[发明专利]改性多糖

说明书

本申请是申请日为2006年7月14日、申请号为200610128557.9、发明名称为“改性多糖”的中国国家申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及不同部分改性的多糖，其中包括羧酸酯，醛，磺酸酯，磷酸酯，和膦酸酯部分。本发明也涉及包含上述聚合物的抗垢剂和/或分散剂配方或组合物以及它们在含水系统中的应用，包括水垢的最小化。

背景技术

含水系统如，沸水或水蒸汽产生系统，冷却水系统，气体净化系统，纸浆和纸碾磨系统，脱盐系统，纺织品、餐具和硬表面清洗系统以及在燃气、石油和地热井的产生过程中遇到的向下钻进系统。这些系统中的水，无论自然的或受污染的，都经常含有例如无机微粒和/或盐的成分。无机微粒如泥、沙和粘土，往往聚集在表面，从而抑制水的流动和热交换，除非它们被有效地分散。这些盐如果不处于溶解的、悬浮的或分散的状态，就会引起积聚、沉淀和淤塞的问题。

无机盐一般由金属阳离子和无机阴离子反应生成，金属阳离子如钙、镁或钡，无机阴离子如磷酸根，碳酸根和硫酸根。无机盐形成后，往往在水中不溶或溶解度很低。随着溶液中盐浓度的增加，或随着含有这些盐的水的pH和/或温度的变化，这些盐从溶液中沉淀、结晶并且在表面形成硬的沉积或水垢。这种水垢的形成给诸如热交换设备，锅炉，次生油回收井，和自动洗碗机的装置带来麻烦，包括用这种硬水洗涤底层，都降低该设备的性能和寿命。

除了水垢的形成，许多碳钢制成的冷却水系统如工业冷却塔和热交换器都面临腐蚀的问题。一般尝试通过向水中加入多种抑制剂如正磷酸盐和/或锌化合物来阻止腐蚀。但是磷酸盐的加入增加了高度不溶磷酸盐的形成，如磷酸钙。锌化合物的加入能导致不溶盐如氢氧化锌和磷酸锌的沉淀。

含有结成水垢的盐和无机微粒的含水系统的稳定性涉及多种机制。为了消除结成水垢的盐的有害作用，抑制是常规的机理。在抑制过程中，加入一种或多种聚合物来提高含水系统中结成水垢的盐的溶解度。

在处理冷却水过程中，膦酸盐和低分子量同聚物是原生碳酸钙的抑制剂。但是，这些添加物在压力条件下是不够的。因此需要一种在压力条件下对晶体形成起晶体生长改性剂作用的聚合物。前述的抑制剂不完全有效。

另一个稳定性机制是沉淀盐晶体的分散。具有羧酸基团的合成聚合物是沉淀盐如碳酸钙的很好的分散剂。在这一机理中，晶体以分散状态存在，而不是溶解于含水系统中。

第三个稳定性机理涉及用聚合物干预晶体结构并使之变形，从而使水垢更少地附着在表面，其它形成的晶体或存在的微粒上。

清洁组合物中合成聚合物的加入也给这些组合物带来了许多有用的功能。例如，在加工粉末状清洁剂过程中，它们能够单独或联合用作粘性降低剂。它们也可以用作抗-再沉积剂，分散剂，水垢和沉积抑制剂，晶体改性剂，和/或能够部分或完全代替助洗剂使用的清洁剂，该助洗剂能够使表面活性剂具有最适宜的清洁作用的特性。

为了增加清洁性能，清洁配方一般含有助洗剂如磷酸盐和碳酸盐。但是，这些助洗剂也能够沉淀出不溶的盐如碳酸钙和磷酸钙(以正磷酸钙的形式)。这些盐的沉淀物在衣服和餐具上形成沉积，导致表面没有光泽和出现斑点。同样地，不溶盐在向下钻进油田的应用中能够造成更多的问题。所以有必要在水处理，油田和清洁配方中加入聚合物，用以减少不溶盐形成的水垢。

多年来，合成聚合物已经被用于减少含水处理系统中水垢的形成。例如，聚合物如聚丙烯酸用作钙结合剂或碳酸钙抑制剂，清洁剂中的联合助洗剂和分散剂以及水处理应用已几十年。但是，由于需求的增加和原油供给的紧张，最近用于生产这些合成聚合物的单体缺乏，生产聚合物的成本增加。所以，聚合物需要用可再生自然资源代替这些合成的聚合物。另外一个好处，可再生自然资源得到的聚合物比合成聚合物具有更好的生物降解能力，合成聚合物具有非常小的生物降解能力。

淀粉，包括氧化淀粉和其他改性多糖，在过去就呈现出作为清洁剂添加剂的潜在应用。例如，已知用氧化胰岛素作为钙结合剂。多糖联合-助洗剂也包括由清洁剂配方中使用的氧化失水葡萄糖、氧化糊精制得的那些，以及由低分子量羧化麦芽糖糊精等用于清洁剂应用中制得的那些。并且，已知用改性多糖作为螯合剂。但是，它们的性能比合成聚合物如聚丙烯酸弱。

合成聚合物一般由石油基础原料生产而成。在过去几年中，用来生产这种合成聚合物的原料的价钱急剧增长。于是，根据本发明的改性多糖比合成聚合物在性能价格比方面更具有优势。