基于聚乙二醇的流化的聚合物悬浮体在功能体系中的用途的制作方法

专利名称：基于聚乙二醇的流化的聚合物悬浮体在功能体系中的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及功能体系，它使用稳定的、易于使用的、食品和药物管理局Food and Drugs Administration(FDA)食品接触核准的流化的聚合物悬浮体(FPS)形式的流变改性剂。更具体而言，本发明涉及含有水溶性聚合物和聚乙二醇(PEG)以及其衍生物的FPS的功能体系。
背景技术：
水溶性聚合物(WSP)在现有技术中作为水性功能体系的流变改性剂是众所周知的。例如，它们广泛用作各种功能体系的增稠剂，所述功能体系如胶乳漆、油井维修液、化妆品、个人护理产品、构造和建筑产品、土木工程应用、家用护理产品、食品以及造纸产品。土木工程应用包括隔壁(diaphragmwalling)和挖沟、起球(pilling)、水井钻探、水平钻孔和挖隧道。还公知的是，在干燥形式时，这些WSP有时具有结块、分散和倾倒的问题。因此，在许多工业中得到良好接受的是分散体或流体的聚合物体系(FPS)。
最常用作增稠剂的WSP是瓜尔胶和瓜尔胶衍生物、羧甲基纤维素(CMC)和羟乙基纤维素(HEC)。所有这些产品都已经以使用有机载体如脂肪酸、柴油或矿物油的分散体或悬浮体(或FPS)体系的形式得到了专利保护。CMC、HEC和瓜尔胶/衍生物悬浮体的现有技术基于使用脂肪酸和/或矿物油作为载体。这些技术在某些市场中都具有局限性。
聚乙二醇(PEG)广泛用于许多工业中，尤其是低分子量产品。乙二醇及其低级聚二醇类是无色、无臭的吸湿性液体，其具有较高的沸点，并在水和多种有机液体中完全混溶。PEG明显降低水的凝固点。低含量的PEG可以口服，并已被食品和药物管理局核准。
PEG具有各种用途。在食品工业中，它在制造与食品接触的产品如食品包装用增塑剂中用作溶剂、湿润剂和防腐剂，在食品加工中作为溶剂，以及在食品机器中作为润滑剂。在制备化妆品和药物中，它是软化剂、铺展剂、润肤剂、中间体、药物载体和防腐剂。PEG水溶液是有效的防冻剂混合物，并且在啤酒厂、牛奶场和包装工厂的致冷单元中是优选的，其中低毒性冷却剂或传热溶液是重要的。这些水溶液防止生锈和腐蚀。
美国专利5,932,193(J-P Lopez、M.Melbouci和G.Dewald)公开的发明涉及PEG系悬浮体在牙膏配制物中的用途。浆液组合物中的所有添加剂都用在口腔护理应用中。所述悬浮体的优选组成指定为(a)40-60％的聚乙二醇，(b)0.5-2.0％的无定形热解法二氧化硅，和(c)40-60％的CMC。
美国专利5,487,777(Lunden等人)公开了稳定的羧甲基纤维素(CMC)浆液，其包括10-60重量％的CMC，40-60重量％的水溶性聚乙二醇和1-50重量％的惰性粉末或分散体。这种浆液在水性液体应用如水的纯化、矿物处理、食品和药物增稠、农产品的增稠、石油钻井液的使用、建筑材料的使用以及胶乳颜色的改变中用作流变改性剂。
美国专利4,799,962(Ahmed)公开了水溶性聚合物在低分子量聚乙二醇、水和高分子量聚乙二醇中的分散体，其量足以使所述分散体具有稳定性。这些分散体被用在胶乳漆中。
美国专利6,093,769(Burdick等人)公开了阳离子多糖、稳定剂和水溶性多元醇的流化的聚合物悬浮体。优选的阳离子多糖是阳离子瓜尔胶和阳离子羟丙基瓜尔胶。与粉末状阳离子多糖相比，在此方法中使用流化的聚合物悬浮体制各个人护理组合物的方法，其优点是溶解更快且避免了结块和凝胶。
由于现有技术中公知的是，使用干燥的多糖和现有技术的分散体技术耗时、效率低，并且不总是与它们所加入的功能体系相容，因此工业上仍需要将水溶性粘结剂聚合物加入功能体系中，这样提供无结块产品，其粘度发展快、批量制备时间下降、具有相容性并且粘结剂处理方便。
上述现有技术都不能满足工业的全部需求。

