[发明专利]杂化共聚物

说明书

本申请是申请号为CN200610126374.3(申请日为2006年7月21日)、发 明名称为“杂化共聚物”的中国申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及合成物质和天然衍生物质的杂化共聚物(hybrid copolymer)。更 特别地，本发明涉及由含羟基的天然衍生物形成的链转移剂，用在合成聚合物 的制备过程中，制备出那些杂化共聚物。本发明也涉及含有这种聚合物的防垢 剂和/或分散剂制剂或组合物以及它们在水系统中的应用，包括除垢。

背景技术

许多水工业系统都会要求各种物质保持溶解态、悬浮态或分散态。这种水 系统的实例包括产生锅炉水或蒸汽的系统、冷却水系统、气体洗涤系统、纸浆 和造纸厂系统、海水淡化系统、织物、餐具和硬表面的清洗系统以及气、油和 地热井生产中的向下打孔系统。通常，这些系统的水中或者天然含有，或者经 污染含有例如无机盐的成分。这些盐会在例如上述的那些水系统中产生聚集、 沉积和结垢问题。

典型地，无机盐是由金属阳离子(例如钙、镁或钡)与无机阴离子(例如 磷酸根、碳酸根或硫酸根)反应形成。一旦形成，这些盐在水中变得不可溶或 者具有很低的溶解度。随着溶液中盐浓度的增加或者随着含有那些盐的溶液的 pH值和/或温度的变化，盐会从溶液中沉淀、结晶并且在表面上形成硬质沉积物 或结垢。在一些装置中，例如热传递装置、锅炉、二次采油田和自动洗碗机以 及用这种硬水清洗的基底上，这种结垢是降低这些装置性能和寿命的一个问题。

除了结垢，许多由碳钢制成的冷却水系统，包括工业冷却塔和热交换器， 都存在腐蚀问题。阻止这种腐蚀所做的尝试通常是向水中添加如正磷酸盐和/或 锌化合物的各种抑制剂。然而，磷酸盐的添加增加了非常难溶的磷酸盐例如磷 酸钙的形成。锌化合物的添加会导致沉淀出不溶性的盐如氢氧化锌和磷酸锌。

通常在冷却水系统中，也能发现其它的无机颗粒，例如泥、粉沙和粘土。 如果不能进行有效地分散，这些颗粒将会沉淀到表面上，因而限制水流动和热 传递。

对含有成垢盐和无机颗粒的水系统的稳定化涉及多种机理。抑制是消除成 垢盐不利影响的常规机理之一。在抑制过程中，可以添加提高成垢盐在水系统 中溶解度的合成聚合物。

另一种稳定化机理是对沉淀盐晶体进行分散。含有羧酸基的合成聚合物对 于沉淀盐如碳酸钙是良好的分散剂。在这种机理下，晶体保持分散而非溶解在 水溶液中。

第三种稳定化机理包括通过聚合物对污垢的晶体结构进行干扰和扭变，因 此使污垢不太粘附到表面上、形成的其它晶体上和/或存在的颗粒上。

合成聚合物也会赋予清洗制剂许多有用的功能。例如，在加工粉状清洗剂 中，它们能够独立地，或者共同地用作减粘剂。它们也可以用作抗再沉积剂、 分散剂、污垢和沉积抑制剂、晶体改良剂和/或清洗助剂，该清洗助剂能够部分 地或者完全地替换用作助洗剂的材料，同时它也赋予表面活性剂最佳的清洗作 用性能。

为了增强清洗性能，清洗制剂中含有助洗剂，如磷酸盐和碳酸盐。这些助 洗剂能够沉淀出不溶性盐，如碳酸钙和正磷酸钙形式的磷酸钙。这些沉淀物沉 积在衣服和餐具上，导致在这些物品上形成难看的膜和污点。类似地，不溶性 的盐在油田打孔应用中也会产生重要问题。因此，目前对能够使水处理、油田 和清洗制剂中不溶性盐结垢最小化的聚合物存在需求。

合成聚合物用于使水处理系统中的结垢最小化已经很多年了。但是近年来， 由于不断上升的需求和严峻的原油供应，制备这种合成聚合物的单体出现短缺。 因此，存在用至少部分源自可再生的自然资源的杂化聚合物替换这种合成聚合 物的需求。而且，与具有很少生物降解性的合成聚合物相比，源自可再生自然 资源的聚合物应该具有更好的生物降解性能。

过去，人们在使用天然材料作为聚合物组成嵌段方面做了大量的尝试。这 些主要集中在用合成单体接枝如糖和淀粉的天然材料。例如，美国专利 No.5,854,191，5,223,171，5,227,446和5,296,470都公开了接枝共聚物在清洗中 的使用。