用于降低地下地层对水基流体的渗透性的方法与流程

文档序号:18795340发布日期:2019-09-29 19:32阅读:350来源:国知局

本发明提供了用于从地下储层中回收烃流体的化合物、组合物和方法。更具体地,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增加地层中存在的烃流体的移动和/或回收率。

发明背景

从油气井中生产大量的水构成从地下地层中总体回收烃的主要费用之一。许多生产油井产生具有大于80体积%水的废水总量。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回收无水烃。水构成麻烦且昂贵的处理问题。

因此,非常希望减少产自油气井的水量。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体水平来实现减少产出水量的另一有益效果,从而降低地层中的背压并改善泵送效率和净日产油量。



技术实现要素:

本发明是一种改变地下地层的对水渗透性的方法,其包含向地下地层中注入水性组合物的步骤,所述水性组合物包含约0.005重量%至约2重量%的包含以下反应产物的组合物:(i)含环氧基的化合物,其每分子具有多于一个环氧基团,(ii)伯氨基磺酸盐,(iii)任选地伯单胺氧化烯低聚物和(iv)任选地伯单胺、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。

在本文中以上所描述的本发明的方法的一个实施例中,含环氧基的化合物(i)由下式表示:

其中q选自二价芳族基-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个碳原子数至8个碳原子的二价环脂族基k,或-r1-k-r2-,其中r1和r2独立地是c1至c3亚烷基,优选含环氧基的化合物选自4,4′-亚异丙基二苯酚(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是任选被一个或多个烷基取代的脂族、环脂族、聚环脂族或芳族烃基,并且m是任何单价阳离子,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,则伯单胺氧化烯低聚物(iii)由下式表示:

其中,r3是-h,c1至c12烷基或环烷基,r4是一个共价键,的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独立地具有值0至400,优选的伯单胺的烯化氧低聚物r3和r5是-ch3,r4为-ch2-,-r6为-h,x和y独立地具有0至75的值,条件是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方法的一个实施例中,(i)所述含环氧基的化合物的摩尔比(ii)所述伯氨基磺酸盐是5∶1至1∶5。

在本文中以上所描述的本发明方法的一个实施例中,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。

在本文中以上所描述的的本发明的方法的一个实施例中,所述水性组合物进一步包含约1至约10重量%的一种或多种粘土稳定盐,优选kcl、nacl、nabr、乙酸钠和nh4cl。

附图说明

图1是如通过动态光散射测定的溶液中实例2的尺寸分布曲线图。

具体实施方式

本发明的一个实施例是磺化环氧树脂低聚物或聚合物(下文称为“聚合物”)和制造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,由使环氧树脂(i)与至少一种伯氨基磺酸盐(ii)和任选的伯单胺氧化烯低聚物(iii),和/或另外的反应性化合物(iv),和/或单官能反应物(v),和/或催化剂,和/或溶剂反应的反应产物组成。

本发明的磺化环氧树脂聚合物的组分(i)是环氧树脂,并且可以是每分子具有平均多于一个环氧基团的含环氧基的化合物。环氧基团可以连接到氧、硫或氮原子或单键氧原子上,所述单键氧原子连接到

-co-o-基团的碳原子上。氧、硫、氮原子或-co-o-基团的碳原子可以连接到脂族、环脂族、聚环脂族或芳族烃基。脂族、环脂族、聚环脂族或芳族烃基可以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。

优选的含环氧基的化合物包括由式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个碳原子至8个碳原子的二价环脂族基k,或-r1-k-r2-,其中r1和r2独立地是c1至c3亚烷基。

可以使用的含环氧基的化合物的更具体实例包括1,2-二羟基苯(邻苯二酚);1,3-二羟基苯(间苯二酚);1,4-二羟基苯(对苯二酚);4,4′-亚异丙基二苯酚(双酚a);4,4′-二羟二苯甲烷;3,3′,5,5′-四溴双酚a;4,4′-硫代二苯酚;4,4′-磺酰基二苯酚;2,2′-磺磺酰基二苯酚;4,4′-二羟基二苯氧化物;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-羟苯基)芴;2,2-双(4-羟苯基)乙酰胺;2,2-双(4-羟苯基)-n-甲基乙酰胺;1,1′-双(4-羟苯基)-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′-二羚基苯酰替苯胺;4,4′-二羟基对称二苯代乙烯;4,4′-二羟基-α-氰基均;n,n′-双(4-羟基苯基)对苯二甲酰胺;4,4′-偶氮苯酚;4,4′-二羟基-2,2′-氧化二甲基偶氧苯;4,4′-二羟基二苯基乙炔;4,4′-羟基查耳酮;4-羟苯基-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-1,3-二醇的的二缩水甘油醚;三(羟基苯基)甲烷的三缩水甘油醚;苯酚的聚缩水甘油醚或烷基或卤素取代的酚-醛酸催化缩合产物(酚醛清漆树脂);4,4′-二氨基二苯基甲烷的四缩水甘油胺;4,4′-二氨基芪;n,n′-二甲基-4,4′-二氨基芪;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酚的缩合产物的聚缩水甘油醚;及其组合。