发明内容
本发明涉及包括水基功能体系及多糖、聚乙二醇(PEG)和水合增稠二氧化硅的稳定流体聚合物悬浮体(FPS)增稠剂的组合物。与使用干燥固态形式的相似增稠剂相比，FPS为组合物提供可比或更好的流变和粘度性能。
本发明的水基功能体系可以是使用水基流变改性剂的任何水溶性体系。例如，所述功能体系可以是口腔护理之外的个人护理、家用护理、油田维修液、土木工程维修液、纸张涂料、建筑流体、陶釉、食品、防火阻燃剂、矿物加工、以及如胶乳漆的水基涂料、建筑材料和结构、药物、医用护理、造纸处理和纸张涂料的配制品。
本发明还涉及一种制备水基功能体系的方法，该方法包括将与功能体系相容、足量且稳定的流体聚合物悬浮体(FPS)加入水基功能体系中，以增稠所述功能体系。所述FPS包括多糖、聚乙二醇和水合增稠二氧化硅。
具体实施例方式
令人惊讶地发现，本发明将PEG系悬浮体扩展到现有技术所公开用途之外的应用范围中。发现当使用多糖、PEG和水合增稠二氧化硅的FPS时，与使用相似现有技术的增稠剂相比，所述水基功能体系可以提供具有可比或更好流变和粘度性能的产品。与使用干燥聚合物相比，FPS不仅消除了结块和分散慢的问题，而且提供了更没有危险的环境和更有效的体系，对于特定任务和对于某些情况下体系中的多种任务具有更可定制的体系。
根据本发明，流化聚合物悬浮体基本上是多糖在聚乙二醇中的悬浮体。在所述悬浮体中，多糖是细分散的固体形式。优选所述多糖的粒径分布使得约80％的粒子具有小于约75μm的尺寸。
本发明中所用的基于PEG的材料是环境友好的，其具有所需的以下特性悬浮稳定性、低毒性和低挥发性有机化合物(VOC)含量。在加入脂肪酸或矿物油悬浮体有问题时可以使用PEG系流体聚合物悬浮体，并可以提供额外的功能，如纸张涂料中的颜料分散体和油漆中的防冻剂。
尽管在本发明的流化聚合物悬浮体中可以使用任何与水混溶的、液体的聚乙二醇，但优选的PEG是平均分子量(Mw)小于约1,000的那些。更优选的是Mw小于约700的PEG，最优选的是Mw约200～约400的那些。
本发明的PEG系FPS组合物中所含的组分被FDA核准用于食品接触中。PEG 300和400被21 CFR 176.170和176.180(未列出PEG 200)核准，Aerosil200硅石(用于制造纸和纸板中使用的消泡剂的成分)符合FDA规则的21 CFR176.200和176.210，可用作间接食品添加剂。此外，PEG 300/400和Aerosil硅石都可用在与粘膜接触的口腔护理应用中。
聚乙二醇的化学结构使其具有极低的摩擦因子、粘度指数和最小的压力-粘度相关性。它们也对剪切应力表现出很小的敏感性。这些性能使它们成为润滑剂应用中受关注的候选物。摩尔质量约200g/mol的PEG熔点为约-50℃，摩尔质量300g/mol PEG熔点为-15℃，摩尔质量为400g/mol和更高时熔点高于0℃，使得这些物质适于许多润滑应用。
根据本发明，通常按FPS总重量计，流化的聚合物悬浮体中所用的PEG最大量约90重量％。优选PEG的最大(或上限)量为80重量％，更优选为70重量％。通常PEG的最小(或下限)量为约40重量％，优选为50重量％，更优选60重量％。
将水合增稠二氧化硅加入本发明的FPS中，用作分散的水溶性聚合物用的悬浮剂。水合增稠二氧化硅是合成二氧化硅，其包括热解法二氧化硅、无定形沉淀的二氧化硅和凝胶二氧化硅。热解法二氧化硅形成无规网络，通过IR(Degussa Technical Bulletin#11)不能观察到晶体成分。热解法二氧化硅具有小的粒度(约10μm)和大的表面积(200～300m2/g)。这使得它们能极有效地用于增稠、触变和在低浓度时用作悬浮载体。
按FPS总重量计，本发明的FPS中所用的水合增稠二氧化硅的上限(或最大)量为约3.0重量％，优选2.0重量％。水合增稠二氧化硅的下限量为约0.1重量％，优选0.5重量％。
根据本发明，多糖包括纤维素衍生物、瓜尔胶、瓜尔胶衍生物、淀粉和淀粉衍生物、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺(PAAC/PAAM)以及生物聚合物如维棱(wellan)胶和黄原胶。纤维素衍生物包括羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)、聚阴离子纤维素(PAC)、甲基纤维素(MC)和MC衍生物。然而，HEC不能产生所需的如其它多糖那样的长期稳定的悬浮体。由于HEC在PEG中的溶胀性，生成的悬浮体具有随时间变化而粘度增加的趋势。生物聚合物的实例包括维棱胶和黄原胶。瓜尔胶衍生物的实例包括羟乙基瓜尔胶(HEG)、羟丙基瓜尔胶(HPG)、羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)和羧甲基瓜尔胶(CMG)。甲基纤维素衍生物的实例是羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)和羧甲基甲基纤维素(CMMC)。
按FPS的总重量计，本发明FPS中所用多糖的上限(或最大)量为约60.0重量％，优选50.0重量％，更优选40.0重量％。所述多糖的下限量为约10.0重量％，优选20.0重量％，更优选30.0重量％。
根据本发明，PEG系FPS的独特流变性提供了高增稠效果，并稳定乳液和悬浮体。与已知的现有技术体系相比，本发明的多糖在水性功能体系中提供明显增强的性能，该功能体系包括个人护理制品(即，皮肤护理、毛发护理和防晒护理)、医用护理(即，伤口护理和造口)、食品应用(即，玉米粉圆饼，蛋糕粉(cake mix)、面包混合物、面包、冰淇淋、酸奶油、消毒加工的涂抹干酪和干酪食品)、饮料(即，速溶冷/热饮、即饮饮料和果味饮料)、食品包装、水基涂料(即，胶乳漆)、建筑和构造材料(即，连接配制物和陶釉)、矿物加工、油田配制物(例如，钻井液、完井液和压裂液)、土木工程、造纸和纸张涂料制剂以及药物制剂。
根据本发明，所述功能体系可以用连续或间歇方法制备，并可以分批加入组分或简单地一次加入所有组分。组分的加入顺序可以随各种加入在大范围内变化。例如，所述功能性组分可以单独加入FPS中或一次性加入全部，或者可以在单一步骤中将FPS直接加入经配制的组分中。因此，增稠水基功能体系的方法(即，口腔护理之外的个人护理产品、家用护理产品、油田维修液、土木工程维修液、纸张涂料产品、建筑流体、陶釉、食品、防火阻燃剂、矿物加工产品和水基保护涂层)包括加入并混合足量的与水基功能体系相容的稳定流体聚合物悬浮体，以增稠所述功能体系，其中所述稳定流体聚合物悬浮体包括多糖、聚乙二醇和水合增稠二氧化硅。与使用干燥固态形式的相似的增稠剂相比，所得到的功能体系具有可比或更好的流变和粘度性能。这种方法也更有效率和更通用，从而可以在现场或工作位置进行制备，所以可以根据作业而调整以适应环境。这种方法对使用者极为友好。
个人护理目前，大部分个人护理和化妆品工业用的聚合物添加剂主要是以干燥粉末形式供应的。使用干燥粉末可能存在与灰尘产生相关的问题。它们也难于被分散形成无结块的溶液。可以认为，通过使用流化的聚合物悬浮体就可以消除这些问题。在上述其它应用中，使用PEG作为悬浮载体比现在使用的悬浮体技术更易于被工业所接受。
由于对生理无害，所以PEG在多种不同药物和化妆品应用中用作添加剂和佐剂。多种PEG已经接受INCI指派作为化妆品成分。应用范围从保持霜剂和牙膏中的水含量到片剂中的粘结剂、水溶性片剂的涂层，以及在轻泻剂中用作佐剂。
由于总体上在水中是可混溶的，PEG系FPS体系特别用在毛发和皮肤组合物中，尤其是在透明配制物中，没有因使用不相容的FPS载体而沉积不需要的物质。当在水中溶解时，PEG FPS表现出晶体状透明溶液，完全可以与粉末状前体相比，其优点是易于处理和快速溶解，形成透明和无结块的溶液。
当用在个人护理组合物，例如但不限于洁面制剂、无乳化剂乳液或透明调理剂中时，预期PEG/CMC系FPS组合物(下表1-a和5-a的FPS 1-1～1-3和FPS 5-1)可以提供均匀稳定的乳液。此外，当与合成锂蒙脱石粘土组合使用时，PEG/CMC悬浮体将为洁面组合物中的PE研磨珠提供良好的悬浮能力。
根据本发明，当所述组合物是个人护理组合物时，其包括(a)约0.1～99.0重量％的载体成分，和(b)至少一种活性个人护理组分。
根据本发明，个人护理活性成分必需给使用者的身体提供一些益处。所述个人护理产品包括护发、护肤和防晒产品。可能适合包括在本发明的个人护理产品中的物质的实例如下
1)香味剂，以香料和除臭香味剂的形式产生嗅觉反应，除了提供香味效果之外，它还可以降低体臭；2)皮肤冷却剂，例如薄荷醇、乙酸甲酯、甲基吡咯烷酮羧酸酯N-乙基-对薄荷烷-3-羧酰胺以及薄荷醇的其它衍生物，它在皮肤上以凉爽感觉产生触觉反应；3)润肤剂，例如肉豆蔻酸异丙酯、硅油、矿物油和植物油，它们以增加皮肤润滑的形式产生触觉反应；4)除香味剂之外的除臭剂，其功能是降低皮肤表面上微小菌群的量或者消除它们，特别是导致产生体臭的那些菌群。也可以使用除香味剂之外的除臭剂的前体；5)止汗剂活性物，它的作用是减少或消除皮肤表面上的汗的出现；6)湿润剂，通过加入水分或者防止水分从皮肤蒸发来保持皮肤水分；7)清洗剂，它从皮肤上除去灰尘和油；8)防晒活性成分，它防止来自太阳的紫外线和其它有害光线损坏皮肤和毛发。根据本发明，治疗有效量通常为组合物的0.01～10重量％，优选0.1～5重量％；9)毛发处理剂，它调理毛发、清洗头发、使头发脱缠结、作用为定型剂、增加体积和光泽剂、去头皮屑剂、头发生长促进剂、头发染料和颜料、头发香味剂、头发松弛剂、头发漂洗剂、头发湿润剂、头油处理剂和防卷曲剂；10)剃须产品，例如面霜、凝胶和洗剂及剃须刀片润滑条；11)薄纸产品，例如润湿或清洗薄纸；12)美容助剂，例如底粉、口红和眼霜；以及13)纺织产品，例如润湿或清洗的擦布。
家用护理根据本发明，当所述组合物是家用护理组合物时，其包括(a)约0.1～99.0重量％的载体成分和(b)至少一种活性家用护理组分。
根据本发明，家用护理活性组分必需给使用者提供一定的益处。根据本发明可以适当地包括的物质的实例如下1)香味剂，它以香料和除臭剂香味剂的形式产生嗅觉反应，除了提供香味反应外，还可以降低气味；2)昆虫驱除剂，它起防止昆虫出现在特定区域或者攻击皮肤的作用；3)泡沫产生剂，例如产生泡沫或肥皂泡的表面活性剂；4)宠物除臭剂，例如降低宠物臭味的除虫菊酯；5)宠物香波剂和活性物，其作用是除去皮肤和毛发表面的灰尘、异物和细菌；6)工业级棒状、淋浴凝胶和液体皂活性物，它除去皮肤上的细菌、灰尘、油渍和油，对皮肤消毒和调理皮肤；7)所有目的的清洗剂，它除去例如厨房、浴室、公共设备区域表面上的灰尘、油、油渍和细菌；8)消毒组分，它杀死或防止房间或公共设备上的细菌生长；9)地毯和室内装潢清洗活性物，它清除和除去表面上的灰尘和外来颗粒，并且也使其软化并具有香味；10)衣物洗涤用柔软剂活性物，它减少静电并使织物感觉更柔软；11)衣物洗涤用洗涤剂组分，它除去灰尘、油、油渍、污渍并杀死细菌；12)餐具洗涤剂，它除去污渍、食物、细菌；13)抽水马桶清洗剂，它除去污渍、杀死细菌并脱臭；14)洗衣预除污剂活性物，它对除去衣服上污渍有利；15)织物施胶剂，它改善织物的外观；16)汽车清洗活性物，它除去汽车和设备的污垢、油渍等；17)润滑剂，它降低部件之间的摩擦；和18)纺织产品，例如清扫或消毒抹布。
上面所列的个人护理和家用活性成分仅仅是实例，并未完全列举可以使用的活性成分。在这些类型的产品中可以使用的其它组分在工业中是公知的。除了上面常用的组分之外，本发明的组合物也可以任选包括如下组分着色剂、防腐剂、抗氧化剂、营养补充剂、活性强化剂、乳化剂、增粘剂(如盐，即NaCl、NH4Cl & KCl)、水溶性聚合物(例如，羟乙基纤维素)，和脂肪醇(例如，鲸蜡醇)、具有1-6个碳的醇，以及脂肪或油。
本发明的流变改性剂也可以与其它已知的流变改性剂一起使用，其包括但不限于多糖(例如，角叉菜胶、透明质酸、葡糖胺聚糖(glucosaminoglycan))、生物聚合物(例如，黄原胶)、合成聚合物以及研磨/增稠二氧化硅。
保护性涂料其中通常使用纤维素醚衍生物的水基保护性涂料组合物(通常称作油漆)包括胶乳漆或分散体油漆，其基本组分是成膜胶乳，如苯乙烯丁二烯共聚物、乙酸乙烯酯聚合物和共聚物、以及丙烯酸聚合物和共聚物。通常，它们还含有不透明颜料、分散剂和水溶性保护胶体，按组合物总重量计，它们的比例是约10份～约50份的胶乳，约10份～约50份的不透明颜料，约0.1份～约2份的分散剂，和约0.1份～约2份的水溶性保护胶体。
