[发明专利]包含具有一个或多个支链烷基取代基的季铵离子的有机粘土组合物

说明书

有机粘土组合物，其中层状硅酸盐粘土与具有式[NR¹R²R³R⁴]⁺的季铵离子进行交换，其中R¹、R²和R³中的至少一个为支链烷基的混合。相比于与具有式[NR^aR^bR^cR^d]⁺的季铵离子进行交换的现有技术有机粘土组合物，其中R^a、R^b、R^c和R^d中的至少一个不是支链烷基的混合而是沿着支链烷基的直链主链在单个位置具有支化点的单个支链烷基(例如12‑甲基硬脂基)，本发明的有机粘土组合物表现出不同的性能。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月11日提交的美国非临时专利申请14/329,265；2014年7月11日提交的美国非临时专利申请14/329,289；以及2014年7月11日提交的美国非临时专利申请14/329,305的优先权权益，并且每一篇所述申请都通过引用整体并入本文。

发明领域

本发明涉及有机粘土组合物，其中层状硅酸盐粘土与具有一个或多个支链烷基取代基的季铵离子进行交换。本发明还提供涂料组合物和此类有机粘土组合物作为钻井液添加剂的用途。

背景技术

有机粘土已被广泛用作漆和涂料、油墨、润滑脂、油井钻井液的流变改性剂，以增加此类系统的粘度。有机粘土还被发现用作塑料中的添加剂以改善多种性能，例如阻隔、机械、抗静电和阻燃性能。通常通过本领域已知的各种方法中的有机阳离子(尤其是季铵离子)与粘土的反应来制备有机粘土。如果有机阳离子包含至少一个含有至少8至22个碳原子的烷基，则此类有机粘土具有增加有机基系统的粘度的性能。可以通过改变季铵离子的取代基来改变粘度增加性能。例如，报告描述了通过用2-羟乙基、聚氧化乙烯基团和酯基取代季铵离子的烷基来增加有机粘土的粘度效率。然而，前述有机粘土组合物未解决与漆和涂料、油墨、润滑脂、油井钻井液的粘度随温度降低而增加有关的问题。

自油井钻井作业在美国刚开始以来，就已经使用包含有机粘土的钻井液，并且钻井液及其化学品是科学研究和化学研究的重要领域。然而，油井钻井环境的要求需要增加在宽的温度范围内对流变控制的改进。这变得尤其真实，例如，由于寻找新的油来源涉及更多的需要去开发深水区和采用水平钻井技术。

发明内容