优选的含环氧基的化合物是4,4′-亚异丙基二苯酚(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。

可以使用的含环氧基的化合物也可以包括高阶环氧树脂。高阶环氧树脂可以是环氧树脂与芳族二-和聚羟基或含羧酸化合物的高阶反应的产物。用于高阶反应的环氧树脂可包括一种或多种上述环氧树脂和/或芳族二羟基,并且聚羟基化合物可包括一种或多种前述上述环氧树脂的前体。

本发明的磺化环氧树脂聚合物的组分(ii)是由下式ii表示的伯氨基磺酸盐:

其中z是脂族、环脂族、聚环脂族或芳族烃基,并且可以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是任何单价阳离子,特别是li+、na+、k+和nh4+。

优选的伯氨基磺酸盐化合物是对氨基苯磺酸,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)含环氧基的化合物与(ii)伯氨基磺酸盐的摩尔比是5∶1至1∶5。

本发明的磺化环氧树脂聚合物的可选组分(iii)是由下式iii表示的伯单胺氧化烯低聚物:

其中r3是-h、c1至c12烷基或环烷基,

r4是共价键、c1至c12烷基或环烷基,

r5和r6独立地是-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,聚氧化烯链的长度独立地是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表示的氧化烯化氧低聚物可以是嵌段或无规共聚物。

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

优选地,含环氧基的化合物(i)与伯单胺氧化烯低聚物(iii)的摩尔比是5∶1至1∶5。更优选地,伯单胺氧化烯低聚物以提供与组分(i)、含环氧基的化合物的环氧化物当量反应的胺氢当量的0.01至50%,更优选0.1%至20%,并且最优选1%至15%的量被使用。

本发明的磺化环氧树脂聚合物的任选组分(iv)是一种或多种选自以下的另外的反应性化合物: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。

代表性的另外的反应性化合物包括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。

制造本发明的磺化环氧树脂聚合物的优选方法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基的化合物环氧树脂(i)与至少一种伯氨基磺酸盐化合物(ii)反应。还可以添加一种或多种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)和任何另外的组分可以以任何顺序添加,包括两种或更多种组分的预反应,然后添加一种或多种另外的组分并与上述预反应产物反应。可以一次或以增量添加组分。一种或多种组分可以预先溶解在合适的溶剂中并用作高阶反应中的溶液。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/或在足以达到所需高阶反应程度的温度和时间下加热,优选产生具有平均分子量在300至100,000之间的高阶环氧树脂混合物。制备磺化环氧树脂聚合物的方法可以是间歇或连续方法。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适宜用于高阶反应。

含环氧基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以是5∶1至1∶5,具体来说是1∶1.5至1.5∶1,并且更具体来说是1∶1.1至1.1∶1。如聚合物教科书中所述,例如乔治奥迪安(georgeodian)在《聚合反应原理(principlesofpolymerization)》,第4版中的近化学计量比,例如伯氨基磺酸盐化合物中的胺氢基团与含环氧基的化合物中的环氧基团的1.1∶1至1∶1.1的当量比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以导致低聚物或低分子量磺化环氧树脂产物。

高阶反应的温度可以是0℃至150℃,优选20℃至100℃,并且更优选25℃至50℃。高阶反应的压力可以是0.1巴至10巴,具体来说是0.5巴至5巴,并且更具体来说是0.9巴至1.1巴。完成高阶反应所需的时间取决于所用的温度。温度越高需要的时间越短,而温度越低需要的时间越长。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小时的时间是合适的。

高阶反应可任选地使用至少一种催化剂。用于高阶反应的催化剂可以选自金属盐、碱金属盐、碱土金属盐、叔胺、季铵盐、锍盐、季鏻盐、磷化氢以及其组合中的一种或多种。催化剂的用量通常为0.0010wt%至10wt%,特别是0.01wt%至10wt%,更特别地为0.05wt%至5wt%,更特别地为0.1wt%至4wt%,基于环氧树脂,伯氨基磺酸盐和其他组分(如果存在的话)的总重量。