在制造胶乳漆中通常使用(在使用中稳定胶乳和保持油漆区域的湿边较长)的水溶性保护胶体包括酪蛋白、甲基纤维素、羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚乙烯醇、淀粉以及聚丙烯酸钠。基于天然纤维素醚的缺点在于它们易于生物降解，并且经常提供较差的流动和流平性能，而合成材料如聚乙烯醇经常缺少充分的增稠效果以保持抗流挂(sag)性。纤维素醚的增稠效果常通过提高其分子量来改进，这通常更昂贵。
聚乙二醇在水中是完全可混溶的，并用作油漆、油墨和粘合剂的非挥发性溶剂和基底。由于聚乙二醇蒸发趋势较低，所以可防止混合物干枯并有助于分散颜料。聚乙二醇目前被用在建筑油漆中，以用于在大部分水相蒸发后保持油漆的流动和流平性能。它们还可以在水基油漆中用作防冻剂，这有助于保持对冷冻-解冻的耐受性。它们还在涂料和油漆中用作泡沫调节剂和消泡剂。因此，使用本发明的PEG系的CMC悬浮体，因CMC的增稠和水粘结作用与PEG用作悬浮体载体所引起的上述优点的结合而具有明显益处。
纸张涂料纸张涂布是其中通过涂敷矿物涂层、然后干燥来改进纸或板的表面结构的方法。涂布方法是涂敷几种粘结剂之一的表面上粘结的水基颜料浆液。其它涂层成分被加入以得到适合的流变性，并提供诸如亮度或耐水性等性能。
涂布纸如用在杂志和目录区中的那些是被印刷的，尽管因为其它目的而采用了一些特殊级别的纸。涂布的主要目的是通过提高原纸的表面性能(如光滑度、亮度、光泽度、印刷光泽度)来获得最优的印刷质量。这是由于具有比原纸更均匀和更细孔结构的涂层所造成的。纸的光滑度得到提高，原因是通过涂布填充了表面上相对较大的孔。次要目的是改进纸的光学性能。通过提高光泽度、不透明性和亮度，得到了更好的外观。涂层可以使纸张具有极高的光泽或较低的光泽。当然，所需的光泽度取决于纸的用途。这是指对涂布纸的需求在于机械和光学两方面。
涂布过程通常分成三个不同的阶段(1)制备涂布配制物(称作涂布色料)，(2)涂布，和(3)干燥。配制纸张涂料的一般原理大部分是公知的。此外，每个造纸商具有自己调制的配方，以满足其具体需求。因此，对于具体的涂布过程，涂布类型或印刷方法给出的″配方″是不可行的。虽然如此，一般的涂布配制品配方含有75-90％的颜料(如粘土、缎白、碳酸钙、二氧化钛、滑石、氢氧化铝、硫酸钙、硫酸钡、合成材料等)、0.10-0.50％的分散剂，0.05-0.30％的碱、5-20％的粘结剂(如苯乙烯丁二烯胶乳、丙烯酸树脂、聚乙酸乙烯酯、淀粉和淀粉衍生物、蛋白(酪蛋白、大豆)和0-2％的共粘结剂(纤维素醚、聚乙烯醇和溶液或乳液的聚丙烯酸酯)。经常将其它功能性添加剂如润滑剂、OBA和消泡加入涂布配制品中。所有组分的量都是按颜料重量计。
即使涂布配制品仅含有少量PEG系CMC FPS，它也影响纸的性能。根据本发明，PEG系FPS提供多种功能性优点，如·颜料分散性·保水性·粘结力·流变控制
·涂料色料的稳定·光学增白效果·光泽·湿耐磨性能·增大的叶片寿命，更具体而言通过润滑作用PEG上升为纸张涂料用的低挥发性添加剂。据报道，″PEG分散颜料并用作增塑剂″。基于现有技术中可得到的浆液稳定性信息，发现本发明的PEG系悬浮体可提供足够好的处理性能，同时总粘度合理地低。
除了纸张涂料之外，本发明的PEG系CMC FPS可用于造纸过程中，并可用于表面施胶。在造纸过程中，PEG系CMC FPS在原料中用作添加剂，充当精制剂、湿强度剂、干强度剂、内部粘结剂、保水剂，并改善纸张形成。为进行表面施胶，PEG系CMC FPS用作薄膜形成中的粘结剂和助剂，降低孔隙率，并维持和增强光学增白剂。
油田维修液油井或气井钻探是一种复杂的作业，在所述井投产之前和之后包括几个步骤。主要的回收油作业包括钻井、在生产油或气之前用粘合形成和完成井的外壳。在制造井的修补过程中必须进行修井作业，经常是试图增加或延长井的经济寿命。当流体的流速变小时，可以用某些方式处理储层以增强流体流进井筒中。这种作业称作二次回收，已知是为了压裂/刺激作业。通过酸洗或水力压裂来进行。当储层耗尽时，需要增强油回收作业以提高生产率。这种作业称作三次回收，并包括将流体注入生产井周围的地层中，以提高地层流体进入井筒中的流速。
钻井液是用于一级油回收的钻孔程序的总称。它们被特别设计以执行实现成功钻孔作业的多种功能。它们的主要功能包括但不限于·有效的井眼清洗效率(H.C.E.)。
·保持开放的井眼形成的稳定性。
·在地层上形成薄的、低渗透性的滤饼。
·最小化地层损害。
·降低钻柱和地层间的摩擦。
·冷却和清洁钻头。
为执行这些功能，钻井液在流变性、密度和过滤控制方面应具有特别的性能。过滤控制是影响所有其它性能的关键性能属性。事实上，大量水从钻井液进入地层的损失不可逆地改变了总钻井液的性能(密度和流变性)，严重地影响了钻井的稳定性。
可以基于其基本成分(连续相)将钻井液分类。连续相可以是水、油或气体。得到的钻井液分别称作水基泥浆、油基泥浆或泡沫泥浆。本发明的流变改性剂特别适于水基泥浆和泡沫泥浆。
在各种添加剂中，羧甲基纤维素(CMC)和聚阴离子纤维素(PAC)广泛用作优化水基钻井液性能的商品材料。高粘度类型用于流变和流体损失控制性能，而低粘度类型专用于过滤控制性能。在大多数情况下，两种类型一起用于钻井液组合物中。在钻孔作业中，通过混合包括粘土、CMC/PAC、黄原胶(主要流变改性剂)、淀粉(改进过滤控制)和分散或页岩抑制性能所需的其它合成聚合物的不同成分，可进一步获得最优的钻井液属性。
完井液和修井液是完井作业和油井维修过程中使用的专用液体。在钻出井之后但在投产之前，将它们穿越选定的产层(pay zone)放置。这些流体必须不仅控制地层压力和密度，而且必须最小化完井和修井作业中的地层损害，以提高油或气体的生产率。由于所有井都有某种程度的地层损害(从生产率的略有降低到特定区的完全堵塞)，并且在完井和修井作业中的永久性损害的可能性比钻孔过程中的更大，因此势在必行的是使用能够使产层形成的损害最小的流体。完井液和修井液的基本功能包括但不限于·控制地层压力。
·最小化地层损害。
·保持井筒稳定性。
·控制针对地层的流体损失。
·输送固体。
·保持稳定的液体性能。
完井液和修井液的类型可以分成透明无固体盐水、含有桥堵剂/增重剂的聚合物粘化的盐水、以及包括油基、水基、转化的泥浆、泡沫等的其它流体。合适的完井液或修井液的主要选择标准是密度。透明无固体盐水是最常用的液体，用聚合物(CMC/PAC、黄原胶、瓜尔胶和瓜尔胶衍生物及HEC)增粘，并可以加入后面能够溶解的固体，如酸可溶的碳酸钙或涂胶的氯化钠盐，以提高密度或起到桥堵作用。尽管HEC是用于盐水基体系的最适合聚合物，但是也发现CMC/PAC和黄原胶在低密度(达到12ppg)单价盐基盐水中的用途。
水力压裂可以定义成其中将流体压力施加入露出的储层岩石上，直到发生破坏或裂纹的过程。在岩石破坏后，持续施加流体压力，使裂纹从破坏点向外延伸。这可以结合存在的自然裂纹，并从储层提供额外的排泄区。用于将液压传递到储层岩石的流体称作压裂液。为防止停止泵送时从关闭处裂纹，支撑剂如胶砂被加入所述压裂液中。支撑剂用于在处理后支撑裂纹保持打开，并提供改进的裂纹能力，从而使油或气体通过裂纹进入井筒。水力压裂作业中选择的聚合物是瓜尔胶和瓜尔胶衍生物。
为容易处理油和气的钻井设备、油田作业，尤其是近海的，需要使用不需强烈进行调节而从近海工厂排放的液体物质/配制物。这种物质不应对环境有害。
由于在使用和贮存过程中物质/配制物的气候条件可以变化(即，在墨西哥湾(GOM)较高的夏季温度和在北海地域极低的冬季温度)。需要油田市场的聚合物悬浮体是稳定的、对环境友好、并符合所有的排放规定。现有的WSP悬浮体用在白色药用油如AquaPAC液体、Natrosol液体或Galactasol液体(都从Aqualon得到)中或在二醇类如黄原胶/乙二醇甲基醚、HEC/丁基二乙二醇和瓜尔胶/聚乙二醇中。尽管白色矿物油的FPS符合大部分要求，如长期稳定性、低粘度和高活性物含量(即≥40重量％)，但它们的确存在一些调节性用途的限制。尽管如此，它们仍符合用在北海的要求，但是它们不能通过用在GOM时的EPA 1664油和油脂(oil and grease)测试(用己烷提取)。相比而言，尽管市售乙二醇悬浮体符合用在GOM时的环境要求，但是它们随时间变化而稠化，因此在贮存后产生处理问题。
土木工程维修液土木工程应用包括隧道、隔壁、起球、挖沟、水平钻孔和水井钻探。这些应用的常见特征是，它们对严格环境规定生效的场所的附聚保持封闭性，以最小化任何类型的污染或玷污。相应的工作场进一步的特征是现场极差的混合设备的可用性，以有效分散和溶解WSP。需要土木工程应用中的聚合物悬浮体是稳定的、对环境友好并且符合所有的排放规定。
构造/建筑组合物也称作建筑材料的建筑组合物包括混凝土、瓷砖接合剂和粘合剂、凸台胶泥(projection plaster)、基于接合剂(cement)和合成粘结剂的粉饰灰泥、易混砂浆(mortar)、人工涂敷砂浆、水下混凝土、接缝水泥(joint cement)、接合化合物(joint compound)、石膏板、裂纹填料、地台砂浆底层(floor screed)以及粘合剂砂浆。这些组合物基本上是硅酸盐水泥、熟石膏或含有功能性添加剂的乙烯基共聚物，用于提供各种建筑应用所需的特性。尽管石灰曾经是控制建筑组合物中水比例的优选材料，但目前纤维素醚是最常用的，因为它们的贡献在于提高水保持特性和其它物理性能，如可使用性、稠度、开放时间、附着性、流出性、粘合性、固化时间和掺气性。
本发明的PEG系纤维素醚FPS以及PEG系瓜尔胶和衍生物FPS在上述建筑组合物中具有用途应用。
陶瓷体/釉料现有的工业标准是干燥的CMC粉末。这些通常在研磨过程之前被加入陶瓷体和釉料配制物中。釉料糊的研磨过程、剪切、加热和混合促进了聚合物的水合。可以认为，由于聚合物而增加的粘度会减慢研磨过程，使用干燥聚合物也限制了在研磨后调节釉料粘度的能力。通过在研磨过程后将流化CMC悬浮体加入釉料配制物中，可以改进生产能力和最终釉料粘度的精确度。此外，流化的CMC悬浮体提供了在需要时后面调节粘度的可能性。大多数情况下，为易于处理和加工，陶瓷中最优选使用的是低到中Mw的CMC。为使不同批的质量一致，流化的CMC悬浮体应具有合理低的粘度以及优异的稳定性。
食品PEG目前被核准用作美国联邦法规(CFR)标题21中所述的多种直接食品添加剂。同上述个人护理应用一样，使用悬浮在PEG中的水溶性聚合物提供了改进的易于使用性。也提高了工厂卫生(由于产品无灰尘性质的原因)。
本发明的PEG/CMC FPS可以用在食品和食品包装中，作为二合一成分。由于无臭和无味，本发明的PEG载体可以比主要添加剂(CMC)提供额外的属性，如增强的保水性，以及在烤物品、糖浆和宠物食品中改进的质地、稠化度(body)和口感。还为动物饲料(挤出产品)提供了润滑性能。
杂项防火需求液体产品的工业消费者希望能够将聚合物移到现场并在匆忙中混合。其后的关注是高度装填的流化聚合物悬浮体能与水以不同比例计量装入飞机油箱，以根据气候/降落高度/距地表高度等″拨入(dial in)″粘度。这是更好的，而不是混合一箱延缓剂和不管有助于一般降落条件的其它因素如何而必须使用那种粘度。易于处理和快速水合是提高现场使用/处理的关键性能参数。此外，″环境友好的″成分是重要的。PEG/CMC FPS以及PEG/瓜尔胶及衍生物FPS满足了所有这些需求。通常，这种应用中使用的瓜尔胶和衍生物是HP瓜尔胶和CM瓜尔胶。
采矿/金属加工尽管有较差的电解开采性能，但液体聚丙烯酰胺(经常是溶液)由于易于处理和因没有形成灰尘/产生光滑区域而是更安全产品的原因，其正得到市场的关注。CMC和瓜尔胶可用采矿的多种应用中，但是两者主要用途是作为滑石抑制剂或电解开采加工助剂。与液体聚丙烯酰胺不同，除了其易于处理和快速水合之外，PEG/CMC FPS以及PEG/瓜尔胶和衍生物FPS可以提供关键性能优点，比液体聚丙烯酰胺具有更高的电解开采性能。瓜尔胶或瓜尔胶衍生物(HP瓜尔胶和CM瓜尔胶)可用在采矿中。
下面的实施例仅是用于说明目的，但是应该理解，相关工业领域中的技术人员可以在本发明的精神和范围内对本发明作出其它修改。除非有具体说明，所有百分数和份数均按重量计。
实施例1下面的MHPC、HM-HEC和阳离子瓜尔胶的PEG FPS组合物在个人护理中作为添加剂，其表明了本发明悬浮体意料之外的灵活性。
表1-a个人护理用聚合物悬浮体

