[发明专利]基于聚酰胺的可生物降解的水溶性共聚物及其用途

说明书

本发明涉及基于聚酰胺的共聚物的新用途。

通过烯属不饱和单体的聚合反应制得的水溶性聚合物广泛地作为添加剂用于建筑化学领域以及地下油气储藏的勘探、开采和应用领域中。

从US 4,053,323和US 3,936,408已经知道聚酰胺磺酸盐作为用于水力粘合剂的流动剂的用途，特别是当油井灌浆时。在WO03/085013A1中描述了基于烯烃磺酸的水溶性共聚物及其作为保水剂用于含有无机粘合剂的含水建筑材料体系的用途。在DE 10229837A1中描述了用于钻井液的高分子保水剂和基于含乙烯基的磺酸的水泥浆。根据美国专利4,654,085，聚丙烯酰胺与作为添加剂的纤维素和淀粉醚一起使用，用于改进水泥配料的稳定性。此外，基于丙烯酰氨基链烯磺酸、N-乙烯基酰胺、丙烯酰胺和乙烯基膦酸的水溶性共聚物用于在油或气体的回收期间降低水流量(参见WO03/033860A2)。从EP 0427107A2知道了由烯属不饱和磺酸和丙烯酰胺组成的水溶性共聚物作为流变添加剂用于钻井液的用途。通过烯属不饱和单体的聚合反应制得的水溶性聚合物的另一个应用领域是从含矿物油的沙或岩石物质分离油，如EP 0095730A2所述。美国专利4,015,991公开了基于水解的丙烯酰胺和磺酸衍生物的共聚物作为保水剂在水泥浆中的用途。

保水剂用于减少或完全防止水从有机或无机粘合剂或颜料的浆液中逃逸。水的损失通常是由从多孔地表产生的毛细管力引起的。保水剂可以是由其化学结构而结合水，或可以促进在地表上形成厚的滤饼。用于此目的的保水剂是上述那些，例如用于石膏、瓷砖粘合剂、接合灰浆、填料和自流平物质中，以及用于深钻井浆液中。另外，它们也特别用于各种粘土悬浮液中，后者例如用作钻井液。现有技术中已经公开了许多具有这种能力的化合物。例如，EP-A 1090889描述了粘土和瓜尔胶的混合物用作保水剂。DE-OS 19543304和US 5,372,642公开了纤维素衍生物用作保水剂，EP-A 116671、EP-A 483638和EP-A 653547描述了合成聚合物，其含有丙烯酰氨基取代的磺酸作为共聚单体。

所有这些现有技术已知的通过烯属不饱和单体的聚合反应制备的水溶性聚合物一般是不能生物降解的。因此，这些化合物会在环境中聚集，并导致污染泥土或水。如果水泥浆与例如饮用水或农耕区域接触，这种问题是特别要关注的。在这方面，也特别必须需要考虑在海上开采和生产原油或天然气时使用水溶性聚合物，即，在所谓的离岸区域中。这些聚合物在这里例如作为保水剂用于建造钻井平台和油井灌浆中的水泥体系。在第一种情况下，所用的聚合物可以被海水洗出，在后一种情况下，所用的聚合物可以从水泥浆转移到带水的岩层中。所以，根据“东北大西洋的海洋环境的保护条例“(OSPAR条例)，应当在海洋环境中使用可生物降解的产品。

用于水泥浆的可生物降解的聚合添加剂已经在现有技术中各自公开。例如，US 6,019,835公开了改性的木质素磺酸盐用作可生物降解的流动剂。先前公开的美国申请2002/0005287描述了聚天冬氨酸用作可生物降解的高性能流动剂。德国未审公开文件DE 10314354A1公开了基于聚酰胺的可生物降解的水溶性共聚物及其用途。其中描述的共聚物具有至少一个由醛和含硫的酸和任选由选自酮、芳族醇、脲衍生物和氨基-s-三嗪的至少一种化合物形成的接枝侧链。天然聚酰胺例如酪蛋白、明胶和骨胶原用作优选的聚酰胺组分。其中所述的共聚物特别作为流动剂或保水剂用于无机粘合剂和颜料。所述的保水能力主要是由所述共聚物与改性多糖的协同作用方式引起的。

US 6,840,319描述了当灌浆地下岩层区域时用于控制流体损失的组合物和可生物降解的添加剂。这种添加剂是明胶、甲醛、亚硫酸钠和丙酮的缩合产物，以及被环氧乙烷取代的羟基乙基纤维素。

US 6,681,856的主题是一种使用可生物降解的分散剂灌浆地下区域的方法。相关的分散剂含有基于聚酰胺的接枝聚合物，其含有至少一个从醛和含硫的酸或其盐形成的侧链。

虽然这些水溶性聚合物都是可生物降解的，但是它们通常具有很大的缺陷，即它们不能允许多种化学组成作为从烯属不饱和单体形成的聚合物，所以，如果在温度或压力上有变化和/或如果在含水介质中存在盐浓度方面的波动的话，其应用范围也非常受限。因为各自具有不同官能团的许多不同烯属不饱和单体是可得的，合适的聚合物可以通过改变单体而为许多要求进行分子设计。