特别适用于高阶反应的催化剂包括,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、乙基三苯基鏻二乙酸酯(乙基三苯基鏻乙酸酯-乙酸络合物)、乙基三苯基磷磷酸酯、四丁基氯化鏻、四丁基溴化鏻、四丁基碘化鏻、四丁基鏻二乙酸酯(四丁基鏻乙酸酯-乙酸络合物)、丁基三苯基鏻四溴双酚盐、丁基三苯基鏻双酚盐、丁基三苯基鏻碳酸氢盐、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、苄基二甲基胺,其混合物等。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,所有这些都通过引用并入本文中。

如果使用的话,高阶催化剂的量取决于所用的特定反应物和催化剂;然而,以含环氧基的化合物的重量计,其通常以约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%的量使用。

如果需要,可以在一种或多种溶剂存在下进行高阶反应。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,其组合等。特别合适的溶剂包括,例如,甲苯、苯、二甲苯、甲基乙基酮、二乙二醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、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、丙二醇甲基醚,其组合等。以反应物的总重量计,溶剂可以以0%至300%,优选20%至150%,更优选50%至100%的量使用。最优选非质子溶剂,例如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,使这些端基中的任何一个的全部或一部分与一种或多种单官能反应物(v)反应可能是有益的。单官能反应物也可用作链终止剂。因此,可以在高阶反应期间添加单官能反应物以终止生长的低聚物链并控制分子量的构建。将单官能反应物结合到磺化环氧树脂聚合物中也改变了其溶解特性和/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,例如己酸;仲单胺,如n-甲基环己胺或二己胺;二烷醇胺,如二乙醇胺;和包含一种或多种前述物质的组合。末端氨基可以与单环氧化物反应,所述单环氧化物例如苯基缩水甘油醚、环己醇的单缩水甘油醚或环己烷二甲醇的单缩水甘油醚。

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

本发明的磺化环氧树脂聚合物的水性溶液可以表现出浊点或更低的临界溶解温度(lcst),使得磺化环氧树脂聚合物的水性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变得更粘稠和/或具有可能的从清澈到混浊/不透明/浑浊的光学转变的凝胶。术语浊点是可用于描述光学转变的术语。如本文所用,术语“lcst”描述随着溶液温度的升高,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性溶液中添加盐、酸或碱,可以改变浊点或lcst。浊点或lcst也可以根据性溶液中的磺化环氧树脂聚合物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是改变地下地层的对水渗透性的方法,其包含,基本上由,由以下步骤组成:向地下地层中注入包含上文公开的磺化环氧树脂聚合物的水性组合物。

我们发现本发明的磺化环氧树脂聚合物可有效地降低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。本发明的聚合物在减少透水性方面特别有效,而对透油性的影响很小。本发明的聚合物在用于在高于约200°f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)和含酯聚合物由于酯或酰胺官能团的水解而不太有效。

水一致性是在储层和钻孔中应用的方法,以降低产水量并提高采收率。水一致性可以应用于井中的位置,其中在产水区附近存在单独的产油区,并且其中储层具有高含水饱和度以及油。其可以应用于不同基质的储层。例如,水一致性可以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任何这些水一致性应用中。

本发明的一个实施例是改变地下地层的对水的渗透性的方法,其包含向地下地层中注入水性组合物,所述水性组合物包含约0.005体积%至约2体积%的本发明的磺化环氧树脂聚合物,其中磺化环氧树脂聚合物如上所公开来制备。

在本发明的一个实施例中,在水中的磺化环氧树脂聚合物的溶液可以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性溶液中来制备。

本发明的另一个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,然后用水稀释反应混合物,也可以制备水性磺化环氧树脂聚合物/增溶剂溶液。合适的与水混溶性溶剂是醇、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、乙二醇丁基醚、二乙二醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、二(丙二醇)甲基醚、丙二醇苯基醚、丙二醇甲基醚,其混合物等。

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水性盐溶液中。可以使用任何可以防止粘土溶胀或迁移的盐。优选的粘土稳定盐是kcl、nacl、nabr和nh4cl。盐的浓度取决于粘土。在所述领域中使用的kcl的典型浓度是约1至约6重量%,优选约1至约2重量%。nacl的典型浓度是在约10重量%至饱和的范围内变化。nabr浓度高达11.4磅/加仑已被使用。氯化铵的典型浓度是在约0.5至约2重量%的范围内变化。

