[发明专利]水溶性芘三磺酸聚合物及其制备方法

说明书

一种制备芘三磺酸单体组合物的方法，包括使芘三磺酸与官能化试剂反应的步骤，所述官能化试剂用可聚合官能团官能化芘三磺酸分子以提供官能化的芘三磺酸单体的组合物，所述官能化反应在含水反应介质中并且在摩尔过量的所述官能化试剂存在下进行，从而使得官能化反应产物是基本上不含未官能化芘三磺酸化合物的单体组合物。由所述方法制备的芘三磺酸单体组合物可用于制备荧光标记的水溶性聚合物组合物，所述聚合物组合物有利地基本上不含未聚合的芘三磺酸。所述荧光标记的水溶性聚合物组合物可用于在工业水系统中抑制水垢的方法中。

应用领域

本申请一般涉及合成芘三磺酸(pyranine)单体的方法，通过该方法合成的芘三磺酸单体的组合物，和用芘三磺酸单体组合物制备的水溶性聚合物的组合物，该掺有芘三磺酸单体的水溶性聚合物的组合物可用于处理工业水系统，以及用于油田应用中的结垢控制。

背景

存在许多工业水系统，包括但不限于冷却水系统和锅炉水系统。这种工业水系统易受腐蚀和形成结垢。

已知某些类型的水溶性处理聚合物在工业水系统中有效防止结垢的形成和抑制腐蚀的发生。这些水溶性处理聚合物是工业水系统领域的普通技术人员所已知的，并且广泛用于抑制结垢和抑制腐蚀的产品中。当以每升水约1-约100毫克固体活性组分的量加入水中时，这类水溶性处理聚合物通常表现出针对结垢和腐蚀的活性。

水溶性处理聚合物在抑制结垢和抑制腐蚀方面的功效部分地取决于水溶性处理聚合物在水系统中的浓度。加入到冷却水系统中的水溶性处理聚合物可由于许多原因而消耗，从而导致水溶性聚合物浓度的变化。因此，对于工业水系统的最佳操作而言，重要的是能够确定水溶性处理聚合物在水中的浓度。

已知如果用荧光单体标记聚合物，则可以监测用作工业水系统中的结垢和腐蚀抑制剂的组分的水溶性处理聚合物的浓度。引入水溶性聚合物中的荧光单体的量必须足以使得可以充分地测量水溶性聚合物的荧光，然而，其必须不能多到不利地影响水溶性聚合物作为处理剂的性能。由于标记的水溶性处理聚合物的浓度可以使用荧光计测定，因此还可以直接测量水溶性处理聚合物的消耗。能够直接测量消耗量是重要的，因为水溶性处理聚合物的消耗量通常表明发生了不希望的事件，例如结垢。因此，由于能够测量水溶性聚合物添加剂的消耗，可以监测冷却系统中的结垢活性。该系统例如公开在US5,171,450、US5,986,030和US6,280,635中。在一些系统中，可以在线、原位、实时地进行这种测量。

如果在用于水处理的标记聚合物组合物中存在游离荧光化合物，则可能出现与准确测定由结垢或其他事件所消耗的标记聚合物的量有关的问题。当聚合物在结垢控制中消耗时，该游离荧光化合物不会消耗，而是将保持悬浮在水系统中，其会被系统荧光计检测到，从而导致对系统中的结垢控制进展的不准确认知。

在制备荧光化合物以标记聚合物时，荧光化合物必须首先用可聚合结构部分，通常是具有碳-碳双键的结构部分官能化，以形成荧光单体。如果使荧光化合物官能化的反应基本上不能完全，则未官能化的荧光化合物可保留在单体反应产物中。由于未官能化的荧光化合物和官能化的荧光单体在化学上非常相似，因此可能难以从单体反应产物中分离任何残留的未官能化的荧光化合物原料。如果在水溶性荧光标记聚合物的聚合中，将含有所需单体和不需要的未官能化荧光化合物的单体反应产物加入到聚合反应混合物中，则未官能化的荧光化合物也可能存在于聚合反应产物组合物中。未官能化的荧光化合物同样难以从聚合反应产物组合物中分离。

当将标记的水溶性聚合物组合物用于处理工业水系统时，存在于聚合物组合物中的任何未官能化的游离荧光化合物将增加所检测的荧光信号，从而导致不能准确地测定存在于水系统中的荧光标记的水溶性聚合物的量。通常将工业系统中的水再循环3-5次或者甚至更多次。在每个使用循环中，加入额外剂量的荧光聚合物组合物，从而使系统中存在的未官能化荧光化合物的量倍增。在仅仅几个循环之后，这可能显著地不利影响随后对存在的荧光聚合物的量的测量准确性。因此，希望使存在于用荧光单体标记的水溶性聚合物组合物中的未官能化游离荧光化合物的量最小化。