NO303017B1

NO303017B1 - Fosfonerte oligomerer av en aktiv olefin som vannbehandlingsmiddel

Info

Publication number: NO303017B1
Application number: NO915002A
Authority: NO
Inventors: Keith Philip Davis; Peter Albert Theodore Hoye; Michael John Williams; Gary Woodward; Martin Paul Greenhall
Original assignee: Albright & Wilson Uk Ltd
Priority date: 1990-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1998-05-18
Also published as: JPH04334392A; TW226983B; EP0491391A1; DK0491391T4; KR100249658B1; GB2252322A; AU2009295A; JP3225213B2; KR920012098A; BR9105481A; DK0491391T3; AU8978491A; DE69119377T2; FI111260B; ES2090222T5; MY107669A; ATE137756T1; JPH1072476A; GR3020264T3; EP0491391B1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en ny fosfonert oligomer av en aktiv olefin som er særlig nyttig for vannbehandlingsmidler som hemmer skalldannelse og/eller korrosjon av metall, f.eks. jern, overflater av vandige systemer slik som kokende vann. Oppfinnelsen angår særlig visse nye midler som er effektive når de er tilstede i meget lave konsentrasjoner f.eks. 0,1 til 100 ppm.

Slike midler er på grunn av de minimale konsentrasjonene som er nødvendig for effektiv virkning kjent som terskelmidler. Terskelnivåene er typisk mye lavere enn det som vil være nødvendig for å oppnå nyttig beskyttelse ved et støkiometrisk reagens slik som klassiske gelateringsmidler.

Selv om det er kjent et stort antall terskelmidler, er noen av disse både skallhemmere og korrosjonshemmere. De mest effektive og kommersielt aksepterbare skallhemmere er relativt ineffektive, og blir ikke anvendt kommersielt som korrosjonshemmere og vise versa. En gruppe forbindelser som har blitt rapportert å vise skall- og korrosjons-hemmende egenskaper er f osfonoravsyre og dens salter. Disse er imidlertid ikke tilstrekkelig effektive og de har ikke oppnådd betydelig kommersiell suksess. Forbindelsen har vært ganske kostbar å fremstille på konvensjonell måte, som innebærer reagering av en diester av maleinsyre med dimetyl-fosfitt for å danne et mellomprodukt av fosfonoravsyreester. Mellomproduktet blir deretter hydrolysert.

En særlig vellykket klasse skallhemmere er 2-fosfono-1,2,4-trikarboksybutan og dens salter som vil bli referert til kollektivt som "PTCB". Disse blir fremstilt ved å reagere det ovenfor beskrevne fosfonoravsyreestermellomproduktet med metylakrylat for å danne esteren av det ønskede produktet, som deretter må bli hydrolysert. Dette er en meget kostbar prosess på grunn av både kostnadene av reagensene og antall trinn som er involvert.

Ikke desto mindre har den vært kommersielt vellykket i konkurranse med mye rimeligere produkter fordi den er effektiv særlig ved lav konsentrasjon. Den sies å være nyttig i behandling av visse problemvannsystemer, som ikke effektivt kan bli behandlet med andre skallhemmere. PTCB blir imidlertid normalt ikke kommersielt anvendt som en korrosjonshemmer.

De mest kostnadseffektive og kommersielle vellykkede organiske korrosjonshemmere som for tiden er i bruk er 2-hydroksy-2-fosfonoeddiksyre, (H0)2PO CHOH.COOH og dens salter som heretter blir kollektivt referert til som HPP. HPP har noen store ulemper som en korrosjonshemmer ved at den er relativt ineffektiv i nærvær av sink, som blir mye anvendt i vannbehandling, og i klorerte vannsystemer. Den er ikke meget effektiv som en skallhemmer.

Fosfonering av vann-uoppløselige langkjedede olefiner i et ikke-vandig oppløsningsmiddel med fosforsyrling og en fri radikal katalysator har vært kjent siden 1965 fra dokumentet til Yoshiki Okamoto og Hiroshi Sakurai i Kogyo Kayaka Zasshi 68, 11 (1965). Produktene er ikke rapportert å være nyttige som korrosjons- eller skallhemmere.

Forsøk på å fosfonere mer reaktive, vann-oppløselige olefiner slik som akrylsyre eller maleinsyre med fosfor har gitt neglisjerbare utbytter av fosfonerte produkter.

GB 1458235 beskriver fremstilling av visse skallhemmere basert på tilsvarende kjemi som det japanske dokumentet. Produktene blir fremstilt ved å reagere hypofosforsyre med akrylsyre. To eksempler, eksempel H og I, beskriver imidlertid en påstått reaksjon av fosforsyrling med akrylsyre i nærvær av en katalytisk mengde kaliumpersulfat. Produktene er ikke spesifikt identifisert, men det er antydet på basis av fosforanalyse, at de er fosfonerte oligomerer av akrylsyre. Yteevnen til disse reaksjonsproduktene som skallhemmere er nevnt i tabell 1 på side 6 i patentet. Denne tabellen viser at de er markert dårligere i forhold til andre eksempler i oppfinnelsen i tabellen. De er ikke betydelig mer effektive enn kommersielle polyakrylsyre som er beskrevet som et sammenligningseksempel.

Den sistnevnte observasjonen kan faktisk bli forklart enkelt. Ved å repetere eksempel H og I i GB 1458235 er det oppdaget at reaksjonsproduktet faktisk er polyakrylsyre. NMR bekrefter fravær av P-C-bindinger. Antageligvis har patentinnehaverne mislykkes i å fjerne alle uorganiske urenheter før det ble gjennomført analyse.

Det at fosforsyrling mislykkes i å gi nyttige utbytter med effektivt fosfornerte vannbehandlingsmidler med umettede karboksylsyrer, har ført til forkastning av denne til-nærmelsen og i stedet er det satset på kostbare mange-trinnsveier som anvender fosfittestre og karboksylatestere.

Det er mange referanser innenfor fagområdet for anvendelse av fosfonokarboksylsyrer i vannbehandling og deres fremstilling som utgår fra alkylfosfitter. De inkluderer US 2.478.390, US 2.957.931, US 3.923.876, US 3.959.168, US 4.042.324, US 4.057.511, US 4.351.796 og DE-A-3.044.214.

En klasse med organofosfonforbindelser som til nå ikke har vært tilgjengelig med unntagelse av meget kostbare multi-trinnssynteser som ikke har noen kommersiell interesse, og hvis muligheter derfor har blitt oversett, er de vicinale difosfonatene. Det har vært foreslått å lage 2,3-difos-fonopropionsyre ved å fremstille trietylesteren av 2-fosfonoeddiksyre og reagere den med trietylfosfitt og formaldehyd. Den resulterende esteren blir deretter forsåpet. Utgangsesteren er et kostbart kjemikali som ikke er raskt tilgjengelig, og de etterfølgende preparative trinnene tillegger vesentlige kostnader til produktet. Det er også blitt foreslått å syntetisere 2,3-difosfonbuta-1,4-dionsyre ved å reagere tetraetylesteren av fosfonomaleinsyre med dietylf osf i tt i nærvær av en base og hydrolysering av den resulterende esteren. Igjen er kostnadene ved reagensene og de etterfølgende trinnene begrensende.