手和身体洗液中的应用采用从Aqualon得到的Natrsosol Plus 331制备手和身体洗液组合物(表1-b)。对本发明的PEG悬浮体(FPS 1-3)与0.5％活性的其干燥前体相比较。用组合物2中的悬浮体FPS 1-3的PEG代替组合物1中的部分甘油和矿物油。
从表1-b可以看到，本发明的基于Natrosol Plus 331的PEG悬浮体是手和身体洗液组合物的有效增稠剂，比干燥前体提供高约6％的最终粘度。
表1-b手和身体洗液组合物

制备过程基于相同的活性聚合物(0.50重量％)进行这两种物质的制备。为补偿FPS配方中存在的额外的PEG400湿润剂流体，用由FPS导致的相同量的PEG400从对照配制物降低矿物油的含量。
1.通过从部分A向良好搅拌的水涡流中进行添加来分散Natrosol Plus。持续混合下加入甘油并加热到80℃，在80℃下混合15分钟。
2.在单独容器中，共混部分B组分。加热到80℃，充分混合。
3.使用良好搅拌加入部分A和加入部分B。持续搅拌下保持乳液温度在80℃。
4.混合部分C组分。加入乳液中。持续混合，继续冷却直到至40℃。
5.将部分D(防腐剂)加入乳液。充分混合。
6.冷却和装填。
毛发护理中的应用用阳离子瓜尔胶(N-Hance 3000，从Aqualon得到)制备婴儿香波组合物(表1-c)。
表1-c婴儿香波组合物

