[发明专利]接枝共聚物、其制备方法及其用途

说明书

本发明涉及一种接枝共聚物、其制备方法及其用途。

共聚物——包括接枝形式的共聚物——都是充分为人熟知的，并且基于它们的具体单体组成而被用于非常广泛的应用领域。

在建筑化学中，共聚物经常也用作保水剂，其也可称作降滤失剂。在这方面的一个特殊应用领域是在地下矿物油和天然气矿床开发中的固井。

降滤失剂或保水剂被理解为减少水泥浆所释放的水的化合物。这在矿物油和天然气勘探领域中是尤其重要的，因为水泥浆(主要包含水泥和水)是在水泥灌浆过程中通过所谓的套管和井壁之间的环形空间泵送的。在这个过程中，大量的水可能从水泥浆中释放至地层。特别是在固井过程中当水泥浆通过多孔岩层时就是这种情况。来自水泥浆的碱性水可能随后造成粘土在地层中溶胀，并且与来自天然气或矿物油的二氧化碳形成碳酸钙沉淀。这些作用的一个后果是，矿床的渗透性降低并因此生产率也受到不利影响。

另外，由于水向多孔地层的释放，水泥浆不再均匀地凝固，而对气体和液烃及水是可渗透的。于是，这导致化石能源介质通过填充有多孔水泥的环形空间漏出。

因而，长期致力于将这种所用水泥浆中的失水量减少至可容忍的最低值。

EP 0 116 671 A1限定了例如一种用于深孔的水泥浆，该水泥浆通过其共聚物含量目的在于减少失水量。丙烯酰胺——特别是丙烯酰胺甲基丙磺酸(AMPS)——构成所用共聚物的一种重要成分。根据这篇文献，该水泥浆应含0.1至3重量％的合适共聚物。

EP 1 375 818 A1涉及固井和适用于此目的的一种组合物。除了AMPS外还包含马来酸、N-乙烯基己内酰胺和4-羟丁基乙烯基醚的聚合物添加剂同样用于滤失控制。

US 4,015,991的共聚物同样基于AMPS或水解的丙烯酰胺。在该专利中描述的共聚物同样意欲改善含水泥的组合物的保水性。固井作为一个主要应用领域被提及。

US 4,515,635中描述了对水解作用稳定并且也可用于固井的聚合物。在各应用中，失水量据信是由所描述的聚合物而减少。共聚物主要包含N，N-二甲基丙烯酰胺和AMPS。类似的聚合物公开于US专利4,555,269中。此处所描述的共聚物在单体组分N，N-二甲基丙烯酰胺和AMPS之间具有一种特定比率。

以下提及的US专利也涉及具有保水特性的化合物：

US 6,395,853 B1的水溶性共聚物也尤其包含结构单元丙烯酰胺和AMPS。在该专利中最为重要的是一种减少用于开采矿物油的浆中失水量的方法。在该文献中特别提及固井和完井以及这些方法步骤之前的井浆。

US 4,700,780聚焦于一种减少含水泥的组合物中失水量的方法，该组合物还包含限定的盐浓度。保水剂又是AMPS的聚合物或聚合物盐，在这种情况下结构单元苯乙烯和丙烯酸也是必需存在的。

最后，US专利文献6,855,201 B2公开了一种由水硬水泥组分、水和用于滤失控制的聚合物添加剂组成的水泥组合物。该共聚物基于AMPS、马来酸的钾盐、N-乙烯基己内酰胺和4-羟丁基乙烯基醚。将该聚合物加入到水泥组合物中的量为0.1至2重量％。

与无机和/或有机硅化合物的共聚物也同样是已知的：

专利EP 043159描述了一种用于色谱法的载体物质。该载体物质由与共聚物共价结合的硅烷化的无机颗粒组成。无机颗粒首先与饱和的烷氧基硅烷反应。提及的硅烷有氨基硅烷、巯基硅烷、包含酯基的硅烷，且优选缩水甘油基氧硅烷。多种丙烯酰胺随后可以加成聚合的方式聚合到这些经硅烷化的颗粒上。其中尤其，AMPS作为合适的丙烯酰胺衍生物而提及。

专利EP 0505230描述了在具有成膜特性的聚合物基体中的二氧化硅颗粒。此处二氧化硅颗粒也首先用硅烷官能化，但这里使用的是含双键的硅烷。多种单体随后聚合到这些经硅烷化的二氧化硅颗粒上。(甲基)丙烯酸烷基酯、不饱和一元羧酸、芳族乙烯基化合物、二烯(丁二烯、氯丁二烯)、乙酸乙烯酯和苯乙烯作为单体而被提及。此外，多元不饱和羧酸或不饱和磺酸(如AMPS)可以最高达15重量％的比例存在。这些成膜聚合物的使用限于涂料工业。

一种由自由基固化的单体或低聚物和一种经表面处理的无机颗粒组成的涂料公开于WO 01/18082中。该颗粒用氟硅烷和可交联的硅烷来涂布，包含双键的硅烷还作为可交联的硅烷被提及。AMPS作为一种合适的单体被提及。

最后，DE 10 2005 000918 A1描述了一种多组分水分散液的制备方法。该分散液通过在无机颗粒和分散剂的存在下多种单体的自由基聚合来制备。该单体混合物包含至少一种含环氧基团的化合物。不饱和硅烷和磺酸也被作为另外的单体提及。