Det er nå oppdaget at lavere molekylvekt (f.eks. mindre enn 10 karbonatom) olefiner og acetylener, særlig vannoppløselig hydroksyolefiner og acetylener og salter av karboksyolefiner og acetylener slik som alkalimetallsalter, (f.eks. pro-pylater, akrylater og/eller maleater eller allyl eller propargylalkohol) reagerer med vannoppløselige fosfitter i vandig oppløsning, vanligvis ved forhøyede temperaturer i nærvær av frie radikaler for å danne høye utbytter av nye produkter som generelt er mye billigere å lage enn konvensjonelle fosfonerte produkter slik som PTCB og som ennå i det minste kan sammenlignes med det sistnevnte, og i noen tilfeller overlegne i yteevne som skallhemmere.

Videre er produktene også meget effektive som korrosjonshemmere, særlig i nærvær av kalsiumion. De er i mange tilfeller vesentlig overlegne i forhold til HPP i nærvær av klor og hypokloritt eller hypobromitt som vanligvis er tilstede i klorerte vannsystemer og/eller i nærvær av klordioksid. Produktene er også mer effektive som korrosjonshemmere enn HPP i nærvær av sinkioner.

Oppfinnelsen er således rettet mot en fosfonert oligomer av en aktiv olefin, kjennetegnet ved at oligomeren har formel H[CHR CHR]n-P03lVI2der minst en R-gruppe i hver [CHRCHR]-enhet er en C00M-, CH2OH-, sulfon-, sulfat- eller fosfon-gruppe og hver annen R-gruppe som kan være lik eller forskjellig fra første R-gruppe er hydrogen eller en C00M-, hydroksyl-, fosfon-, sulfon-, sulfat-, ci-7alkyl eller ci- 7 alkenylgruppe, eller en karboksy-, hydroksy-, fosfon- eller sulfon-substituert C^.y alkenylgruppe, og hver M er et kation slik at den fosfonerte oligomeren er vannoppløselig, og n er større enn 1, men lavere enn 6.

Oppfinnelsen angår videre fosfonerte kooligomer med formel H[CHRCHR]nP03M2der hver R-gruppe i molekylet er definert som foran, og inneholder minst to forskjellige [CERCHR]-grupper avledet fra forskjellige monomerer, og der totalverdien av n ligger mellom 3 og 6.

Det er også oppdaget at acetyleniske forbindelser og særlig vannoppløselige acetyleniske alkoholer og karboksylatsalter, reagert med fosfittsalter i nærvær av frie radikale initiatorer særlig persulfater, for å danne et område med vicinale difosfonoforbindelser har verdi som skall- og korrosjonshemmere .

Særlig er det oppdaget at propargylalkohol og dens homologer reagerer med alkalimetallfosfitter i nærvær av f.eks. persulfater for å danne nye forbindelser som kombinerer gode skallhemmende egenskaper med god hemming av korrosjon særlig i kalsiuminneholdende systemer.

Forbindelsene ifølge oppfinnelsen kan fremstilles på i og for seg kjent måte ved fosfonering av en fortrinnsvis vann-oppløselig eller svakt oppløselig, aktiv, etylenisk eller acetylenisk umettet forbindelse ved å reagere med et vannoppløselig fosfittsalt i nærvær av tilstrekkelig med et oppløsningsmiddel, som har evne til å oppløse begge reagenser for å oppløse i det minste en del av reaksjonsblandingen, og med tilstrekkelig fritt radikal til å omdanne en vesentlig andel av nevnte umettede forbindelse til et fosfonert derivat. Oppløsningsmidlet er fortrinnsvis et vandig basert oppløsningsmiddel.

Begrepet "aktiv, umettet forbindelse" inkluderer etylenisk og acetylenisk umettede forbindelser der den umettede bindingen blir aktivert i nærheten av minst en hydroksyl, karbonyl, karboksylat, sulfonat og/eller fosfonatgruppe ved inkludering i en ring. Foretrukkede eksempler inkluderer alkalimetall- maleater, akrylater, propiolater, butyn-1,4 dioater, butyn-1, 4-diol, propargylalkohol, vinylsulfonat, vinylfosfonat, allylalkohol, norbornen og cyklopentadien.

En annen kjent fremgangsmåte for fremstilling av skall-og/eller korrosjonshemmere omfatter oppvarming: (1) minst en vannoppløselig karboksy, hydroksy, sulfono eller fosfono-olefin som har generell formel R2C=CR2^er roinst en R-gruppe er en COOM, CH20E, S03M eller P031VI2 gruppe og hver av de andre R-gruppene kan være like eller forskjellige og hver representerer hydrogen eller en hydrokarbon- eller substituert hydrokarbongruppe, eller der to av R-gruppene sammen danner en cykloalkyl- eller cykloalkenylgruppe, eller en del derav, og M er et kation slik at saltet er vannoppløselig; med (2) et vannoppløselig salt av fosforsyrling; i nærvær av (3) tilstrekkelig med et vandig basert oppløsningsmiddel for å oppløse i det minste deler av hvert av reagensene; og (4) tilstrekkelig frie radikaler for å danne en fosfonert oligomer av nevnte olefin.

En annen fremgangsmåte for å fremstille vicinale difosfonoforbindelser omfatter reaksjon av en acetylenisk forbindelse med et fosfittsalt i nærvær av tilstrekkelig fritt radikal for å omdanne en vesentlig andel av nevnte acetyleniske forbindelse til en vicinal difosfonoforbindelse, fortrinnsvis en vannbasert oppløsning.

Den acetyleniske forbindelsen er fortrinnsvis vannoppløselig, f.eks. en acetylenisk alkohol eller karboksylatsalt, særlig ett som har mindre enn 10, mer spesielt mindre enn 6, f.eks. mindre enn 5 karbonatomer. Det er funnet at propargylalkohol reagerer og gir en særlig effektiv og ny kombinert skall- og korrosjonshemmer, nemlig 2 ,3-difosfonopropanol, vanligvis dannet i blanding med noen fosfonerte oligomerer av propargylalkohol. Andre nye og velegnede forbindelser som kan bli fremstilt omfatter forbindelser med formelen.

Der R er en hydroksy og/eller karboksysubstituert alkylgruppe som har samlet 1 til 5 karbonatomer og R' er hydrogen, en karboksylatgruppe, en hydrokarbongruppe som har fra 1 til 4 karbonatomer eller en R gruppe og deres salter. Forbindelsen har fortrinnsvis samlet mindre enn seks karbonatomer.

Det kan fremstilles fosfonerte oligomerer med aktive olefiner der oligomerene har formelen

der minst en R-gruppe i hver enhet er COOM, CH2OH, sulfono-eller fosfonogrupper og den andre R-gruppen som kan være den samme, eller forskjellig fra den første R-gruppen, er hydrogen eller en COOM, hydroksyl, fosfono, sulfono, sulfato, cl-7alkyl, C^_7alkenylgruppe eller en karboksylat, fosfono, sulfono, sulfato og/eller hydroksy substituert C±- 7 alkyl eller C^_7alkenylgruppe, og hver M er et kation slik at den fosfonerte oligomeren er vannoppløselig og n er større enn 1, f.eks. opptil 6. n har fortrinnsvis verdi som er mindre enn 5 f.eks. 1.2 til 3.

Det kan også fremstilles fosfonerte kooligomerer med formelen over, men der [CHRCHR]ninneholder mindre enn to [CHRCHR]-grupper avledet fra forskjellige monomerer og der n har en samlet verdi på minst 3. For eksempel inkluderes en fosfonert trimer eller høyere kooligomer av maleat og akrylat som inneholder minst en [CH2CHCOOM] og minst en [CHCOOM CHCOOM]-gruppe.