以0.6重量％的聚合物进行制备。首先将Makadet加入去离子水中，并混合30分钟。pH测量为6.5。然后，加入阳离子瓜尔胶(FPS 1-2)，将组合物混合2小时。加入防腐剂后，将混合物再混合30分钟。用10％的柠檬酸将最终组合物的pH(6.68)下调到6.48。
表1-c中的数据表明，N-Hance 3000的PEG系悬浮体是香波组合物的有效增稠剂，在相对较低用量时提供了明显的增稠效果。通过提高聚合物用量，能够容易地获得较高粘度。
实施例2下面的实施例进一步阐明PEG系CMC FPS在典型液体洗涤剂组合物中的用途和实用性。在此具体实施例中使用细织物洗涤剂组合物(表2-a，从Parsippany，NJ的Croda Inc.得到)证实了PEG系9H4XF CMC FPS在家用护理应用中的增稠效果。
表2-a未增稠的细织物洗涤剂组合物

未增稠的细织物洗涤剂的初始布氏粘度为69.1cPs(#1/30rpm)。增稠剂以1.2％的活性物含量使用。
表2-b中数据表明，本发明主题的PEG系9H4XF CMC悬浮体是衣物洗涤剂组合物的有效增稠剂，其提供与其干燥前体等效的粘度。
表2-b增稠的细织物洗涤剂

实施例3下面实施例进一步阐明PEG系CMC FPS在普通油漆应用中的用途和实用性。
在Ucar 367-60 PVC乙烯基-丙烯酸类无光油漆(表3-a)中评价PEG系CMC FPS(FPS 5-1)和其干燥前体(9H4XF)的样品。使用高剪切混合器(Dispermat)将所述油漆增稠到恒定5.2lb/100gal的增稠效果(表3-b)。
表3-aUcar 367-60PVC乙烯基-丙烯酸类无光油漆-未增稠的底漆

表3-bUcar 367-60PVC乙烯基-丙烯酸类无光油漆-增稠的油漆

在制备结束后，用油漆工业中的标准表征过程评价得到的增稠的油漆。
表3-c中的数据表明，PEG系9H4XF FPS比其干燥的前体略微更有效率，给出了略高的Stormer粘度。两个样品具有相似的ICI粘度、流平和盖底(hinding)性能。然而，PEG系CMC FPS的抗流挂性比干燥CMC略有改进。干燥的CMC比FPS样品的耐刮擦性高13％。
表3-c在Ucar 367-60PVC″增稠的″无光油漆中的比较评价

实施例4下面CMC系FPS组合物作为纸张涂料的添加剂阐明了本发明意料之外的结果。
表4-a纸张涂料用的CMC悬浮体

FPS 4-1(表4-a)的数据表明，用58.5重量％的PEG 400(从Dow Chemical得到)和1.5重量％的Aerosil 200二氧化硅(从Degussa AG，Germany得到)可以制备9M31X CMC(从Aqualon，Wilmington，DE得到)的高固体(40重量％)、稳定且低粘度的流体聚合物悬浮体。FPS 4-2的性能突出了Aerosil 200二氧化硅的增稠效果；使二氧化硅含量增加1/3，大约使悬浮体的最终粘度增加双倍。
下面实施例进一步阐明PEG系CMC FPS在普通纸张涂料组合物中的用途和实用性。
制备一般纸张涂料配制物的原料(表4-b)，将其涂布到无磨木(groundwood)纸上。用本发明的PEG系CMC FPS(FPS 4-1)、Liberty 3794产品(矿物油基CMC FPS，从Aqualon得到)或用干燥7L2C CMC等效物(标准低Mw纸张级CMC，从Aqualon得到)分别增稠部分配制物。加入足量聚合物，使纸张涂料具有约1500cPs的目标布氏粘度。
表4-b纸张涂料制剂(52％总固体)

配制品的用量和测量性能列于下面表4-c中。
表4-c湿涂层和涂布纸亮度数据的比较

Brkfdμ.100rpm下的RVT布氏粘度用量每100份颜料的增稠剂份数GWR重力分析水的保持力，作为在1分钟测试内损失的水(克)HHSV在2,200&4,400rpm下的Hercules高剪切粘度，第二次通过，″E″摆锤。
表4-c中的数据表明，按原样计，的PEG系9M31 XF CMC悬浮体FPS 4-1提供在粉末状CMC(7L2C，等效物)和Liberty 3794产品之间的用量效果，但更接近于Liberty 3794悬浮体。这两种悬浮体之间的用量效果差可以分别由Liberty 3794产品和PEG悬浮体中的CMC活性物含量(45％/40％)差解释。
对PEG/9M31XF悬浮体记录的保水值(GWR)明显比粉末状CMC得到改进。此外，PEG悬浮体提供了所需的Hercules高剪切行为(HHSV)。在许多情况下，较低的高剪切粘度可以转化成改进的涂层重量控制。
将三种增稠的涂料样品以约9 lbs/3,000 ft2的量涂布到无纤维造纸原料上。用Diano S-4色度计测量所有纸样品在超压延之前和之后的亮度。根据每0.5亮度单位的统计标准，令人惊讶地发现用本发明的PEG/9M31XF FPS增稠的涂料所涂布纸张比压延和未压延状态的Liberty 3794和粉末状CMC的相似物明显更亮。
实施例5下面用基于CMC与瓜尔胶和瓜尔胶衍生物的FPS组合物作为油田流体的添加剂来阐明本发明意料之外的结果。
表5-a和5-b的数据阐明在功能体系中的本发明意料之外的结果，PEGFPS组合物具有稳定性(表5-a)和极低的油和油脂″己烷″萃取含量(表5-b)。
令人惊讶地发现，与矿物油悬浮体不同，本发明的PEG悬浮体的确通过了EPA 1664的油和油脂测试(表5-b)，同时提供了高固体、低粘度和稳定的悬浮体，以配制油田作业用的钻井液、完井液/修井液、油井接合剂(oil wellcement)浆液和液压压裂液(表5-a)。尽管PEG/CMc悬浮体FPS 5-1可用于钻井液和完井液/修井液中，但是悬浮体5-2、5-3和5-4更适合于压裂液。
表5-a油田应用的悬浮体

