从地下储层中回收烃流体的组合物的制作方法

文档序号:16812108发布日期:2019-02-10 13:46阅读:196来源:国知局
从地下储层中回收烃流体的组合物的制作方法

本发明提供从地下储层中回收烃流体的化合物、组合物和方法。更特别地,本发明涉及磺化环氧树脂聚合物,其改变地下地层对水基流体的渗透性并且提高地层中存在的烃流体的流通和/或回收率。



背景技术:

从油气井中产生大量水构成从地下地层中全面回收烃的主要费用中的一种。许多生产油井产生的废水总量大于80%(体积)的水。因此,大部分泵送能量通过从井中提升水来消耗。然后必须对生产废水进行昂贵的分离程序以便回收无水烃。水构成麻烦并且昂贵的处理问题。

因此,高度期望减少从油气井中产生的水量。减少产生的水量的另一个有益效果通过在给定的泵送速率下减少井筒中的水流量从而降低井筒中泵上方的液位,从而降低地层中的背压并且改善泵送效率和净日产油量来实现。



技术实现要素:

本发明为包含以下的反应产物的组合物:(i)每分子具有平均多于一个环氧基团的含环氧化物的化合物、(ii)伯氨基磺酸盐、(iii)任选的伯单胺氧化烯低聚物,和(iv)任选伯单胺、仲二胺、单羟烷基伯单胺、二羟烷基伯单胺、三羟烷基伯单胺、单羟基环烷基伯单胺、二羟基环烷基伯单胺或三羟基环烷基伯单胺。

在本文上面描述的本发明的组合物的一个实施例中,含环氧化物的化合物(i)由下式表示:

其中q选自二价芳族基团-ar-;ar-l-ar,其中l选自直接键、c1至c8亚烷基、-so2-、-s-、>c=o或-o-;具有4个碳至8个碳的二价环脂族基团k,或-r1-k-r2-,其中r1和r2独立地为c1至c3亚烷基,优选含环氧化物的化合物选自4,4'-异亚丙基二酚(双酚a);顺式-1,3-环己烷二甲醇;反式-1,3-环己烷二甲醇;顺式-1,4-环己烷二甲醇;或反式-1,4-环己烷二甲醇的二缩水甘油醚;伯氨基磺酸盐(ii)由下式表示:

其中z为任选地被一个或多个烷基取代的脂族、环脂族、多环脂族或芳族烃基,并且m为任何一价阳离子,优选伯氨基磺酸盐选自对氨基苯磺酸,钠盐;对氨基苯磺酸,钾盐;氨基甲磺酸,钠盐;或氨基甲磺酸,钾盐;并且如果存在,那么伯单胺氧化烯低聚物(iii)由下式表示:

其中r3为-h、c1至c12烷基或环烷基,r4为共价键、c1至c12烷基或环烷基,r5和r6独立地为-h、c1至c12烷基或环烷基,并且x和y独立地具有0至400的值,优选伯单胺氧化烯低聚物r3和r5为-ch3,r4为-ch2-,r6为-h,并且x和y独立地具有0至75的值,其中条件为x或y中的至少一个等于或大于1。

在本文上面描述的本发明的组合物的一个实施例中,(i)含环氧化物的化合物与(ii)伯氨基磺酸盐的摩尔比为5:1至1:5。

在本文上面描述的本发明的组合物的一个实施例中,根据权利要求1所述的反应产物具有300至100,000的平均分子量。

本发明的一个实施例为制作磺化环氧树脂聚合物的方法,所述方法包含以下步骤:(1)添加过量或当量的含环氧化物的化合物和当量或过量的伯氨基磺酸盐,(2)任选地添加伯单胺氧化烯低聚物、另一种添加剂、催化剂和/或溶剂,(3)混合各组分以形成反应混合物,和(4)使反应混合物在足以提供平均分子量为300至100,000的磺化环氧树脂聚合物的温度和时间下反应,优选以间歇或连续工艺进行反应。

附图说明

图1为通过动态光散射测定的实例2在溶液中的尺寸分布曲线的图。

具体实施方式

本发明的一个实施例为磺化环氧树脂低聚物或聚合物(下文称为“聚合物”)和制作所述磺化环氧树脂聚合物的方法,其中磺化环氧树脂聚合物包含、基本上由、由环氧树脂(i)与以下进行反应的反应产物构成:至少一种伯氨基磺酸盐(ii),和任选伯单胺氧化烯低聚物(iii),和/或附加反应性化合物(iv),和/或单官能反应物(v),和/或催化剂,和/或溶剂。