Oppfinnelsen skaffer tilveie en ny fosfonert oligomer eller blanding av fosfonerte oligomerer av maleinsyre, med formelen

H(CHC02MCHC02M)nP03M2der n er større enn 1 men mindre enn 6, og M er en kationisk type slik at forbindelsen er vann-oppløselig, og særlig blandinger av slike forbindelser med fosfonoravsyre eller dens vannoppløselige salter, ofte i en mindre andel ved vekt basert på samlet vekt av den opp-løsnings-frie blandingen.

Ifølge oppfinnelsen er det særlig foretrukket å anvende reaksjonsprodukter som omfatter: opptil 50 vekt-56 av et fosfonosuksinat basert på vekten av oppløsnings-fri sammensetning; en fosfonert dimer av maleat; valgfritt en mindre vektandel, relativt til vekten av dimer, av høyere fosfonerte oligomerer av maleat; og fra 0,5 til 5 vekt-# av alkalimetallfosfat.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelsesform skaffer oppfinnelsen tilveie en ny fosfonert oligomer av en vann-oppløselig akrylat som omfatter et gjennomsnitt fra 2 til 15 akrylatenheter pr. mol og som utviser minst ett NMR<31>p resonnanskaraktertrekk av en C-P binding.

Det beskrives en fremgangsmåte for behandling av potensielle skalldannende vandige systemer, eller av potensielle korrosive vandige systemer for å hemme hhv. skalldannelse eller korrosjon, og omfatter tilsetning til dette en terskelmengde (f.eks. en effektiv mengde som er mindre enn 100 ppm ved vekt) av en ny forbindelse eller blanding av forbindelser ifølge oppfinnelsen.

Eksempler på acetylenisk umettede forbindelser som kan bli anvendt i oppfinnelsen inkluderer propargylalkohol, propiolater, buta-2,3-yne-l,4-dioater, og andre acetylenisk umettede alkoholer, karboksylatsalter og hydroksykarboksylat-salter som er mindre enn 10 karbonatomer.

De nye vicinale difosfonoforbindelsene i foreliggende oppfinnelse kan bli fremstilt ved å reagere en vandig oppløsning av den acetylenisk umettede alkohol og/eller vannoppløselige salter av det aktuelle karboksylatreagenset, med et fosfitt, vanligvis en alkalimetallfosfitt slik som natrium- eller kaliumfosfitt i nærvær av frie radikaler. De frie radikalene blir typisk frembrakt ved tilsetning av natriumpersulfat, i tilstrekkelig mengder til å omdanne en vesentlig andel, f.eks. mer enn 5056, fortrinnsvis mer enn 60$ av den acetyleniske forbindelsen i difosfonoforbindelsen. I stedet for vann er det mulig å anvende andre vandig baserte oppløsningsmidler slik som vandig etanol, vandig metanol, vandig dioksan eller vandig aceton. Slike oppløsningsmidler er foretrukket der den acetyleniske forbindelsen bare er svakt oppløselig i vann.

Reaksjonen kan gi opphav i tillegg til difosfonoderivatet, til noen fosfonerte oligomerer av det acetyleniske reagenset. Disse oligomerene og reaksjonsproduktene som inneholder disse, har verdifulle skall- og korrosjonshemmende egenskaper. Reaksjonen kan i tillegg danne en andel (vanligvis mindre) av geminal difosfonat. Reaksjonsproduktet inneholder også typisk noe fosfat. Blandinger av vicinal difosfonat, geminal difosfonat, fosfonerte oligomerer og/eller uorganiske fosfat viser synergistisk aktivitet.

Viktige fordeler mellom foreliggende oppfinnelse og kjent teknikk som forsøker å fremstille fosfonater fra olefiner ved å anvende fosforsyrling inkluderer: anvendelse av et vandig basert oppløsningsmiddel og anvendelse av salter i stedet for frie syrer. Reaksjonen blir fortrinnsvis kjørt ved nøytral eller alkalisk pH. Forhøyede temperaturer er foretrukket og mengden av fri radikal initiator som er nødvendig er ofte vesentlig mer enn det som vanligvis blir anvendt i fri radikalkatalyserte reaksjoner. Initiator blir fortrinnsvis dosert kontinuerlig og med jevne mellomrom til reaksjonsblandingen i den grad det er nødvendig for å holde reaksjonen i gang til fullføring.

Det benyttes fortrinnsvis alkalimetallsalter av en hvilken som helst syrereagens, f.eks. et alkalimetallpropiolat, akrylat, metakrylat og/eller maleat og en di-alkalimetallfosfitt. I hvert tilfelle er alkalimetallet fortrinnsvis natrium, men andre kationer som danner oppløselige fosfitter og som ikke interfererer med reaksjonen kan bli anvendt. Eksempler innbefatter kalsium, kalium, litium og magnesium. Fosfonium (f.eks. tetraalkyl eller tetrakishydroksymetyl), ammonium eller substituert ammonium slik som tetrametylammo-nium og/eller mono-, di- og/eller tri-og etanolammonium kan også bli anvendt, men er ikke foretrukket.

Andelen av fosfitt til umettet forbindelse er fortrinnsvis vesentlig støkiometrisk, dvs. ekvimolar i det tilfellet med etylenisk umettede forbindelser eller 2:1 molar i det tilfellet med acetylener. Et mindre overskudd av et av reagensene kan være tilstede, imidlertid er vesentlig overskudd av fosfitt generelt uønsket. Overskudd av umettet forbindelse resulterer generelt i dannelse av ufosfonerte oligomerer. Siden den sistnevnte vanligvis er effektive vannbehandlingsmidler på egen måte, og er ofte nyttige synergister med fosfonerte produkter i oppfinnelsen, kan sammenligningsvis større mengder umettet middel bli tolerert.

Molforholdet av etylenisk umettet forbindelse til fosfitt er fortrinnsvis fra 1:5 til 15:1, og vanligvis 1:1 til 3:1, særlig 1,3:1 til 2,5:1 f.eks. 1,5:1. Høyere andeler av fosfitt til umettet forbindelse vil generelt være nødvendig til fosfonatacetylener. For eksempel kan andelen av fosfitt til acetylen være fra 10:1 til 1:10, vanligvis 5:1 til 1:8, særlig 3:1 til 1:5, f.eks. 2,5:1 til 1:2, fortrinnsvis 2:1 til 1:1.

Den umettede forbindelsen er fortrinnsvis en maleat, akrylat eller en blanding derav eller en propiolat eller allyl eller propargylalkohol. Andre olefiner og acetylener inkluderer metakrylat, vinylsulfonater , vinylfosfonater, 2,3-butyn-l,4- diol, butyn-1,4-dioater, 2 ,3-butyn-l-ol-4-oater, nor-bornen, vinylacetat 2,3-buten-l,4-diol og 2 ,3-buten-l-ol-4-oater. Sammenlignet med maleater har fumarater i denne forbindelse funnet å være ureaktive.

Det foretrekkes å gjennomføre fremstillingene ved en konsentrasjon av reagensene der reaksjonsblandingen vil forbli fullstendig oppløst og rørbar ved reaksjonstempera-turen.

Reaksjonen kan imidlertid bli gjennomført i nærvær av tilstrekkelig oppløsningsmiddel til å oppløse bare en del av reagensene, men tilstrekkelig til fortrinnsvis å danne en rørbar oppslemming. F.eks. utgjør de totale faste stoffene fra 0,5 til 96 vekt-56 av reaksjonsblandingen, vanligvis 1 til 9556 f.eks. 10 til 9056, særlig 20 til 85$, fortrinnsvis 35 til 8056, mer å foretrekke 50 til 8056, f.eks. 60 til 7856 eller 70 til 75%.