(1)羟丙基瓜尔胶(2)羧甲基羟丙基瓜尔胶(3)聚乙烯醇，从Air Products，Allentown，PA，USA得到表5-b油田应用的悬浮体的油和油脂测试

*从TOTAL Co.，France得到实施例6钻井液中的应用下面的实施例进一步阐明PEG系CMC或PAC FPS在普通油井钻井液组合物中的用途和实用性。
制备典型油田钻井液组合物，包括市售PAC和本发明的相关FPS组合物(表6-a)。为对比，在评价中包括从Akzo-Nobel(Amesfoort，荷兰)得到的StafloRegular产品(组合物3)以及使用白色药用油作为基本载体的市售FPS(AquaPAC液体，从Aqualon得到)(组合物4)。在1.00 lb/bbl下测试干燥的PAC材料，同时在2.2 lb/bbl下测试悬浮体。
在氯化钠饱和的钻井液中进行性能测试，钻井液含有10 lb/bbl预水合的水凝胶膨润土、10 lb/bbl Rev-Dust和可变浓度的聚合物。Rev-dust用于模拟钻孔过程中钻井液中的钻屑。基于PAC材料对钻井液粘度的发展和流体损失降低的作用进行评价。
在Hamilton Beach混合器(～11500rpm)中，通过将125g氯化钠加入含有356g(350ml)预水合的膨润土(10 lb/bbl)的混合杯中，并混合得到的混合物5分钟，以制备测试钻井液。然后，加入10g Rev-dust，再混合悬浮体5分钟。然后，加入适量PAC材料，混合20分钟。在25℃的水浴中2小时静态老化后，测量Fann表观粘度以及流体失性能。
表6-a的数据表明，在相同活性物用量时，组合物1t中使用的实施例6-a和6-b的聚合物行为相似，而PEG 400中的40重量％AquaPACReg的悬浮体(组合物6)表现出更高的表观粘度和明显更低的流体损失。尽管所述组合物中的活性物含量降低(0.88ppb/1.0ppb)，但是本发明的PEG悬浮体由于溶解快，因此与组合物5的AquaPACReg前体相比性能得到改进。
表6-a普通盐饱和的油田钻井液的流变性和流体损失性能预水合的膨润土、125ppb NaCl、10ppb Rev-Dust、聚合物(pH～9.0-9.5)

(*)AquaPAC Reg lot 82985在PEG 400中的40％悬浮体从表6-a可以看出，本发明主题的PEG 400中的AquaPACReg悬浮体(组合物6)是油井钻井液的有效增粘剂和流体损失减少剂。
完井液/修井液中的应用下面实施例进一步阐明PEG系HEC FPS在盐水中用作透明无固体的完井液/修井液组合物的用途和实用性。
完井液/修井液由各种不同盐度的盐水构成，其特征是从密度为8.5lb/gal(磅/加仑)的海水直到最高含有溴化锌和溴化钙盐的重盐水的19.2lb/gal。尽管如从Aqualon得到的NatrosolHIVIS的高粘度HEC由于其非离子特性而广泛用作这种盐水的标准增稠剂，但是黄原胶也特别用于低密度和非钙基盐水中以提供特定流变性，最优化液体输送能力和凝胶强度性能。
通过在NaCl饱和盐水中溶解1.5lb/bbl等效的干燥HEC，来针对前体评价NatrosolHIVIS HEC基PEG FPS(FPS 5-6)的增稠效果。首先通过在1000ml去离子水中溶解360g NaCl来制备NaCl饱和盐水。然后，将1.5g干燥的HEC或5.0g HEC FPS(30％的活性物含量)加入420g NaCl饱和水中，同时在Hamilton Beach混合器(～11,500rpm)中进行混合。为加速聚合物溶解，将1g MgO加入溶液中，将pH升至9-10。为减少/除去过量发泡，加入几滴消泡剂。溶液混合60分钟。在25℃的水浴中4小时静置老化后，测量Fann流变性以及流体损失性能。
表6-b的数据表明，在相同的活性物用量时，PEG/HIVIS HEC悬浮体(FPS5-6)和在NaCl饱和水中所用的干燥前体在流变性和过滤控制性能方面表现相似。
表6-b典型NaCl饱和盐水的流变性和流体损失性能

(*)Natrosol HIVIS lot 21487在PEG 200-悬浮体中的30.08％悬浮体至少在2小时内保持可倾倒性和稳定。
从表6-b可以看出，本发明的PEG 200中的NatrosolHIVIS悬浮体是完井液/修井液的有效增稠剂和流体损失减少剂。
油井接合剂浆液中的应用油井接合是一种将接合剂、水和各种添加剂的浆液混合并通过钢外壳将其向下泵送到地层和外壳间的环形空间中的临界点的方法。为确保良好的接合作业，要求接合剂浆液稳定并易于泵送/处理。在所有其它性能中，在设计接合剂浆液时流体损失控制是关键因素，因为它将调节整个接合剂性能。因此，需要流体损失控制添加剂(FLAC)来防止接合剂浆液在环面中由于渗透区的原因脱水，并保持接合剂浆液的完整性。
在油井接合中使用各种流体损失添加剂，以覆盖通常向下钻孔遇到的各种作业条件，如盐和高温环境。所谓的低温段覆盖从环境温度到约180的作业条件。在这种温度段中，PVA和HEC是用于控制过滤性能的最主要流体损失添加剂。中温段为180～250。尽管HEC的使用可扩展到220，用于这些条件的最主要FLAC是合成物性质的。对于超过250的温度，AMPS基合成FLAC是唯一有效的足以控制流体损失控制性能的一种。
下面实施例阐明了基于FLAC、尤其是本发明的PEG系PVA(FPS 5-5)在低温油井接合剂浆液组合物中的典型性能。
使用添加剂和工业中常用的美国石油研究院(API)推荐的混合/配制技术配制浆液。浆液组合物9&10中的所有添加剂浓度都基于接合剂的重量计(bwoc)。
通过将接合剂干燥混合物加入最终含有FLAC的混合物-水中来制备油井接合剂浆液。干燥的混合物由600g Lonestar接合剂″H″、1.2g分散剂(0.20重量％的bwoc Lomar D)和最后3g PVA(0.50重量％的bwoc Airvol 540-S，从Air Products，Allentown，PA，USA得到)组成。为用PEG系PVA FPS (FPS5-5)进行比较实验，在加入干燥混合物之前，将聚合物悬浮体加入混合物-水中。在这两种制备中，加入几滴消泡剂以减少在接合剂浆液中的过量泡沫。
对油井接合剂浆液进行性能测试，在相对低温下测试流变性和流体损失控制性能。通常，在室温(～80)下制备浆液后，用Fann型粘度计测量″混合流变性″，以模拟混合，并在表面上泵送，同时在80下调理浆液20分钟后测量″API流变性″。在浆液调理后，在80下测量流体损失的控制性能。
表6-c数据表明，PEG系PVA FPS提供了比前体略好的优异的流体损失控制性能和更好的混合流变性。事实上，用干燥的PVA制备的对照浆液(组合物9)的屈服值约为用本发明的PEG系PVA FPS(FPS 5-5)制备的接合剂浆液(组合物10)的两倍。实践中，高的屈服值需要更大的能量将接合剂浆液沿井眼向下泵送并放置。
表6-cPVA FPS作为流体损失添加剂在油井接合剂浆液中的功能