本发明的磺化环氧树脂聚合物的组分(i)为环氧树脂,并且可为每分子具有平均多于一个环氧基团的含环氧化物的化合物。环氧基团可连接到氧、硫或氮原子上或连接到-co-o-基团的碳原子上的单个键合氧原子上。-co-o-基团的氧、硫、氮原子或碳原子可连接到脂族、环脂族、多环脂族或芳族烃基上。脂族、环脂族、多环脂族或芳族烃基可被一个或多个惰性取代基取代,所述惰性取代基包括但不限于烷基,优选甲基;烷氧基,优选甲氧基;卤素原子,优选氟、溴或氯;硝基;或腈基。

优选的含环氧化物的化合物包括由式i表示的二缩水甘油醚:

其中q选自二价芳族基团-ar-,ar-l-ar,其中l选自直接键、c1至c8亚烷基、-so2-、-s-、>c=o或-o-,具有4个碳至8个碳的二价环脂族基团k,或-r1-k-r2-,其中r1和r2独立地为c1至c3亚烷基。

可使用的含环氧化物的化合物的更具体实例包括以下:以下的二缩水甘油醚:1,2-二羟基苯(儿茶酚);1,3-二羟基苯(间苯二酚);1,4-二羟基苯(氢醌);4,4'-异亚丙基二酚(双酚a);4,4'-二羟基二苯基甲烷;3,3',5,5'-四溴双酚a;4,4'-硫代二酚;4,4'-磺酰二酚;2,2'-磺酰二酚;4,4'-二羟基二苯醚;4,4'-二羟基二苯甲酮;1,4-二羟基萘;2,6-二羟基萘;9,9-双(4-羟基苯基)芴;2,2-双(4-羟基苯基)乙酰胺;2,2-双(4-羟基苯基)-n-甲基乙酰胺;1,1'-双(4-羟基苯基)-1-苯乙烷;3,3'-5,5'-四氯双酚a;3,3'-二甲氧基双酚a;4,4'-二羟基联苯;4,4'-二羟基-α-甲基二苯乙烯;4,4'-二羟基苯甲酰苯胺;4,4'-二羟基二苯乙烯;4,4'-二羟基-α-氰基二苯乙烯;n,n'-双(4-羟基苯基)对苯二甲酰胺;4,4'-二羟基偶氮苯;4,4'-二羟基-2,2'-二甲基氧化偶氮苯;4,4'-二羟基二苯基乙炔;4,4'-二羟基查尔酮;4-羟基苯基-4-羟基苯甲酸酯;二丙二醇;聚(丙二醇);硫二甘醇;顺式-、反式-1,3-和1,4-环己烷二甲醇;顺式-、反式-1,2-环己烷二甲醇;顺式-、反式-1,3-环己烷二甲醇;顺式-、反式-1,4-环己烷二甲醇;1,1-环己烷二甲醇;1,1-环己烷二乙醇;1,4-双(2-羟基乙氧基)环己烷;1,4-环己烷二乙醇;1,4-(2-羟基乙基氧基)环己烷;二环戊二烯二甲醇,降冰片烯二甲醇;降冰片烷二甲醇;环辛烷二甲醇;顺式-和反式-2,2,4,4-四甲基环丁烷-1,3-二醇;三(羟基苯基)甲烷的三缩水甘油醚;苯酚或烷基或卤素取代的苯酚-醛酸催化的缩合产物(酚醛清漆树脂)的聚缩水甘油醚;以下的四缩水甘油胺:4,4'-二氨基二苯基甲烷;4,4'-二氨基二苯乙烯;n,n'-二甲基-4,4'-二氨基二苯乙烯;4,4'-二氨基苯甲酰苯胺;4,4'-二氨基联苯;二环戊二烯或其低聚物与苯酚或烷基或卤素取代的苯酚的缩合产物的聚缩水甘油醚;及其组合。

优选的含环氧化物的化合物为4,4'-异亚丙基二酚(双酚a);顺式-1,3-环己烷二甲醇;反式-1,3-环己烷二甲醇;顺式-1,4-环己烷二甲醇;和反式1,4-环己烷二甲醇的二缩水甘油醚。