将磺化环氧树脂聚合物添加到水性盐溶液中,用于防止粘土溶胀或迁移的浓度是约0.005重量%至约2重量%,优选0.02重量%至约0.2重量%。

因此,在另一个优选的方面,本发明是包含约0.005至约2重量%磺化环氧树脂聚合物的水性组合物,以及约1至约10重量%的一种或多种粘土稳定盐。

在另一个优选的方面,粘土稳定盐选自kcl、nacl、nabr和nh4cl。

通过迫使、注入或泵送组合物直接进入待处理的地层中,将包含本发明的磺化环氧树脂聚合物的水性组合物应用于地层,使得聚合物接触或处理地层或地层的所需部分,以根据需要改变地层的渗透性。

还可以将颗粒材料(例如,沙子、二氧化硅粉和石棉)添加到或悬浮在水性组合物中。

通过油井处理地下地层可以通过以下来实现:使用一个或多个液体间隔物,预冲洗或后冲洗,如稀盐溶液和/或碱金属卤化物水性溶液,到地层中进行预处理或清理地层,然后,以所计算的量注入本发明的水性组合物,使地层的所需部分与磺化环氧树脂聚合物接触。

在本发明方法的一个实施例中,在注入聚合物预冲洗和放置压裂处理之后,将井关闭约10至18小时。在某些情况下,这种聚合物预冲洗可以先用溶剂预冲洗,以移除地层中的沥青质和石蜡沉积物。

可以通过参考以下实例更好地理解前述内容,所述实例是出于说明目的而呈现并且不打算限制本发明的范围。

实例

在实例1至7中,使用以下组分:

“d.e.r.tm332环氧树脂”是一种购自陶氏化学公司的具有171.2的滴定环氧当量重量的高纯度双酚a二缩水甘油醚;

“对氨基苯磺酸,钠盐”纯度为97%,并且作为水合物,其可购自西格玛-阿尔德里奇化学(sigma-aldrichchemical);

“无水氢氧化钠”纯度为98%,并且作为无水颗粒,其可购自西格玛-阿尔德里奇化学(sigma-aldrichchemical);

“n,n-dmf”是n,n-二甲基甲酰胺,其纯度为99.8%,并且是无水的,其可购自西格玛-阿尔德里奇化学(sigma-aldrichchemical);

“surfonaminetml-300三元共聚物”是亲水性聚醚甲基引发和伯单胺端接的三元共聚物,其以8∶58的比率使用环氧丙烷和环氧乙烷和具有约3000道尔顿的胺当量重量来制备,其可购自亨斯曼公司(huntsmancorp.);

“氨基甲磺酸,钠盐”纯度为97%,并且可购自西格玛-阿尔德里奇化学(sigma-aldrichchemical);

“三(羟甲基)氨基甲烷”纯度至少为99%,并且可购自西格玛-阿尔德里奇化学(sigma-aldrichchemical)。

实例1

将对氨基苯磺酸,钠盐在真空烘箱中在150℃下干燥48小时以移除水合水。在顶部动态氮气下(每分钟1升),将一部分干燥的对氨基苯磺酸,钠盐(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500毫升三颈圆底玻璃反应器中,所述反应器含有磁力搅拌棒。反应器另外配备有保持在室温下的冷凝器、温度计和加料漏斗,所述加料漏斗含有溶解于无水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环氧当量)。在提供四位小数位精度的标度上称重反应物。开始将d.e.r.332溶液逐滴添加到23℃的对氨基苯磺酸,钠盐的搅拌溶液中,并在237分钟内完成。在此添加时间内,反应温度是22.5至23℃。将透明的浅黄色溶液保持在22至22.5℃,同时在氮气气氛下搅拌139.6小时,然后从反应器中移除并旋转蒸发以得到11.14克白色粉末。在真空烘箱中在150℃下进一步干燥白色粉末24小时,移除残留的n,n-dmf溶剂以得到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(从添加少量丙酮的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1%的最终浓度不会增加溶解度。

实例2

将一部分干燥的对氨基苯磺酸,钠盐(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)添加到配备如上文实例1中所述的500毫升三颈圆底玻璃反应器中。将溶解于无水n,n-dmf(35.11克)中的d.e.r.tm332(6.848克,0.04环氧当量)装入加料漏斗中。

开始将d.e.r.332溶液逐滴添加到25℃的对氨基苯磺酸,钠盐和surfonaminel-300的搅拌溶液中,并在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保持在24.5至26℃,同时在氮气气氛下搅拌83.8小时,然后从反应器中移除,并且在125℃下旋转蒸发至0.25mmhg的最终真空以得到16.20克白色粉。