从表6-c可以看出，本发明主题的PVA在PEG 400中的悬浮体是油井接合剂浆液的有效流体损失控制添加剂。
在油井接合剂浆液中，PVA中的PVA悬浮体的应用实施例仅是说明性的。在任何情况下，本发明不应仅限于PVA。如前所示，也可以制备HEC在PEG中的悬浮体，并且取决于它们的Mw也可用作FLAC或悬浮剂。
实施例7下面实施例进一步阐明PEG系CMC FPS在普通土木工程钻井液中的用途和实用性。
制备典型土木工程钻井液组合物(表7)，其包括市售CMC和本发明的相应FPS组合物。为进行对比，评价中包括AquaVIS 633 CMC(组合物12)和其FPS形式(聚合物SC50，组合物13)，均得自Aqualon。在0.40g/l下(基于泥浆组合物中膨润土重量的1.0％)按原样使用干燥的CMC和相应的FPS。
表7典型土木工程钻井液的流变性和流体损失性能去离子水、40g/lC2T膨润土和0.40g/l聚合物

令人惊讶地发现，尽管活性物含量(40％Vs 45％市售聚合物C50 FPS)较低，但是用9H4XF CMC(从Aquaion得到)制备的本发明的PEG悬浮体(组合物14)至少与市售FPS参考(组合物13)一样好。与市售参考相比，PEG/9H4XCMC悬浮体表现出可比的Fann流变性和更好的流体损失控制性能和更高的马氏漏斗粘度。相对于1.0重量％的干燥CMC组合物12，由于快速溶解，本发明的PEG悬浮体在0.4重量％活性聚合物用量时(基于膨润土的重量)表现出突出的性能。
从表7可以看出，本发明的9H4XF CMC在PEG 400中的悬浮体是土木工程应用的有效增粘剂和流体损失减少剂，土木工程应用包括隧道、挖沟、隔壁、起球、水平钻孔和水井钻探。对于挖沟应用，出于经济原因，表5-a的瓜尔胶基PEG FPS(FPS 5-2～5-4)是更优选的。它们也用于现场制备溶液(聚合物基无固体液体)或与膨润土混合。对于水井钻探应用，瓜尔胶和CMC基PEG FPS优选用作无固体溶液，以最小化蓄水层的污染。
实施例8该实施例阐明用在接合化合物中的HEC基FPS组合物。该实施例仅是说明性的。在任何情况下，本发明不应被限于接合化合物。如前所示，可以制备在PEG中的其它WSP的悬浮体，并也可用在其它构造/建筑组合物中。
在典型全能重型接合化合物变种(表8-a)中评价PEG系HEC及其干燥前体(Natrosol 250 HHBR(30％活性物)，从Hercules Inc.，Wilmington，Delaware得到)的样品。将增稠剂加入接合化合物组合物lt0.4重量％活性物中。
表8-a接合化合物组合物

表8-b的数据表明，PEG系Natrosol 250 HHBR行为与其干燥前体相似。两种接合化合物组合物泥铲涂抹基本相同。48小时老化后，诸如消除麻点、湿边等性能仍保持相同。两种JC具有基本上相同的性能。
表8-b接合化合物的性能

实施例9该实施例阐明用于陶瓷配制物中的CMC基FPS组合物。
表9-a中的FPS组合物用在陶瓷体和陶釉中表明本发明的意料之外的低粘度和突出的长期稳定性。
表9-a陶瓷应用中的悬浮体

陶瓷体中的应用当本发明的PEG/CMC悬浮体(FPS 9)用在陶瓷体组合物(表9-b)中时，预期可提供表9-c所列的性能。
表9-bPEG/CMC FPS在陶瓷体中的应用

表9-c陶瓷体组合物的性能

在陶釉中的应用当本发明的PEG/CMC悬浮体(FPS 9)用于陶釉组合物(表9-d)中时，预期可提供表9-e所列的性能。
表9-dPEG/CMC FPS在陶釉中的应用