可使用的含环氧化物的化合物也可包括高级环氧树脂。高级环氧树脂可为环氧树脂与芳族二-和多羟基或含羧酸的化合物的推进反应的产物。用于推进反应的环氧树脂可包括上述环氧树脂中的一种或多种和/或芳族二羟基和多羟基化合物可包括上述环氧树脂的上述前体中的一种或多种。

本发明的磺化环氧树脂聚合物的组分(ii)为由式ii表示的伯氨基磺酸盐:

其中z为脂族、环脂族、多环脂族或芳族烃基,并且可被一个或多个惰性取代基取代,所述惰性取代基包括但不限于烷基,优选甲基;环烷基,优选环己基,和烷氧基,优选甲氧基,并且m为任何一价阳离子,特别地为li+、na+、k+和nh4+。

优选的伯氨基磺酸盐化合物为对氨基苯磺酸,钠盐;对氨基苯磺酸,钾盐;氨基甲磺酸,钠盐;和氨基甲磺酸,钾盐。

优选地,(i)含环氧化物的化合物与(ii)伯氨基磺酸盐的摩尔比为5:1至1:5。

本发明的磺化环氧树脂聚合物的任选组分(iii)为由式iii表示的伯单胺氧化烯低聚物:

其中r3为-h、c1至c12烷基或环烷基,

r4为共价键、c1至c12烷基或环烷基,

r5和r6独立地为-h、c1至c12烷基或环烷基,

并且

x和y独立地具有0至400的值。

优选地,一条或多条聚氧化烯链的长度独立地为0个氧化烯单元至400个氧化烯单元,优选1个氧化烯单元至250个氧化烯单元,更优选2个氧化烯单元至200个氧化烯单元,最优选3个氧化烯单元至100个氧化烯单元。

由式iii表示的氧化烯低聚物可为嵌段或无规共聚物。

优选的伯单胺氧化烯低聚物为式iii的那些,其中r3和r5为-ch3,r4为-ch2-,r6为-h,并且x和y独立地具有0至75的值,其中条件为x或y中的至少一个等于或大于1。

优选地,含环氧化物的化合物(i)与伯单胺氧化烯低聚物(iii)的摩尔比为约5:1至1:5。更优选地,伯单胺氧化烯低聚物的用量为提供用于与环氧化物当量的组分(i)(含环氧化物的化合物)反应的胺氢当量的0.01至50%,更优选0.1%至20%,并且最优选1%至15%。

本发明的磺化环氧树脂聚合物的任选组分(iv)为选自伯单胺、仲二胺、单羟烷基伯单胺、二羟烷基伯单胺、三羟烷基伯单胺、单羟基环烷基伯单胺、二羟基环烷基伯单胺或三羟基环烷基伯单胺的一种或多种附加活性化合物。

代表性附加活性化合物包括n-烷基伯胺,如n-丁胺;n-环烷基胺,如氨基环己烷;和仲胺,如n,n'-二甲基乙二胺。各种上述羟烷基和羟基环烷基伯单胺的代表包括单乙醇胺、双(羟甲基)氨基甲烷、三(羟甲基)氨基甲烷和氨基环己醇。

制作本发明的磺化环氧树脂聚合物的优选工艺包含使少于化学计量当量至大于化学计量当量的包含含环氧化物的化合物的环氧树脂(i)与至少一种伯氨基磺酸盐化合物(ii)反应。还可添加选自伯单胺氧化烯低聚物(iii)、反应性化合物(iv)、催化剂和/或溶剂的一种或多种任选组分。环氧树脂(i)、至少一种伯氨基磺酸盐化合物(ii)和任何附加组分可以任何顺序添加,包括两种或更多种组分的预反应,然后添加一种或多种附加组分并且与上述预反应产物反应。可一次性全部添加或以增量添加组分。一种或多种组分可预先溶解在合适的溶剂中并且用作推进反应中的溶液。将各组分混合以形成反应混合物,所述反应混合物在室温或低于室温下保持和/或在足以达到期望推进反应程度的温度和时间下加热,优选产生平均分子量在300至100,000之间的高级环氧树脂混合物。制备磺化环氧树脂聚合物的方法可为间歇或连续工艺。对反应物和磺化环氧树脂聚合物产物呈惰性的一种或多种溶剂可有利地用于推进反应。