Den ønskede konsentrasjonen kan hensiktsmessig bli oppnådd ved å oppløse reagensene f.eks. i vann, og inndampe inntil blandingen fremdeles så vidt er omrørbar, eller ved oppvarming av en blanding med fosforsyrling og de umettede forbindelsene og nøytralisering med varm konsentrert base slik som natriumhydroksid, forut for tilsetning av den frie radikale initiatoren.

Reaksjonen krever en kilde for frie radikaler for systemet, f.eks. en ammonium eller alkalimetallpersulfat eller peracetat, hydrogenperioksid, en hydroperoksid, klordioksid, natriumklorat, natriumhypokloritt, organotinhydrider, azoforbindelser slik som 4,4'-azobiscyanovalerinsyre, elektrolyse, ultrafiolett eller annen ioniserende stråle eller ultralyd eller en hvilken som helst kombinasjon av det foregående.

Mengden og hastigheten på dannelse av generert fritt radikal bestemmer graden som reaksjonen går forover og tiden som er nødvendig.

Mengden av fri radikal initiator er fortrinnsvis tilstrekkelig til å føre reaksjonen til fullføring på rimelig tid (f.eks. i løpet av 0,25 til 24 timer). Mindre mengder kan bli anvendt hvis ufullstendige reaksjoner blir tolerert. Generelt er mengden av fritt radikal som er nødvendig vesentlig større enn i normale frie radikalkatalyserte reaksjoner. Overskudd av fri radikalkilde blir imidlertid fortrinnsvis unngått av økonomiske årsaker og for å minimalisere kontaminering av produktet. Generelt dess mer vann som er tilstede, dess mer fritt radikal er nødvendig for å fullføre reaksjonen. Mer forhøyede temperaturer kan også tillate at reaksjonen foregår med mindre tilsetning av frie radikaler. Det foretrekkes derfor å anvende en konsentrert reaksjonsblanding f.eks. ved minst 60$ og fortrinnsvis mer enn 7056 samlet faste stoffer. Under disse betingelsene er mengden av initiator som er nødvendig typisk fra 1 til 10 mol-56 f.eks. 2 til 8 og fortrinnsvis 3 til 6 mol-56 basert på umettet reagens. Evis reaksjonen blir gjennomført i et mer fortynnet system, og/eller ved lavere temperaturer, kan imidlertid større mengder med initiatorer slik som natrium, kalium eller ammoniumpersulfat være nødvendig, typisk fra 10 til 30 vekt-56 av umettet reagens, f.eks. 20 til 2556.

Reaksjonsblandingen er fortrinnsvis ved en pH på minst nøytral, eller svakt alkalisk. Sur pE bør unngås. Typiske pE verdier bør være over 5 og særlig over 5,5 fortrinnsvis over 6 og mer å foretrekke over 6,5 f.eks. 6,8 til 10 og mest å foretrekke 7 til 9 i det minste til å begynne med, selv om pH kan tillates å synke under 7 når reaksjonen nærmer seg fullføring.

Reaksjonen foregår normalt i et vandig basert oppløsnings-middel som typisk er vann, forutsatt at de utvalgte reagen sene er tilstrekkelig oppløselige. Vannblandbare organiske oppløsningsmidler kan bli inkludert der det er nødvendig for mer svakt oppløselige reagenser. Oppløsningsmidlet bør inneholde tilstrekkelig vann til å oppløse fosfittet i en vesentlig grad. De organiske oppløsningsmidlene kan f.eks. omfatte metanol, etanol, isopropanol, etylenglykol, propylenglykol, en vannoppløselig oligomer av etylen eller propylenglykol slik som dietylenglykol, en vannoppløselig mono- eller di-eter av etylen- eller propylenglykol eller av en oligomer derav, slik som etylenglykolmonometyleter, etylenglykoldi-metyleter, dietylenglykolmonometyleter eller dietylenglykol-monoetyleter, glycerol, en vannoppløselig glyceryleter, aceton og/eller dioksan. Kravene til å oppløse fosfitt og olefin eller acetylen i samme vannbaserte oppløsningsmiddel er hovedbegrensning på valg av umettet reagens. I vanskelige tilfeller kan det være mulig å gjennomføre reaksjonen i vannfri dioksan.

Reaksjonsblandingen krever generelt oppvarming for i det minste en del av reaksjonstiden for å initiere og opprett-holde reaksjonen. Temperaturer over 60°C, mer å foretrekke over 80°C, f.eks. 90° C til kokepunktet av blandingene blir fortrinnsvis anvendt, og opprettholdt i 30 min. til 8 timer for å fullføre reaksjonen. Høyere temperaturer f.eks. under trykk, f.eks. i en autoklav kan være fordelaktig. Typisk er temperaturen mellom 50 og 250°C f.eks. under 200°C og fortrinnsvis under 150°C. Optimale temperaturer er vanligvis i området 95-140°C f.eks. 100-130°C.

Det foretrekkes at reaksjonen blir gjennomført under en inert atmosfære, f.eks. nitrogen. Dette hjelper til å forbedre utbytte av produktet.

Reaksjonen kan bli gjennomført satsvis, semi-kontinuerlig eller kontinuerlig f.eks. i en rørreaktor. Den frie radikal-kilden kan bli tilsatt initielt, eller fortrinnsvis i en lang rekke tilsetninger eller kontinuerlig eller semi-kontinuerlig i løpet av reaksjonen.

For å maksimalisere utbytte av fosfonert produkt er det ofte nødvendig å tilsette umettede reagens, kontinuerlig eller med ujevne mellomrom under reaksjonsperioden til en vandig oppløsning av fosfitt.

Produktet inneholder typisk en andel, f.eks. i det tilfellet med maleater, til ca. 40 vekt-# derav, av fosfonert monomer (f.eks. fosfonosuksinat) og det gjenværende omfatter fosfonert dimer sannsynligvis med mindre mengder av høyere homologer og uorganiske salter slik som fosfater.

I lys av det faktum at f osf onoravsyre og dens salter er relativt dårlige skall- og korrosjonshemmere, bidras den sterkt forøkede yteevnen til foreliggende nye reaksjonsprodukter, eller i det minste de som er avledet fra maleater, til tilstedeværelse enten av høyere homologer eller av kjemisk modifiserte oligomerer, f.eks. hydroksyl eller sulfatderivater og/eller nærvær av uorganisk fosfat. Man antar at visse av disse homologene kan være ypperlige til fosfonosuksinater som skall- og korrosjonshemmere. Det antas også at det er synergistisk virkning mellom bestanddelene i foreliggende nye reaksjonsprodukter.

Forbindelsene eller blandingene i foreliggende oppfinnelse er av spesiell verdi som korrosjonshemmere i systemer som inneholder kalsiumioner og kan også bli anvendt i forbindelse med sinksalter.

Produktene er effektive i nærvær av klor, klordioksid, brom, hypokloritt, hypobromitt og andre oksiderende biocider. De kan derfor bli anvendt til å behandle klorerte vannsystemer eller systemer som er sterilisert med andre oksiderende midler. De er nyttige i kjølevannsbehandling, behandling av industrielt prosessvann, kjelevannbehandling, avsaltings- anlegg og til behandling av vann som ble anvendt eller fremstilt i oljebrønner inkludert injeksjonsvann, produsert vann og vann som ble anvendt for hydrostatisk testing av rørledninger.

De har også verdi som detergentbyggere eller hjelpebyggere, f.eks. i forbindelse med zeolitter eller som metallchela-terende midler, f.eks. i metallekstraksjoner. De kan bli anvendt i vandig baserte funksjonelle fluider slik som hydrauliske fluider, smøremidler, skjærefluider og oljefelt-boreslam.