表9-e陶釉组合物的性能

实施例10该实施例阐明本发明的CMC基FPS组合物在矿物加工中的用途。
当本发明的PEG/CMC悬浮体(表9-a中的FPS 9)用在含有滑石和/或叶蜡石的原矿石的矿物加工悬浮体中时，通过在其粒子表面上吸附并将粘土转化成容易润湿和分离的形式，预期FPS性能可以保持粘土矿物处于湿润和不漂动状态。FPS的使用浓度为0.1lb./ton～2.0lbs./ton干燥矿石。
尽管已经结合具体的实施方案说明了本发明，但应该理解，这些实施方案不用于限制，可以在本发明的范围和精神内做出多种修改和变化。
权利要求
1.一种组合物，其包括(a)选自以下组中的水基功能体系口腔护理品之外的个人护理品、家用护理品、油田维修液、土木工程维修液、纸张涂料、建筑流体、陶釉、食品、防火阻燃剂、矿物加工以及水基涂料，和(b)稳定的流体聚合物悬浮体(FPS)增稠剂，其包括i)多糖，ii)聚乙二醇，和iii)水合增稠二氧化硅，其中与使用干燥固态形式的相似增稠剂相比，FPS为所述组合物提供可比或更好的流变和粘度性能。
2.权利要求1的组合物，其中所述多糖的上限量为基于FPS总重量的60重量％。
3.权利要求1的组合物，其中所述多糖的上限量为基于FPS总重量的50重量％。
4.权利要求1的组合物，其中所述多糖的上限量为基于FPS总重量的40重量％。
5.权利要求1的组合物，其中所述多糖的下限量为基于FPS总重量的10重量％。
6.权利要求1的组合物，其中所述多糖的下限量为基于FPS总重量的20重量％。
7.权利要求1的组合物，其中其中所述多糖的下限量为基于FPS总重量的30重量％。
8.权利要求1的组合物，其中所述聚乙二醇的上限量为基于FPS总重量的90重量％。
9.权利要求1的组合物，其中所述聚乙二醇的上限量为基于FPS总重量的80重量％。
10.权利要求1的组合物，其中所述聚乙二醇的上限量为基于FPS总重量的70重量％。
11.权利要求1的组合物，其中所述聚乙二醇的下限量为基于FPS总重量的40重量％。
12.权利要求1的组合物，其中所述聚乙二醇的下限量为基于FPS总重量的50重量％。
13.权利要求1的组合物，其中所述聚乙二醇的下限量为基于FPS总重量的60重量％。
14.权利要求1的组合物，其中所述水合增稠二氧化硅的上限量为基于FPS总重量的3.0重量％。
15.权利要求1的组合物，其中所述水合增稠二氧化硅的上限量为基于FPS总重量的2.0重量％。
16.权利要求1的组合物，其中所述水合增稠二氧化硅的下限量为基于FPS总重量的0.1重量％。
17.权利要求1的组合物，其中所述水合增稠二氧化硅的下限量为基于FPS总重量的0.5重量％。
18.权利要求1的组合物，其中所述多糖选自以下组中纤维素衍生物、瓜尔胶、瓜尔胶衍生物、淀粉、淀粉衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺以及生物聚合物。
19.权利要求18的组合物，其中所述纤维素衍生物选自以下组中羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚阴离子纤维素(PAC)、羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)以及甲基纤维素(MC)。
20.权利要求18的组合物，其中所述生物聚合物选自以下组中维棱胶和黄原胶。
21.权利要求18的组合物，其中所述瓜尔胶衍生物选自以下组中羟乙基瓜尔胶(HEG)、羟丙基瓜尔胶(HPG)、羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)以及羧甲基瓜尔胶(CMG)。
22.权利要求1的组合物，其中所述聚乙二醇是环境友好的、被FDA批准用于食品接触的、并且是可生物降解的，其熔点低至-50℃，摩尔质量高于约200g/mol。
23.权利要求1的组合物，其中所述水合增稠二氧化硅是具有约10μm的小粒径和约200～300m2/g的大表面积的热解法二氧化硅。
24.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是选自以下组中的个人护理产品毛发护理、皮肤护理以及防晒护理的产品。
25.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是选自以下组中的家用护理组合物衣物洗涤剂、餐具洗涤产品、重垢型清洗产品、机械润滑产品、消毒产品以及织物增强产品。
26.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是选自多种胶乳漆的水基保护性涂料组合物。
27.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是纸张涂料和造纸组合物。
28.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是油田维修液组合物。
29.权利要求28的组合物，其中所述油田维修液组合物选自以下组中钻井液、完井液/修井液、压裂液和油井接合剂流体。
30.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是用在包括隧道、隔壁、起球、挖沟、水平钻孔和水井钻探应用中的土木工程维修液组合物。
31.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是选自以下组中的构造/建筑组合物混凝土、瓷砖接合剂、粘合剂、凸台胶泥、基于接合剂和合成粘结剂的粉饰灰泥、易混砂浆、人工涂敷砂浆、水下混凝土、接缝水泥、接合化合物、石膏板、裂纹填料、地台砂浆底层以及粘合剂砂浆。
32.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是陶瓷体或釉料。
33.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是选自以下组中的食品玉米粉圆饼、蛋糕粉、面包混合物、面包、冰淇淋、酸奶油、巴氏消毒加工的涂抹干酪及干酪食品，以及速溶冷饮和热饮、即饮饮料和果味饮料，以及食品包装。
34.权利要求1的组合物，其中所述功能体系是防火阻燃剂以及采矿和金属加工。
35.一种增稠水基功能体系的方法，所述水基功能体系选自以下组中口腔护理品之外的个人护理品、家用护理品、油田维修液、土木工程维修液、纸张涂料、建筑流体、陶釉、食品、防火阻燃剂、矿物加工以及水基保护性涂料，所述方法包括加入并混合足量的与所述水基功能体系相容的稳定的流体聚合物悬浮体，以增稠所述功能体系，其中所述稳定的流体聚合物悬浮体包括多糖、聚乙二醇和水合增稠二氧化硅，与使用干燥固态形式的相似增稠剂相比，得到的功能体系具有可比或更好的流变和粘度性能。
36.权利要求35的方法，其中所述多糖的上限量为基于FPS总重量的60重量％。
37.权利要求35的方法，其中所述多糖的上限量为基于FPS总重量的50重量％。
38.权利要求35的方法，其中所述多糖的上限量为基于FPS总重量的40重量％。
39.权利要求35的方法，其中所述多糖的下限量为基于FPS总重量的10重量％。
40.权利要求35的方法，其中所述多糖的下限量为基于FPS总重量的20重量％。
41.权利要求35的方法，其中所述多糖的下限量为基于FPS总重量的30重量％。
42.权利要求35的方法，其中所述聚乙二醇的上限量为基于FPS总重量的90重量％。
43.权利要求35的方法，其中所述聚乙二醇的上限量为基于FPS总重量的80重量％。
44.权利要求35的方法，其中所述聚乙二醇的上限量为基于FPS总重量的70重量％。
45.权利要求35的方法，其中所述聚乙二醇的下限量为基于FPS总重量的40重量％。
46.权利要求35的方法，其中所述聚乙二醇的下限量为基于FPS总重量的50重量％。
47.权利要求35的方法，其中所述聚乙二醇的下限量为基于FPS总重量的60重量％。
48.权利要求35的方法，其中所述水合增稠二氧化硅的上限量为基于FPS总重量的3.0重量％。
49.权利要求35的方法，其中所述水合增稠二氧化硅的上限量为基于FPS总重量的2.0重量％。
50.权利要求35的方法，其中所述水合增稠二氧化硅的下限量为基于FPS总重量的0.1重量％。
51.权利要求35的方法，其中所述水合增稠二氧化硅的下限量为基于FPS总重量的0.5重量％。
52.权利要求35的方法，其中所述多糖选自以下组中纤维素衍生物、瓜尔胶、瓜尔胶衍生物、淀粉和淀粉衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺以及生物聚合物。
53.权利要求52的方法，其中所述纤维素衍生物选自以下组中羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)、聚阴离子纤维素(PAC)、甲基纤维素(MC)以及MC衍生物。
54.权利要求52的方法，其中所述生物聚合物选自以下组中维棱胶和黄原胶。
55.权利要求52的方法，其中所述瓜尔胶衍生物选自以下组中羟乙基瓜尔胶(HEG)、羟丙基瓜尔胶(HPG)、羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)以及羧甲基瓜尔胶(CMG)。
56.权利要求35的方法，其中所述聚乙二醇是环境友好的、被FDA批准用于食品接触的、并且是可生物降解的，其熔点低至-50℃，摩尔质量高于约200g/mol。
57.权利要求35的方法，其中所述水合增稠二氧化硅是具有约10μm的小粒径和约200～300m2/g的大表面积的热解法二氧化硅。
58.权利要求35的方法，其中所述功能体系是选自以下组中的个人护理产品毛发护理、皮肤护理以及防晒护理的产品。
59.权利要求35的方法，其中所述功能体系是选自以下组中的家用护理组合物衣物洗涤剂、餐具洗涤产品、重垢型清洗产品、机械润滑产品、消毒产品以及织物增强产品。
60.权利要求35的方法，其中所述功能体系是选自多种胶乳漆的水基保护性涂料组合物。
61.权利要求35的方法，其中所述功能体系是纸张涂料和造纸组合物。
62.权利要求35的方法，其中所述功能体系是油田维修液组合物。
63.权利要求35的方法，其中所述油田维修液组合物选自以下组中钻井液、完井液/修井液、压裂液和油井接合剂流体。
64.权利要求35的方法，其中所述功能体系是用在包括隧道、隔壁、起球、挖沟、水平钻孔和水井钻探应用中的土木工程维修液组合物。
65.权利要求35的方法，其中所述功能体系是选自以下组中的构造/建筑组合物混凝土、瓷砖接合剂、粘合剂、凸台胶泥、基于接合剂和合成粘结剂的粉饰灰泥、易混砂浆、人工涂敷砂浆、水下混凝土、接缝水泥、接合化合物、石膏板、裂纹填料、地台砂浆底层以及粘合剂砂浆。
66.权利要求35的方法，其中所述功能体系是陶瓷体或釉料。
67.权利要求35的方法，其中所述功能体系是选自以下组中的食品玉米粉圆饼、蛋糕粉、面包混合物、面包、冰淇淋、酸奶油、巴氏消毒加工的涂抹干酪及干酪食品，以及速溶冷饮和热饮、即饮饮料和果味饮料，以及食品包装。
68.权利要求35的方法，其中所述功能体系是防火阻燃剂以及采矿和金属加工。
全文摘要
本发明一种水基功能体系，包含多糖、聚乙二醇(PEG)和水合增稠二氧化硅的稳定的流体聚合物悬浮体(FPS)增稠剂。该功能体系可以是口腔护理品之外的个人护理品、家用护理品、油田维修液、土木工程维修液、纸张涂料、建筑流体、陶釉、食品、防火阻燃剂、矿物加工、水基涂料、建筑材料、结构、药物、医用护理品、造纸工艺和纸张涂料的配制品。与使用相似的干燥固态形式的增稠剂相比，FPS为所述功能体系提供可比或更好的流变和粘度性能。本发明还提供了一种制备水基功能体系的方法，包括将与功能体系相容的足量的稳定FPS加入所述体系中，以增稠该功能体系。
文档编号C08L5/00GK1984950SQ200580023950
公开日2007年6月20日 申请日期2005年7月18日 优先权日2004年7月20日
发明者莫罕德·莫尔布西 申请人:赫尔克里士公司