含环氧化物的化合物中的环氧基团与伯氨基磺酸盐化合物中的胺氢基团的化学计量比可为5:1至1:5,具体地1:1.5至1.5:1,更具体地1:1.1至1.1:1。如聚合物教科书中所述,如georgeodian在《聚合反应原理(principlesofpolymerization)》第4版中所述,接近化学计量比,例如伯氨基磺酸盐化合物中的胺氢基团与含环氧化物的化合物中的环氧基团的当量比为1.1:1至1:1.1可用于制备基本上线性的高分子量磺化环氧树脂聚合物。与化学计量比的显著偏差可导致低聚物或低分子量磺化环氧树脂产物。

推进反应的温度可为0℃至150℃,优选20℃至100℃,并且更优选25℃至50℃。推进反应的压力可为0.1巴至10巴,具体地0.5巴至5巴,并且更具体地0.9巴至1.1巴。完成推进反应所需的时间取决于所用的温度。较高的温度需要较短的时间段,而较低的温度需要较长的时间段。然而,通常,5分钟至约48小时,优选30分钟至约36小时,更优选60分钟至约24小时的时间为合适的。

至少一种催化剂可任选地用于推进反应。用于推进反应的催化剂可选自金属盐、碱金属盐、碱土金属盐、叔胺、季铵盐、锍盐、季鏻盐、膦和其组合中的一种或多种。催化剂的用量基于环氧树脂、伯氨基磺酸盐和其它组分(如果存在的话)的总重量通常为0.0010wt%至10wt%,具体地0.01wt%至10wt%,更具体地0.05wt%至5wt%,并且再更具体地0.1wt%至4wt%。

用于推进反应的特别合适的催化剂包括,例如,乙基三苯基氯化鏻、乙基三苯基溴化鏻、乙基三苯基碘化鏻、乙基三苯基二乙酸鏻(乙基三苯基乙酸鏻-乙酸络合物)、乙基三苯基磷酸鏻、四丁基氯化鏻、四丁基溴化鏻、四丁基碘化鏻、四丁基二乙酸鏻(四丁基乙酸鏻-乙酸络合物)、丁基三苯基四溴双酚鏻、丁基三苯基双酚鏻、丁基三苯基碳酸氢鏻、苄基三甲基氯化铵、四甲基氢氧化铵、三乙胺、三丙胺、三丁胺、2-甲基咪唑、苄基二甲胺、它们的混合物等。许多这些催化剂描述于usp3,306,872;3,341,580;3,379,684;3,477,990;3,547,881;3,637,590;3,843,605;3,948,855;3,956,237;4,048,141;4,093,650;4,131,633;4,132,706;4,171,420;4,177,216和4,366,295中,所有这些都通过引用并入本文。

如果使用的话,那么推进催化剂的量取决于所用的特定反应物和催化剂;然而,基于含环氧化物的化合物的重量,其用量通常为约0.03至约3,优选约0.03至约1.5,最优选约0.05至约1.5重量%。

如果需要,那么可在一种或多种溶剂存在下进行推进反应。合适的此类溶剂包括,例如,二醇醚、脂族和芳族烃、脂族醚、环醚、酰胺、它们的组合等。特别合适的溶剂包括,例如,甲苯、苯、二甲苯、甲基乙基酮、二乙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丙二醇甲醚、它们的组合等。基于反应物的总重量,溶剂的用量可为0重量%至300重量%,优选20重量%至150重量%,更优选50重量%至100重量%。最优选非质子溶剂,如n,n-二甲基甲酰胺。

在本发明的一个实施例中,磺化环氧树脂聚合物可含有未反应的末端环氧基团。磺化环氧树脂聚合物还可含有来自伯氨基磺酸盐的未反应基团。因此,使这些端基中的任一个的全部或一部分与一种或多种单官能反应物(v)反应可为有益的。单官能反应物也可用作链终止剂。因此,可在推进反应期间添加单官能反应物以终止生长的低聚物链并且控制分子量的构建。将单官能反应物结合到磺化环氧树脂聚合物中也改变其溶解度特性和/或物理或机械性质。