Forbindelsene og blandingene i oppfinnelsen kan f.eks. bli anvendt i pressbehandling av oljebrønner i forbindelse med kalsiumsalter, eller kan bli tilsatt boreslam eller til oljefeltinjeksjonsvann, produsert vann eller vann til hydrostatisk testing, så vel som til forskjellig industrielt kjølevann og prosessvann og til vann som anvendes i sentral-oppvarmingssystemet. De er spesielt effektive i å forhindre bariumsulfatskall.

Pressbehandling i borehull, f.eks. for å forhindre dannelse av BaS04skall, innebærer typisk impregnering av formasjonen i hullet med et kalsiumsalt av hemmeren, og dette fører deretter til lekkasje i et hvilket som helst vandig system som sirkulerer i hullet for å skaffe tilveie kontrollert langsom frigjøring.

I oljebrønner blir hullet skylt ut, f.eks. med vandig overflateaktivt middel for å frembringe en våt fuktig overflate og deretter impregnert med en oppløsning av hemmeren. Kalsiumsaltet blir dannet in situ enten ved kalsium i formasjonen, der det sistnevnte omfatter kalksten, eller ved etterfølgende behandling av hullet med et vandig kalsiumsalt, f.eks. der formasjonen omfatter sandsten. Forbindelsene og blandingene er nyttig i behandling av klorerte vannsystemer der mange terskelmidler er ineffektive. Effektive konsentrasjoner kan typisk være i området fra 0,1 til 50 ppm avhengig av egenskapene til det vandige systemet, fortrinnsvis 0,5 til 20 ppm, særlig 1 til 10 ppm f.eks. 1,5 til 4 ppm.

Produktene ifølge oppfinnelsen kan bli anvendt i kombinasjon med hverandre, og/eller i forbindelse med andre vannbehandlingsmidler som inkluderer: overflateaktive stoffer slik som anionisk overflateaktive stoffer (f.eks. cio-20alkyl benzensulfonater, C^q-20olefinsulfonater, C^<q_>2o<a>lkylsul-fater, cio-20alkyl 1 til 25 mol etersulfater, Cio-20 parafinsulfonater, Cio-20såper,C^o-20alkylfenolsulater, sulfosuksinater, sulfosuksinamater, ligninsulfonater, fettestersulfonater, Cio-20alkylfenyletersulfater, ^10-20 alkyletanolamidsulfater, C^q_2oalfasulfofettsyresalter, C^q_20acylsarkosinater, isetionater, C^q_2oacyltaurider, C^q-20 alkylhydrogenfosfater), ikke-ionisk overflateaktive stoffer (f.eks. etoksilert og/eller propoksylert C^<q->20alkoholer, etoksylert og/eller propoksilert ci0-20 karboksylsyre, alkanolamider, aminoksider, og/eller cio- 20 acylsorbitan og/eller glyceryletoksylater) amfoteriske overflateaktive (f.eks. betainer, sulfobetainer, og/eller kvateriserte imidazoler), og/eller kationiske overflateaktive stoffer (f.eks. benzalkoniumsalter, ^ 10- 20 alkyltrimetylammonium-salter); sequestranter, skallaterende midler, korrosjonshemmere og/eller andre terskelmidler (f.eks. natriumtripoly-fosfat, natriumetylendiamintetracetat, natriumnitrilotri-acetat, tetrakaliumpyrofosfat, acetodifosfonsyre og dens salter, ammoniumtrismetylenfosfonsyre og dens salter, etylendiamintetrakis (metylenfosfonisk) syre og dens salter, dietylentriaminpentakis (metylenfosfonisk) syre og dens salter); tolyltriazol og blandinger av nitrat, benzoat, HHP og/eller PTCB) biocider (f.eks. tetrakis (hydroksymetyl) fosfoniumsalter, formaldehyd, glutaraldehyd); oksiderende biocider og/eller blekemidler (f.eks. klor, klordioksid, hydrogenperoksid, natriumperborat); skumkontrollerende midler slik som silikonantiskum; oksygenfjernere slik som hydraziner og/eller hydroksylaminer; pH regulerende og/eller buffrings-midler slik som aminer, borater, citrater og/eller acetater; kromsalter; sinksalter; og/eller andre vannbehandlingsmidler slik som polymeriske dispergeringsmidler og koagulanter som inkluderer polymalein-, polyakryl- og polyvinylsulfonsyrer og deres salter, stivelser og/eller karboksymetylcellulose, og/eller molybdater. Oppfinnelsen frembringer formuleringer som omfatter en effektiv mengde av et produkt i oppfinnelsen som nevnt foran og en hvilken som helst av de forannevnte kjente vannbehandlingsmidlene. Slike formuleringer kan f.eks. inneholde fra 5 til 95 vekt-56 av et produkt av oppfinnelsen og fra 5 til 90 vekt-56 av en eller flere av et hvilket som helst av de forannevnte vannbehandlingsmidlene.

Overflateaktive stoffer ifølge oppfinnelsen kan omfatte 2 til 70, fortrinnsvis 3 til 50 f.eks. 5 til 20 vekt-56 overflateaktivt stoff og 5 til 60, fortrinnsvis 10 til 45 f.eks. 15 til 30 vekt-56 samlet bygger, hovedandelen av en hvilken som helst balanse er typisk en bærer, oppløsningsmiddel eller fortynningsmiddel.

Byggeren kan bestå av et fosfono eller et difosfono produkt. Alternativt kan byggeren omfatte et slikt produkt sammen med en eller flere andre byggere slik som zeolitt, natriumtri-polyfosfat, kaliumpyrofosfatnatrium eller kaliumkarbonat, natriumsitrat, natriumnitrilotriacat, natriumsilikat og/eller natriumetylendiamintetracetat. Produktet i oppfinnelsen kan således utgjøre fra 1$ til 10056 av den samlede bygger, f.eks. 5 til 9056 særlig 10 til 8056. Balansen kan omfatte et inert fast stoff slik som natriumsulfat eller et flytende medium slik som vann eller en lavere molekylvektpolyetylenglykol. Det overflateaktive stoffet kan i tillegg omfatte: opptil 5 vekt-56, f.eks. 0,01 til 2 vekt-56 av optisk klargjører, opptil 5 vekt-56 f.eks. 0,01 til 2 vekt-56 av et j ordsuspenderende middel slik som natriumkarboksymetylcellulose; og opptil 656, mer vanlig opptil 2 vekt-56 hver av parfyme, farger, enzym, blekemiddel, buffere og andre konvensjonelle ingredienser av fast stoff eller flytende detergentsammensetning.

Oppfinnelsen vil bli illustrert ved følgende eksempler. Alle fremstillingene ble gjennomført under en atmosfære av nitrogen.

Evalueringene ble gjennomført i henhold til følgende testmetoder:

Testmetode nr. 1

Syntetisk salt sjøvann som har samlet COg innhold på 100 mg.l-<1>blir fremstilt til følgende formulering:

500 ml av det syntetiske sjøvannkonsentratet og passende mengde av en 0,5 g/l lageroppløsning av hemmeren blir oppvarmet til, og opprettholdt ved 80°C og pH justert til 8,00 + 0,01. 0,125 g utfelt kalsiumkarbonat som har 60 vekt-56 aragonitt og 4056 kalsitt ble tilsatt og pE registert i 60 minutter.

Evis det ikke blir registrert noe fall i pE som er større enn 0,1 enheter, frembringer hemmeren 10056 hemming av aragonitt-skalldannelse. Testen blir gjentatt inntil den minimale konsentrasjonen (terskel) for 10056 hemming har blitt bestemt.

