、およびアリル
    オキシ−２−ヒドロキシプロピルスルホン酸からなる群
    より選択される不飽和有機モノマー；ならびに、アクリ
    ルアミド、置換したアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリ
    ドン、メチルアクリレート、エチルアクリレート、およ
    びジアリル４級アンモニウムハライドからなる群より選
    択される不飽和有機モノマーを含む、請求項９に記載の
    分散剤ポリマー。
  11. 【請求項１１】不飽和有機モノマーのインターポリマー
    を含む、請求項１に記載の分散剤ポリマーであって、該
    インターポリマーが３つ以上の異なるモノマーから形成
    される、分散剤ポリマー。
  12. 【請求項１２】前記インターポリマーが、モノエチレン
    性不飽和カルボン酸、モノエチレン性不飽和カルボン酸
    無水物、モノエチレン性不飽和スルホン酸、およびスル
    ホン化スチレンからなる群より独立して選択される少な
    くとも１つの不飽和有機モノマー；ならびに、モノエチ
    レン性不飽和カルボン酸、モノエチレン性不飽和カルボ
    ン酸無水物、モノエチレン性不飽和スルホン酸、スルホ
    ン化スチレン、不飽和アクリル酸アミド、不飽和アクリ
    ル酸エステル、アルケニル置換したヘテロ環、および不
    飽和４級アンモニウムハライドからなる群より独立して
    選択されるさらなる不飽和有機モノマーを含む、請求項
    11に記載の分散剤ポリマー。
  13. 【請求項１３】少なくとも１つの不飽和有機モノマー
    が、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレ
    イン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスル
    ホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンス
    ルホン酸、およびアリルオキシ−２−ヒドロキシプロピ
    ルスルホン酸からなる群より独立して選択され；そして
    さらなる不飽和有機モノマーが、アクリル酸、メタクリ
    ル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、２−アクリルアミ
    ド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルア
    ミド−２−メチルプロパンスルホン酸、アリルオキシ−
    ２−ヒドロキシプロピルスルホン酸、アクリルアミド、
    置換したアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、メチ
    ルアクリレート、エチルアクリレート、およびジアリル
    ４級アンモニウムハライドからなる群より独立して選択
    される、請求項12に記載の分散剤ポリマー。
  14. 【請求項１４】モノエチレン性不飽和カルボン酸、モノ
    エチレン性不飽和カルボン酸無水物、モノエチレン性不
    飽和スルホン酸、およびスルホン化スチレンからなる群
    より独立して選択される不飽和有機モノマーが、総組成
    の50重量％と100重量％との間で含まれる、請求項１に
    記載の分散剤ポリマー。
  15. 【請求項１５】モノエチレン性不飽和カルボン酸、モノ
    エチレン性不飽和カルボン酸無水物、モノエチレン性不
    飽和スルホン酸、およびスルホン化スチレンからなる群
    より独立して選択される不飽和有機モノマーが、前記ポ
    リマーの70重量％と100重量％との間で含まれる、請求
    項14に記載の分散剤ポリマー。
  16. 【請求項１６】前記構造化誘導剤の濃度が50ppmと20,00
    0ppmとの間である、請求項１に記載の分散剤ポリマー。
  17. 【請求項１７】水性媒体中でスケールの形成、沈殿、ま
    たは沈着を阻害する方法であって、請求項１〜16のいず
    れか１項に記載の分散剤ポリマーの有効量を該水性媒体
    に添加する工程を包含する、方法。
  18. 【請求項１８】加工水中で不溶性沈殿の分散を増加させ
    る方法であって、請求項１〜16のいずれか１項に記載の
    分散剤ポリマーの有効量を該加工水に添加する工程を包
    含する、方法。
  19. 【請求項１９】冷却水およびボイラー水を処理する方法
    であって、請求項１〜16のいずれか１項に記載の分散剤
    ポリマーの有効量を該冷却水およびボイラー水に添加す
    る工程を包含する、方法。
  20. 【請求項２０】鉱物スラリーの粘度を減少させる方法で
    あって、請求項１〜16のいずれか１項に記載の分散剤ポ
    リマーの有効量を該スラリーに添加する工程を包含す
    る、方法。
  21. 【請求項２１】前記鉱物スラリーが少なくとも１つの金
    属を含む、請求項20に記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記鉱物スラリーが、炭酸カルシウム、
    二酸化チタン、石炭、焼結カオリンクレー、および水和
    カオリンクレーからなる群より選択される１つ以上の鉱
    物を含む、請求項20に記載の方法。
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