与末端环氧基团反应的单官能反应物(v)的实例包括苯酚、取代的苯酚、萘酚、取代的萘酚、硫醇、苯甲酸、取代的苯甲酸、苯乙酸、取代的苯乙酸、环己烷单羧酸、取代的环己烷单羧酸、萘单羧酸、脂族单羧酸,如己酸;仲单胺,如n-甲基环己胺或二己胺;二烷醇胺,如二乙醇胺;和包含前述物质中的一种或多种的组合。末端氨基可与单环氧化物,如苯基缩水甘油醚、环己醇的单缩水甘油醚或环己烷二甲醇的单缩水甘油醚反应。

优选地,本发明的磺化环氧树脂聚合物的分子量为300至100,000,更优选500至50,000,并且最优选1,000至20,000。

本发明的磺化环氧树脂聚合物的水溶液可表现出浊点或较低的临界溶解温度(lcst),使得磺化环氧树脂聚合物的水溶液在低于水的沸点的某个温度(优选室温)下流动,并且在更高的温度下,借用从透明到混浊/不透明/浑浊的可能的光学转变变得更粘和/或凝胶化。术语浊点为可用于描述光学转变的术语。如本文所用,术语“lcst”描述随着溶液温度升高,聚合物溶液经历从一相(均相溶液)到至少两相体系(富聚合物相和更富溶剂相)的相变的温度。通过向磺化环氧树脂聚合物的水溶液添加盐、酸或碱,可改变浊点或lcst。浊点或lcst也可根据磺化环氧树脂聚合物在水溶液中的浓度以及磺化环氧树脂聚合物的分子量而变化。

本发明的另一个实施例为改变地下地层对水的渗透性的方法,所述方法包含、基本上由、由以下步骤构成:将包含本文以上公开的磺化环氧树脂聚合物的含水组合物注入到地下地层中。

我们已经发现本发明的磺化环氧树脂聚合物有效地减少从地下含烃地层中回收的水量,从而提高来自地层的烃的生产率。本发明的聚合物在降低透水性方面特别有效,而对透油性的影响很小。本发明的聚合物对于用于在高于约200℉的温度下操作的气油井中也特别有效,其中聚合物如聚丙烯酰胺(pam)、水解聚丙烯酰胺(hpam)和含酯的聚合物由于酯或酰胺官能团的水解而不太有效。

水一致性为在储层和钻孔中应用工艺以减少水的产生和提高油回收率。水一致性可应用于井中邻近产水区存在单独的产油区的位置,以及储层具有高含水饱和度以及油的位置。水一致性可应用于不同基质的储层。举例来说,水一致性可应用于砂岩和石灰石(碳酸盐)基质。本发明的磺化环氧树脂聚合物可用于这些水一致性应用中的任一种中。

本发明的一个实施例为改变地下地层对水的渗透性的方法,所述方法包含将包含约0.005体积%至约2体积%的本发明的磺化环氧树脂聚合物的含水组合物注入到地下地层中,其中磺化环氧树脂聚合物如本文以上公开的进行制备。

在本发明的一个实施例中,磺化环氧树脂聚合物在水中的溶液可通过将一种或多种水混溶性增溶剂添加到磺化环氧树脂聚合物的水溶液中来制备。

本发明的另外的实施例包括通过使一种或多种本发明的(i)磺化环氧树脂聚合物与一种或多种(ii)酸性作用物质反应形成的两性氨基磺酸盐聚合物。

通过在水混溶性溶剂中合成磺化环氧树脂聚合物,并且然后用水稀释反应混合物,也可制备含水磺化环氧树脂聚合物/增溶剂溶液。合适的水混溶性溶剂为醇、酰胺、二醇、二醇醚,如异丙醇、丁醇、1,2-丙二醇、乙二醇和己二醇、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二(丙二醇)甲醚、丙二醇苯醚、丙二醇甲醚、它们的混合物等。

在一个实施例中,可将本发明的磺化环氧树脂聚合物添加到通常用于防止粘土溶胀或迁移的盐水溶液中。可使用任何可防止粘土膨胀或迁移的盐。优选的粘土稳定盐为kcl、nacl、nabr和nh4cl。盐的浓度取决于粘土。在本领域中使用的kcl的典型浓度为约1至约6重量%,优选约1至约2重量%。nacl的典型浓度从约10重量%变化至饱和。已使用高达11.4磅/加仑的nabr浓度。氯化铵的典型浓度从约0.5变化至约2重量%。