Testmetode nr. 2

Syntetisk formasjonsvann blir fremstilt med følgende formel:

Det syntetiske formasjonsvannet blir tilsatt utfelt kalsiumkarbonat og pumpet gjennom et 0,15 cm borekapillarrør ved 90°C og ved en hastighet på 25 ml/min. inntil trykket gjennom røret har nådd 34,4 KPa. Hemmeren blir observert ved å bestemme enhver kontinuerlig stigning. Minimumkonsentrasjonen av hemmeren for å stoppe ytterligere stigning av trykk blir bestemt.

Testmetode nr. 3 og 4

Testmetodene basert på måling av lineær polarisasjon ved å anvende en "ELECTROCHEMICAL INTERROGATOR" for å bestemme korrosjonsstrømmen. Korrosjonshastigheten blir uttrykt i mm pr. år jern tapt fra overflaten av karbonstålarbeidselektro-den. Hjelpeelektroden er platina og referanseelektroden mettet kalomel. Kalsiumtesten (metode 3) anvendte et medium som inneholder 120 ppm Ca++ og 213 ppm Cl- ved en pH på 7,5 og en temperatur på 25°C.

Sinktesten (metode 4) anvendte et medium som inneholder 20 ppm Zn++, 200 ppm Cl" og en pH på 7,5 og en temperatur på 25°C.

Begge testene anvendte 60 ppm hemmer (uttrykt som syren) og svingte fra -20mv til +20mv med hensyn på restpotensialet i 1 minutt.

Eksempel 1

En oppløsning maleinsyre (1,74 kg, 15M) og natriumhydroksid (1,2 kg, 30M) i vann (4,5L) ble tilsatt i løpet av 1 time og 40 minutter til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning (102-103°C) med H3P03(820g, 10M) og natriumhydroksid (800g, 20M) i vann (2L). I løpet av denne perioden ble en oppløsning ammoniumpersulfat [684g, 20 mol-56 (maleinsyre)] i vann (1,3L) tilsatt dråpevis. Etter disse tilsetningene ble reaksjonsblandingen tilbakestrømmet i 15 minutter og deretter ble ytterligere 5 mol-56 ammoniumpersulfatoppløsning (171g i 330 ml vann) tilsatt dråpevis i løpet av 30 min. Etter ytterligere 30 min. tilbakestrømning fikk oppløsningen anledning til å avkjøles langsomt.<31>p WiR spektrum av denne reaksjonsblandingen (DgO) viste at 8856 av fosf orsyrlingen hadde reagert og 556 hadde blitt oksidert til H3P04. 40 vekt-56 av organo-fosfonosyrene som var tilstede var fosfonoravsyre (n=l) og 60 vekt-56 høyere homologer med n>l. Et<1>E NMR spektrum indikerte at tilnærmet 8556 av dinatriummaleatet hadde reagert. Den gjennomsnittlige verdien på n er derfor tilnærmet 1,5. Produktet inneholder ca. 2 vekt-56 natrium-fosfat.

Eksempel 2

En oppløsning maleinsyre (174g, 1,5M) og natriumhydroksid (120g, 3M) i vann (450 ml) ble tilsatt dråpevis i løpet av 1 time og 20 min. til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning med H3P03(82g IM) og natriumhydroksid (80g, 2M) i vann (200 ml). I løpet av denne perioden ble natriumpersulfat (71,4g, 20 mol-56 vekt beregnet på maleinsyre) tilsatt i porsjoner til reaksjonsblandingen. Etter disse tilsetningene ble opp- løsningen tilbakestrømmet i 20 min. og deretter ble ytterligere 5 mol-56 natriumpersulfat (17,9g) tilsatt i løpet 30 minutter. Den oppnådde oppløsningen ble tilbakestrømmet i ytterligere 30 minutter og fikk deretter anledning til å avkjøles til romtemperatur.<31>P og<1>H NMR spektroskopi indikerte et produkt identisk til det første eksemplet.

Eksempel 3

En oppløsning akrylsyre (72g, IM) og natriumhydroksid (40g, IM) i vann (200 ml) ble tilsatt dråpevis i løpet av 0,75 time til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning med fosforsyrling (8,2g, 0,1M) og natriumhydroksid (8g, 0,2M) i vann (100 ml). I løpet av denne tiden ble natriumpersulfat (47,6g, 20 mol-56 vekt beregnet på akrylsyren) tilsatt porsjonsvis. Den oppnådde oppløsningen ble kokt i 0,25 time og deretter ble natriumpersulfat (10g) tilsatt i løpet av 0,25 time til denne kokende oppløsningen.<31>P NMR spektraldata indikerte at 30 mol-56 av fosforsyrlingen hadde blitt oksidert til fosfat; det gjenværende hadde reagert med akrlsyre til å fremstille et fosfonatmateriale. Et<13>C NMR spektrum indikerte at all akrylat hadde reagert. Produktet må derfor inneholde ca. 14 akrylsyreenheter til hver fosfor.

Eksempel 4

En oppløsning akrylsyre (9g, 0,125M), maleinsyre (14,5g, 0.125M) og natriumhydroksid (15g, 0,375M) i vann (250ml) ble tilsatt dråpevis i løpet av en time til en omrørt tilbake-strømmende oppløsning fosforsyrlingen (10,3g, 0.125M) og natriumhydroksid (10g, 0.25M) i vann (lOOml). I løpet av denne perioden ble natriumpersulfat (ll,9g, 20 mol56 vekt beregnet på olefiner) tilsatt porsjonsvis. Den oppnådde oppløsningen ble tilbakestrømmet i 0,25 time og fikk deretter anledning til å avkjøles til romtemperatur. Et<31>P NMR spektrum indikerte at 67 mol-56 av H3PO3hadde reagert og det ga et materiale som inneholder PC bindinger og 13 mol-56 hadde blitt oksidert til fosfat.<13>C og<1>H NMR spektraldata indikerte at alle akrylsyre og ca. 90% av maleinsyren hadde reagert. Det dannede materialet hadde 1,5 akrylsyre og 1,3 maleinsyreenheter til hvert fosfor.

Eksempel 5

Produktet fra eksempel 1 ble undersøkt for skallhemming sammenlignet med natriumfosfonosuksinat og PTCB ved å anvende aragonittesten (testmetode nr. 1 over). Testresultatene er opplistet i tabell 1, uttrykt som ppm av 100% hemmer. Testen ble gjentatt i nærvær av 3 ppm klor og igjen etter at produktet hadde blitt eksponert til 3 ppm klordioksid i 1 time ved 60°C med identiske resultater.

Resultatene fra en test av rørblokkering med aragonittskall (testmetode nr. 2 over) er også beskrevet i tabell 1.

Produktet ble dampdestillert og det ble ikke påvist noe fosfor i destillatet.

Eksempel 6

Vinylsulfonsyre (100g av en 30% w/w oppløsning av natrium-saltet, 0.23M) ble tilsatt dråpevis i løpet av 0,25 time til en tilbakestrømmende oppløsning med fosforsyrlingen (6,28g, 007M) og natriumhydroksid (6,12g, 0,15M) i vann (lOOml). I løpet av denne perioden ble natriumpersulfat (10,9g, 20 mol-56 vekt beregnet på vinylsulfonsyre) tilsatt porsjonsvis. Reaksjonsblandingen ble kokt i ytterligere 0,5 time.<31>P NMR analyse av reaksjonsblandingen indikerte at 82 mol-56 av fosforsyrlingen hadde reagert og det ga organofosformaterialer. All den gjenværende fosforsyrlingen hadde blitt oksidert til fosfat.<13>C NMR data indikerte at all vinylsulfonsyre hadde reagert slik at produktet inneholdt gjennomsnittlig 3,7 vinylsulfonsyregrupper til hver fosfor.