双酚a环氧树脂-对氨基苯磺酸(钠盐)-surfonaminel-300的三元共聚物在长时间混合后在水中用浓hcl酸化至1%溶解。在聚合物完全溶解于溶液中后测量ph值是2.2。即使未观察到未溶解的聚合物,所述溶液具有蓝色,表明在微米或纳米级中聚集。此聚合物不溶解于去离子水或碱性水中。对溶液进行动态光散射,其结果显示于图1中。数据清楚地显示了约200至400nm规模的聚集体。由于此聚合物不溶解于去离子水或碱性水中,在聚合物溶液测量的酸性ph值为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去离子水中并磁力搅拌以得到透明溶液。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。使用侧臂真空瓶,在400毫升中型多孔玻璃漏斗中,在填充为床的硅藻土上真空过滤所得的中性溶液。使用100℃的最高油浴温度旋转蒸发滤液以移除大部分水,留下白色粉末。在真空烘箱中在125℃下进一步干燥18小时以得到23.38克白色粉末产物。

将d.e.r.332(5.7067克,0.033环氧当量)和无水n,n-dmf(50毫升)添加到配备如上文实例1中所述的500毫升三颈圆底玻璃反应器中,但加料漏斗用磨砂玻璃塞代替。然后向反应器中添加n,n-dmf(50毫升)溶液中的surfonaminel-300(4.9746克,0.0033胺氢当量),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)。所得的25℃的搅拌混合物的加热是在将加热罩放置在反应器下并激活温度控制后开始的。7分钟后达到35℃,并且搅拌混合物几乎完全溶解,只有轻微的混浊。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,从反应器中移除混浊溶液,并在100℃下旋转蒸发至0.27mmhg的最终真空以在室温下得到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-300三元共聚物在室温和60℃下不溶于水。添加naoh或浓hcl至1%的最终浓度不会增加溶解度。

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)装入配备如上文实例3中所述的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是从顺式-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。23℃的混浊溶液的加热是在将加热罩放置在反应器下并激活温度控制后开始的。40分钟后,达到75℃,并且搅拌反应混合物几乎完全溶解,只有轻微的混浊。将反应在75℃下保持下一个20.6小时,然后从反应器中移除稍微混浊的溶液,并在125℃下旋转蒸发至0.26mmhg的最终真空以得到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1%的最终浓度不会增加溶解度。共聚物在乙腈中沉淀,在水中形成油层,并在添加25%重量的水时溶解于乙腈中。

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)装入配备如上文实例3中所述的500毫升三颈圆底玻璃反应器中。搅拌混合物的加热是在将加热罩放置在反应器下并激活温度控制器之后开始的。38分钟后,达到85℃,并且搅拌的混合物基本不变。另外41分钟后,达到100℃,并且混合物几乎完全溶解,只有轻微的混浊。将反应在100℃保持下一个39小时,然后从反应器中移除混浊的白色混合物,并在150℃下旋转蒸发至0.26mmhg的最终真空以得到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1%的最终浓度不会增加溶解度。

实例6

将一部分干燥的氨基甲磺酸,钠盐(3.993克,0.03摩尔,0.06胺氢当量)和无水n,n-dmf(197.12克)添加到配备如上文实例1中所述的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。将溶解于无水n,n-dmf(23.30克)中的d.e.r.332(10.272克,0.06环氧当量)装入加料漏斗中。将n,n-dmf中的氨基甲磺酸,钠盐的搅拌混合物加热至80℃,以溶解大部分但不是全部的氨基甲磺酸,钠盐,其在冷却回室温时已固化。开始将d.e.r.332溶液逐滴添加到23.5℃的氨基甲磺酸,钠盐的搅拌混浊溶液中,并在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保持在23.5℃,同时在氮气气氛下搅拌99.6小时,然后从反应器中移除并旋转蒸发。在125℃下,产物是浅黄色液体。在真空烘箱中在125℃下进一步干燥24小时,移除残留的n,n-dmf溶剂以得到13.48克粘性白色固体。

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1%的最终浓度不会增加溶解度。

实例7

800ppm的双酚a环氧树脂-氨基甲磺酸(钠盐)-来自实例3在2%kcl中的surfonaminel-300三元共聚物的水性溶液(10克)被放置在烘箱中在50℃下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。将相同的样品放置在80℃的烘箱中,也持续20分钟,超过其浊点76.4。没有样品能够通过过滤器。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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