将磺化环氧树脂聚合物以约0.005%重量至约2%重量,优选0.02%重量至约0.2%重量的浓度添加到用于防止粘土溶胀或迁移的盐水溶液中。

因此,在另一个优选的方面,本发明为包含约0.005至约2重量%磺化环氧树脂聚合物和约1至约10重量%的一种或多种粘土稳定盐的含水组合物。

在另一个优选的方面,粘土稳定盐选自kcl、nacl、nabr和nh4cl。

包含本发明的磺化环氧树脂聚合物的含水组合物通过将组合物直接压入、注入或泵入待处理的地层中而被施加到地层中,使得聚合物接触或处理地层或地层的期望部分,以根据需要更改地层的渗透性。

还可将颗粒材料(例如,沙子、二氧化硅粉和石棉)添加到或悬浮在含水组合物中。

通过油井处理地下地层可将一种或多种隔离液、前冲洗液或后冲洗液,如稀盐溶液和/或碱金属卤化物水溶液,用于地层中以进行预处理或清理地层,然后以计算的量注入本发明的含水组合物以使地层的期望部分与磺化环氧树脂聚合物接触来完成。

在本发明方法的一个实施例中,在注入聚合物前冲洗液并且进行压裂处理之后,将井关闭约10至18小时。在某些情况下,在这种聚合物前冲洗液之前可为溶剂前冲洗液,以除去地层中的沥青质和石蜡沉积物。

前述内容可通过参考以下实例更好地理解,所述实例是为了说明的目的而提出的并不旨在限制本发明的范围。

实例

在实例1至7中,使用以下组分:

“d.e.r.tm332环氧树脂”为高纯度双酚a二缩水甘油醚,其滴定环氧化物当量重量为171.2,购自陶氏化学公司(thedowchemicalcompany);

“对氨基苯磺酸,钠盐”纯度为97%,并且可以水合物从西格玛奥德里奇化学公司(sigma-aldrichchemical)获得;

“无水氢氧化钠”纯度为98%,并且可以无水小丸从西格玛奥德里奇化学公司获得;

“n,n-dmf”为n,n-二甲基甲酰胺,纯度为99.8%,可从西格玛奥德里奇化学公司无水获得;

“surfonaminetml-300terepolymer”为亲水性聚醚甲基发起和伯单胺封端的对聚合物,其使用环氧丙烷和环氧乙烷以8:58的比率制备并且具有大约3000道尔顿的胺当量重量,购自亨茨曼公司(huntsmancorp.);

“氨基甲磺酸,钠盐”纯度为97%,并且可从西格玛奥德里奇化学公司获得;

“三(羟甲基)氨基甲烷”纯度至少为99%,并且可从西格玛奥德里奇化学公司获得。

实例1

将对氨基苯磺酸,钠盐在真空烘箱中在150℃下干燥48小时以除去水合水。在顶部动态氮气下(每分钟1升)将干燥的对氨基苯磺酸,钠盐的一部分(3.9034克,0.02摩尔,0.04胺氢当量)和无水n,n-dmf(170.0克)添加到含有磁力搅拌棒的500毫升三颈圆底玻璃反应器中。反应器另外配备有维持在室温下的冷凝器、温度计和含有溶解在无水n,n-dmf(40.48克)中的双酚a的d.e.r.332二缩水甘油醚(6.848克,0.04环氧化物当量)的加料漏斗。在提供四位小数精度的天平上称重反应物。开始逐滴添加d.e.r.332溶液到23℃搅拌的对氨基苯磺酸,钠盐溶液中并且在237分钟内完成。在此添加时间内,反应温度为22.5至23℃。将透明的浅黄色溶液在氮气气氛下于搅拌下维持在22至22.5℃,持续139.6小时,然后从反应器中取出并且旋转蒸发,得到11.14克白色粉末。在真空烘箱中在150℃下另外干燥白色粉末24小时,除去残留的n,n-dmf溶剂,得到10.22克白色粉末。

产物的质量平衡、物理外观(白色粉末)和行为(在添加少量丙酮时从n,n-dmf反应介质中沉淀,干燥共聚物基本上不溶于溶剂和水)表明反应形成共聚物。另外,共聚物在用于环氧化物滴定的乙酸/二氯甲烷溶剂中溶胀,因此未测定残留的环氧化物。双酚a环氧树脂-对氨基苯磺酸,钠盐共聚物在室温和60℃下不溶于水。添加naoh或浓hcl至最终浓度为1%不增加溶解度。