Eksempel 7

En oppløsning av allylalkohol (58g, IM) i vann (500ml) ble tilsatt dråpevis i løpet av 5 timer og 10 minutter til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning av fosforsyrlingen (82g, IM) og natriumhydroksid (80g, 2M) i vann (200ml). I løpet av denne perioden ble natriumpersulfat (59,5 g, 25 mol-# vekt beregnet på allylalkohol) dråpevis tilsatt. Det oppnådde produktet ble analysert ved<31>P og<13>C NMR spektroskopi. Dette indikerte at ca. 71 mol-56 av fosforsyrlingen hadde reagert og ca. 14 mol-56 hadde blitt oksidert til fosfat. All allylalkoholen hadde reagert, slik at det oppnådde produktet inneholder gjennomsnittlig 1,4 allylalkoholenheter til hver fosfor.

Eksempel 8

En oppløsning vinylfosfonsyre (19,3g, 0.18M) og natriumhydroksid (14,3g, 0,36M) i vann (200ml) ble tilsatt dråpevis i løpet av 2,75 timer til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning fosforsyrlingen (5,lg, 0.062M) og natriumhydroksid (4,93g, 0.123M) i vann (lOOml). En oppløsning av natriumpersulfat (8,8g, ca. 20 mol-56 vekt beregnet på vinylfosfonsyre) i vann (65ml) ble tilsatt samtidig i løpet av samme periode. Etter disse tilsetningene ble reaksjons blandingen kokt i ca. 1,5 timer og deretter ble en oppløsning natriumpersulfat (4g) i vann (25ml) dråpevis tilsatt i løpet av0,5 time.<31>P NMR spektroskopi av reaksjonsblandingen indikerte at all vinylfosfonsyre hadde polymerisert og at ca. 25-30$ av fosforsyrlingen hadde blitt inkorporert i produkt-polymerblandingen. Den gjenværende ureagerte fosforsyrlingen hadde blitt oksidert til fosfat.

Eksempel 9

En oppløsning maleinsyre (116g, IM), natriumhydroksid (106g, 2,65M)og fosforsyrling (12,5g, 0,15M) i vann (450ml) ble oppvarmet til 95 "C i et kokende vannbad. Natriumpersulfat (60g, 0,25M) ble tilsatt i små porsjoner ved 5 minutters intervaller til den godt omrørte oppløsningen i løpet av en periode på åtte timer. En ytterligere porsjon natriumhydroksid (5,5g) ble tilsatt etter 5 timer for å holde oppløsningen alkalisk og å forhindre rask oksygenutvikling når persulfatet ble tilsatt. Analyse av produktet som i eksempel 1 viste at 17$ av fosforsyrlingen som ble anvendt hadde blitt omdannet til fosfat, 9$ forble ureagert, 26$ hadde blitt omdannet til fosfonoravsyre og det gjenværende til polymeriske typer. Gjennomsnittlig n var 5,2.

Eksempel 10

En oppløsning maleinsyre (llOkg, 950M) og natriumhydroksid (170kg av en 47$ vandig oppløsning, 2000M) i vann (255kg) ble langsomt tilsatt i løpet av 3 timer til en omrørt tilbake-strømmende oppløsning fosforsyrlingen (60kg, 732M) og natriumhydroksid (125kg av en 47$ oppløsning, 147M) i vann (90kg). 100 1 av en oppløsning natriumpersulfat (67,9kg, 285M (30mol-$ vekt beregnet på maleat)) i vann (116kg) (150 1 totalt) ble tilsatt samtidig i løpet av samme periode. Reaksjonsblandingen ble tilbakestrømmet i 1 time og etter dette ble det gjenværende natriumpersulfatoppløsningen tilsatt i løpet av 0,5 time. Tilbakestrømning ble fortsatt i ytterligere 3 timer og etter dette fikk reaksjonen anledning til å avkjøles. Analyse av produktet indikerte en meget tilsvarende sammensetning som den som er beskrevet i eksempel 1, ca. 84 mol-# av fosforsyrlingen hadde reagert og 12 mol-$ hadde blitt oksidert til fosfat.

Eksempel 11

Produktet fra eksempel 1 ble testet mot natriumfosfonosuksinat, en blanding av like vektdeler natriumfosfonosuksinat og natriumpolymaleat, PTCB og HPP i korrosjonshemmingstester "bare kalsium" (testmetode nr. 3 over) og "bare sink"

(testmetode nr. 4 over). Resultatene i mm/år er beskrevet i tabell 2.

Eksempel 12

Produktet fra eksempel 1, 3 og 4 ble sammenlignet ved å anvende testmetodene 1, 2 og 3 (over). Resultatene er fremstilt i følgende tabell 3.

Eksempel 13

Produktet fra eksempel 1 ble funnet å gi 100$ hemming av bariumsulfatskall etter 4 timer ved et nivå på 50 ppm i vann ved 90°C som inneholder 126mg.l-<1>bariumion og 1210mg.l_<1>sulfation ved pH 6,5 (bestemt ved 25°C). Hemming etter 24 timer var 82$.

Eksempel 14

En oppløsning propargylalkohol (28g, 0,5M) laget opptil 500ml med vann ble tilsatt dråpevis i løpet av 6 timer til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning fosforsyrlingen (82g, 1.0M) og natriumhydroksid (80g, 2, OM) i vann (200ml). Reaksjonen ble holdt under en nitrogenatmosfære. Under tilsetningsperioden ble natriumpersulfat (ca. 48g) tilsatt porsjonsvis (ca. 8g t-<1>). Ytterligere 10g natriumpersulfat ble deretter tilsatt i løpet av ca. 0,5 time. Vann (ca. 500ml) og ca. 500ml ble destillert fra reaksjonsblandingen for å fjerne eventuell propargylalkohol som en azeotrop med vann. Den mørke brune oppløsningen som ble oppnådd ble analysert med<31>P NMR spektroskopi (i DgO). Reaksjonen utgjør ca. 70 mol-$ organo-fosforforbindelser; hoveddelen av dette (ca. 80$) er 1,2-difosfono-3-hydroksy-propan. Det gjenværende 30 mol-$ fosfor var ca. halvveis oksidert til fosfat og halvparten forble som ureagert fosforsyrling.<13>C NMR data var i overensstemmelse med produktet som er beskrevet over.

Eksempel 15

Produktet fra eksempel 14 ble tatt uten rensing og undersøkt for skall og korrosjonshemming som følger:

(a) Skalldannelse (testmetode 1)

Produktet fra eksempel 14 frembrakte 100$ hemming av aragonittskall ved en konsenstrasjon av 1,0-1,2 mg.l"<!>total aktiv uttrykt som fosfonosyre.

Dette er tilstrekkelig til å indikere kommersiell utnyttbarhet som en skallhemmer.

(b) Korrosjonshemmer (testmetode nr. 3)

Etter en kontakttid på 3,5 timer ble korrosjonshastigheten målt ved 0,043 mm/år. Etter 20 timer ble korrosjonshastigheten målt til 0,029 mm/år. Dette indikerer potensiell kommersiell utnyttbarhet som korrosjonshemmer.

Korrosjonshemmingen har blitt observert ved konsentrasjoner under lOppm og dette korresponderer til nivået av HHP som er nødvendig. De nye forbindelsene i oppfinnelsen beholder videre deres aktivitet i klorerte vannsystemer, systemer som er ulik HHP.