实例2

将干燥的对氨基苯磺酸,钠盐的一部分(3.5131克,0.036摩尔,0.06胺氢当量)、surfonaminel-300(5.9702克,0.004胺氢当量)和无水n,n-dmf(170.0克)添加到如上文实例1中所述配备的500毫升三颈圆底玻璃反应器中。将溶解在无水n,n-dmf(35.11克)中的d.e.r.tm332(6.848克,0.04环氧化物当量)装入加料漏斗中。

开始逐滴添加d.e.r.332溶液到25℃搅拌的对氨基苯磺酸,钠盐和surfonaminel-300溶液中,并且在288分钟内完成。在此添加时间内,反应温度为25至26℃。将透明的浅黄色溶液在氮气气氛下于搅拌下维持在24.5至26℃,持续83.8小时,然后从反应器中取出,并且在125℃旋转蒸发至0.25mmhg的最终真空,得到16.20克白色粉末。

双酚a环氧树脂-对氨基苯磺酸(钠盐)-surfonaminel-300的对聚合物在用浓hcl酸化至1%的水中长时间混合后溶解。在聚合物完全溶解在溶液中后测量ph值为2.2。即使未观察到未溶解的聚合物,溶液也呈蓝色,表明在微米或纳米级聚集。此聚合物不溶解在di水或碱性水中。对溶液进行动态光散射,其结果如图1所示。数据清楚地示出大约200至400nm级的聚集体。由于此聚合物不溶解在di水或碱性水中,因此在聚合物溶液测量的酸性ph为2.2时,聚合物主链中的叔氮被质子化,促进聚合物与水的相互作用,导致在酸性ph下观察到纳米级聚集体。

实例3

将氨基甲磺酸(22.22克,0.20摩尔)和无水氢氧化钠(8.0克,0.20摩尔)添加到玻璃烧杯中的di水中并且磁力搅拌,得到透明溶液。将少量氨基甲磺酸添加到搅拌的碱性溶液中直至ph达到7。所得中性溶液在硅藻土上真空过滤,所述硅藻土使用侧臂真空烧瓶在400毫升中孔烧结玻璃漏斗中填充为床。使用100℃的最高油浴温度旋转蒸发滤液以除去大部分水,留下白色粉末。在真空烘箱中在125℃下另外干燥18小时,得到23.38克白色粉末产物。

将d.e.r.332(5.7067克,0.033环氧化物当量)和无水n,n-dmf(50毫升)装入如上文实例1中所述配备的500毫升三颈圆底玻璃反应器中,除了加料漏斗用磨砂玻璃塞代替之外。然后向反应器中添加surfonaminel-300(4.9746克,0.0033胺氢当量)的n,n-dmf(50毫升)溶液,然后添加干燥的氨基甲磺酸,钠盐(1.9964克,0.015摩尔,0.03胺氢当量)和n,n-dmf(250毫升)。在将加热套放置在反应器下并且激活温度控制器之后,开始加热所得的25℃搅拌的混合物。7分钟后达到35℃,并且搅拌的混合物几乎完全溶解,只有轻微混浊。将反应在83℃下保持过夜,然后在第二天加热至100℃。此时,注意到溶液的混浊度增加。在100℃下反应47.8小时后,从反应器中取出混浊溶液,并且在100℃下旋转蒸发至0.27mmhg的最终真空度,在室温下得到12.65克粘性不透明液体。

双酚a环氧树脂-氨基甲磺酸(钠盐)-surfonaminel-300对聚合物在室温和60℃下不溶于水。添加naoh或浓hcl至最终浓度为1%不增加溶解度。

实例4

将干燥的氨基甲磺酸,钠盐(3.993克,0.03摩尔,0.06胺氢当量)和n,n-dmf(50毫升)装入如上文实例3中所述配备的500毫升三颈圆底玻璃反应器中。然后将顺式-和反式-1,3-和1,4-环己烷二甲醇(7.7391克,0.06环氧化物当量)和无水n,n-dmf(300毫升)的二缩水甘油醚装入反应器中的搅拌的混合物中。顺式-和反式-1,3-和1,4-环己烷二甲醇的二缩水甘油醚从顺式-和反式-1,3-和1,4-环己烷二甲醇的粗环氧树脂蒸馏。通过滴定测定环氧化物当量重量为128.985,并且气相色谱分析显示纯度为100重量%。将混浊的溶液在23至23.5℃的温度范围内搅拌44.6小时。在将加热套放置在反应器下并且激活温度控制器之后,开始加热23℃的混浊溶液。40分钟后达到75℃,并且搅拌的反应混合物几乎完全溶解,只有轻微混浊。将反应在75℃下保持接下来的20.6小时,然后从反应器中取出轻微混浊的溶液,并且在125℃下旋转蒸发至0.26mmhg的最终真空,得到11.53克不透明液体(在125℃下)。

顺式-和反式-1,3-和1,4-环己烷二甲醇-氨基甲磺酸,钠盐共聚物的二缩水甘油醚在室温和60℃下不溶于水。添加naoh或浓hcl至最终浓度为1%不增加溶解度。共聚物在乙腈中沉淀,在水中形成油层,并且在添加25%重量的水时溶解在乙腈中。

实例5

将干燥的氨基甲磺酸,钠盐(1.3309克,0.01摩尔,0.02胺氢当量)、d.e.r.332(5.136克,0.03环氧化物当量)、三羟甲基氨基甲烷(0.6052克,0.005摩尔,0.01胺氢当量)和n,n-dmf(350毫升)装入如上文实例3中所述配备的500毫升三颈圆底玻璃反应器中。在将加热套放置在反应器下并且激活温度控制器之后,开始加热搅拌的混合物。38分钟后达到85℃,并且搅拌的混合物基本不变。再过41分钟后,达到100℃,并且混合物几乎完全溶解,只有混浊。将反应在100℃保持接下来的39小时,然后从反应器中取出混浊的白色混合物,并且在150℃下旋转蒸发至0.26mmhg的最终真空,得到7.00克浅黄色粉末。

双酚a环氧树脂-氨基甲磺酸,钠盐-三(羟甲基)氨基甲烷共聚物在室温和60℃下不溶于水。添加naoh或浓hcl至最终浓度为1%不增加溶解度。

实例6

将干燥的氨基甲磺酸,钠盐的一部分(3.993克,0.03摩尔,0.06胺氢当量)和无水n,n-dmf(197.12克)添加到如上文实例1中所述配备的500毫升3颈圆底玻璃反应器中。所用的氨基甲磺酸,钠盐来自实例3。将溶解在无水n,n-dmf(23.30克)中的d.e.r.332(10.272克,0.06环氧化物当量)装入加料漏斗中。将氨基甲磺酸,钠盐在n,n-dmf中的搅拌的混合物加热至80℃,以溶解大部分但不为全部的氨基甲磺酸,钠盐,其在冷却回室温时已固化。开始逐滴添加d.e.r.332溶液到23.5℃搅拌的氨基甲磺酸,钠盐混浊溶液中,并且在182分钟内完成。在此添加时间内,反应温度为23.5℃。将透明的浅黄色混浊溶液在氮气气氛下于搅拌下维持在23.5℃,持续99.6小时,然后从反应器中取出并且旋转蒸发。在125℃下,产物为淡黄色液体。在真空烘箱中在125℃下另外干燥24小时,除去残留的n,n-dmf溶剂,得到13.48克发粘白色固体。

产物的质量平衡、物理外观(白色粉末)和行为表明反应形成共聚物。另外,共聚物不溶于用于环氧化物滴定的乙酸/二氯甲烷溶剂,因此未测定残留的环氧化物。双酚a环氧树脂-氨基甲磺酸(钠盐)共聚物在室温和60℃下不溶于水。添加naoh或浓hcl至最终浓度为1%不增加溶解度。

实例7

将来自实例3的800ppm双酚a环氧树脂-氨基甲磺酸(钠盐)-surfonaminel-300对聚合物在2%kcl中的水溶液(10克)放置在50℃的烘箱中20分钟。然后将样品泵送通过0.45μl“fisher”牌ptfe过滤器。样品能够通过过滤器。将相同的样品放置到80℃的烘箱中,也持续20分钟,超过其76.4的浊点。没有样品能够通过过滤器。大约10-15秒后,样品能够通过过滤器。此时,样品已冷却至浊点以下。

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