Eksempel 16

I en feltundersøkelse ble et åpent resirkuleringskjølevann-system 1 et fremstillingsanlegg for kjemikalier operert under følgende betingelser;

En kontinuerlig korrosjonsprøve ga målinger av korrosjon mellom 0,025 og 0,076 mm pr. år. Biter av mild stål og kobber ble suspendert i kjølevannet. Etter 25 dager ble bitene tatt frem igjen og oppveiet. Stålbitene ble funnet å ha mistet metall ved en hastighet som var ekvivalent til 0,034 mm/år. Kobberbiten mistet metall ved en hastighet som var ekvivalent til 7,6xl0~<4>mm/år.

Den foregående korrosjonshastigheten kvalifiserer til "utmerket" beskyttelse i henhold til standarden som er definert i "Cooling Water Treatment - a Code of Practice," P62, Appendix A4 , seksjon L, publisert i 1982 av Industrial Water Society.

Eksempel 17

En oppløsning metakrylsyre (43g, 0,5M) og natriumhydroksid (20g, 0,5M) ble dråpevis tilsatt i løpet av 3 timer til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning fosforsyrling (13,7g, 0,17M) og natriumhydroksid (13,4g, 0.33M) i vann (lOOml). Natriumpersulfat (23,8g, 20 mol-$ vekt beregnet av metakrylsyre) ble tilsatt porsjonsvis i løpet av denne perioden. Etter dette ble ytterligere 0,5M metakrylsyre og 20 mol-$ natriumpersulfat tilsatt på lignende måte. Et<31>P NMR spektrum indikerte at ca. 61$ av fosforsyrlingen hadde reagert og det ga organofosformaterialer.<31>C NMR indikerte at all metakrylsyre hadde reagert og således at det resulterende produktet inneholder gjennomsnittlig 10 metakrylaten-heter til hver fosfor.

Eksempel 18

En oppløsning butyn-1,4-diol (10,8g, 0.125M) i vann (200ml) ble tilsatt dråpevis i løpet av 5 timer til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning fosforsyrling (20,55g, 0,25M) og natriumhydroksid ((20g, 0,5M) i vann (lOOml). I løpet av denne perioden ble en oppløsning natriumpersulfat (ll,9g) i vann (130ml) samtidig tilsatt. Et<31>P NMR spektrum av denne reaksjonsblandingen indikerte at ca. 11$ av fosforsyrlingen hadde blitt omdannet til organofosfor-forbindelser.

Eksempel 19

En oppløsning acetylendikarboksylsyre (monokaliumsalt) (50g, 0,329M) og natriumhydroksid (13,2g, 0.329M) i vann (150ml) ble dråpevis tilsatt i løpet av 5 timer til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning fosforsyrling (53,9g, 0,658M) og natriumhydroksid (52,6g, 1.316M) i vann (200ml). I løpet av en periode på 6 timer (ved å starte samtidig som acetylendi-karboksylsyretilsetning) ble en oppløsning natriumpersulfat (31,3g) i vann (130ml) også tilsatt.

Et<3>lp NMR spektrum av reaksjonsblandingen indikerte at ca. 30 mol-56 av fosforsyrlingen hadde reagert slik at den ga organofosforforbindelser.

Eksempel 20

En oppløsning acetylenkarboksylsyre (10,lg, 0.144M) og natriumhydroksid (5,8g, 0.144M) i vann (200ml) ble tilsatt dråpevis i løpet av 5,5 timer til en omrørt tilbakestrømmende oppløsning fosforsyrling (23,66g, 0,288M) og natriumhydroksid (23,Og, 0.575M) i vann (150ml). En oppløsning natriumpersulfat (13,7g) i vann (130ml) ble også samtidig tilsatt i løpet av denne perioden. Den oppnådde reaksjonsblandingen ble studert ved<3>^P og<13>C NMR spektroskopi. Dette indikerte at ca. 85 mol-56 av fosforsyrlingen hadde reagert og den ga organofosforforbindelser og 12 mol-56 hadde blitt oksidert til fosfat. Eovedorganofosforforbindelsen (som inneholdt ca. 50 mol-56 reagert fosfor) var 2,3-dif osf onopropansyre. Ingen acetylenkarboksylsyre forble ureagert.

Eksempel 21

En oppløsning maleinsyre (58g, 0,5M), fosforsyrling (41g, 0,5M) og natriumhydroksid (80g 2M) i vann (300ml) ble inndampet i vakuum inntil en ca. 7556 w/w faststoff / 2556 w/w vannblanding ble oppnådd. Denne blandingen ble oppvarmet (temperatur holt mellom 110 og 120°C) og omrørt under en nitrogenatmosfaere. I løpet av en periode på 1 time ble en oppløsning natriumpersulfat (6g), 5 mol-56 vekt beregnet på maleat) i vann (50ml) dråpevis tilsatt ca. 10g vann som også ble destillert ut av reaksjonsblandinger under denne perioden. Etter tilsetningen fikk reaksjonsblandingen anledning til å avkjøles slik at den ga en viskøs klar olje.

<31>P NMR spektroskopisk analyse indikerte at 82$ av fosfitt hadde reagert, slik at det ga organofosformateriale.

Claims

1. Fosfonert oligomer av en aktiv olefin,karakterisert vedat oligomeren har formel H[CHR CHR]n-P03M2der minst en R-gruppe i hver [CHRCHR]-enhet er en COOM-, CH20H-, sulfon-, sulfat- eller fosfon-gruppe og hver annen R-gruppe som kan være lik eller forskjellig fra første R-gruppe er hydrogen eller en COOM-, hydroksyl-, fosfon-, sulfon-, sulfat-,<C>}_7alkyl eller ^.7 alkenylgruppe, eller en karboksy-, hydroksy-, fosfon- eller sulfon-substituert C^_7alkenylgruppe, og hver,M er et kation slik at den fosfonerte oligomeren er vannoppløselig, og n er større enn 1, men lavere enn 6.

2. Sammensetning,karakterisert vedat den omfatter oligomerer ifølge krav 1 der n har en gjennomsnittlig verdi fra 1,2 til 3.

3. Sammensetning ifølge krav 2,karakterisertved at den omfatter minst en fosfonert oligomer av maleinsyre med formel H[CHC02MCHC02M]nP03M2der M er et kation slik at sammensetningen er vannoppløselig, og n har en verdi mellom 1 og 6.

4. Fosfonert kooligomer,karakterisert vedformel H[CHRCHR]nP03M2der hver R-gruppe i molekylet separat er som definert i krav 1, og inneholder minst to forskjellige [CHRCHR]-grupper avledet fra forskjellige monomerer, og der totalverdien av n ligger mellom 3 og 6.

5. Kooligomer ifølge krav 4,karakterisertved at den omfatter minst en [CHCOOMCHCOOM]-gruppe og minst en [CHgCHCOOM]-gruppe, der M har samme betydning som i krav 1.

6. Sammensetning ifølge et av kravene 2 og 3,karakterisert vedat den omfatter opptil 50 vekt-$ av-et fosfonosuksinat, basert på vekt av oppløsningsmiddelfri sammensetning; en fosfonert dimer av alkalimetallmaleat; ikke mer enn en mindre andel ved vekt, basert på vekten av dimeren, av høyere fosfonerte oligomerer av maleat; og fra 0,5 til 5 vekt-$ av oppløsningsmiddelfri sammensetning av et alkalimetallfosfat.

7. Fosfonert oligomer av vannoppløselig akrylat,karakterisert vedat den omfatter et gjennomsnitt av fra 2 til 15 akrylatenheter pr. molekyl og utviser minst en XMR^<lp>resonanskarakteristikk av en C-P binding.