Ceras auto-dispersantes como auxiliares de suspensión de polímeros.

Una suspensión de polímero que comprende:

un vehículo líquido;

una cera auto-dispersante, en donde la cera auto-dispersante comprende un surfactante adecuadamente elegido del grupo consistente en la propia cera auto-dispersante que tiene un componente surfactante no iónico con un valor HLB menor de 6 aproximadamente, y un surfactante separado;

en donde la cera auto-dispersante se dispersa en la suspensión de manera espontánea en ausencia de aplicación de calor o de molturación en la cera; y

partículas de polímero de poli(alfa-olefina) en suspensión, en donde las partículas de polímero de poli(alfa-olefina) en suspensión tienen superficies y la cera auto-dispersante no se adhiere a dichas superficies.

Ceras auto-dispersantes como auxiliares de suspensión de polímeros Campo técnico La invención se refiere a procedimientos para producir suspensiones de agentes poliméricos reductores de la resistencia al avance, retención o fricción y, de un modo sumamente particular, se refiere a procedimientos para proporcionar suspensiones de agentes poliméricos reductores de la resistencia al avance en una forma que es estable durante el almacenamiento, manipulación y transporte empleando ceras auto-dispersantes.

Antecedentes técnicos Es bien conocido el uso de polímeros, en particular poli (alfa-olefinas) o sus copolímeros, para reducir la resistencia al avance o retención de un hidrocarburo que fluye a través de un conducto y por tanto las necesidades de energía para dicho transporte de hidrocarburos fluidos. Los agentes reductores de la retención o DRAs han asumido varias formas en el pasado, incluyendo suspensiones espesas o dispersiones de polímeros molturados para formar mezclas que fluyan libremente y puedan ser bombeadas en medios líquidos. Un problema generalmente experimentado por la simple molturación o molienda de las polialfa-olefinas (PAOs) es que las partículas “fluirán en frío” o se adherirán entre sí por el paso del tiempo, haciendo así imposible poner las PAO en el hidrocarburo en donde ha de reducirse la resistencia al avance o retención, en una forma que presente un área superficial adecuada y de este modo un tamaño de partícula apropiado, para que pueda disolverse o mezclarse de cualquier otra manera con el hidrocarburo de un modo eficiente. Además, el proceso de molturación o trabajo mecánico utilizado en la reducción del tamaño tiende a degradar el polímero, reduciendo con ello la eficiencia del polímero a la hora de reducir la retención o fricción antes comentada.

En general, el polímero DRA puede obtenerse por medio de polimerización en solución de un monómero alfaolefínico o de una mezcla de monómeros olefínicos, o bien por polimerización en masa (es decir, sin disolvente) de dicho o dichos monómeros. El polímero DRA puede producirse posteriormente en forma de partículas mediante operaciones de corte, granulación, molturación y/o cualquier otra forma de reducir el tamaño, a temperaturas criogénicas o ambientales. Alternativamente, se puede precipitar en la solución por adición de un componente no disolvente. Pueden emplearse mezclas de sólidos poliméricos provenientes de ambas fuentes.

Una vez preparado el polímero DRA y reducido a una forma en partículas adecuada, el mismo se puede incorporar con un vehículo líquido para formar una suspensión espesa. En ciertas modalidades, el vehículo líquido es un no disolvente para el polímero DRA y su selección puede variar ampliamente. Sin embargo, un problema que se da con frecuencia es que existe una tendencia natural a que dichas suspensiones espesas sedimenten en el transcurso del tiempo, o bien se separen o aglomeren de modo que las suspensiones espesas dejen de mantener ya una naturaleza que permita el flujo libre y el bombeo de las mismas.

Algunas maneras de enfocar este problema han consistido en incluir (1) un agente de repartición, (2) un agente humectante y/o (3) un modificador de la reología en la suspensión espesa junto con el vehículo líquido y las partículas de polímero DRA. Estos tres componentes, que con frecuencia se incluyen todos ellos, pueden referirse en general como “auxiliares de suspensión”. La finalidad del agente de repartición es la de mantener separadas físicamente las superficies de las partículas de polímero DRA. La finalidad del agente humectante es la de humectar la superficie del polímero DRA y la finalidad del modificador de la reología es la de incrementar la viscosidad del vehículo líquido para decelerar la sedimentación o ascensión de las partículas del polímero DRA. En ciertos casos, un único ingrediente puede servir para más de una de tales finalidades dentro del envase del auxiliar de suspensión. Según una modalidad no limitativa, el término “suspensión” se define aquí como una suspensión espesa estable.

El vehículo líquido es, en ciertas modalidades, un no disolvente para el polímero DRA y puede variar ampliamente. Las selecciones para este componente pueden incluir líquidos tanto acuosos como no acuosos, incluyendo, por ejemplo, agua y soluciones acuosas de diverso pH y diversa concentración iónica; alcoholes y alcoholes grasos; glicoles y dioles; glicoléteres; glicolésteres; mezclas de estos; y similares.

El agente humectante suele incluirse en tales formulaciones, en particular para vehículos líquidos acuosos. Sin un agente humectante el vehículo líquido se separaría rápidamente de la superficie polimérica no humectada. Esto se traduciría en una suspensión altamente separada. Las ceras de ácidos grasos han sido utilizadas como agentes humectantes, así como surfactantes comercialmente disponibles, incluyendo, pero no de forma limitativa, TWEEN, SPANS, BRIJ™ y MYRIJ™. Estos surfactantes, que generalmente son ésteres de sorbitán, ésteres de sorbitán etoxilados, etoxilatos de alcoholes y ácidos grasos de polioxietileno, son suministrados por Uniquema. Otros surfactantes que han sido o pueden utilizarse incluyen, pero no de forma limitativa, los surfactantes TERGITOL™ y TRITON™ suministrados por Dow Chemical Company, surfactantes de alquilfenol etoxilados IGEPAL™ suministrados por Rhodia HPCII, y similares.

La inclusión de un agente de repartición puede también ser deseable generalmente en estas suspensiones espesas. Esto es debido a que los polímeros DRA suelen estar en forma de partículas blandas y adherentes que se aglomeran o fluyen en frío cuando sus superficies inalteradas llegan a entrar en contacto entre sí. Los agentes de repartición comunes utilizados pueden incluir, pero no necesariamente de forma limitativa, ceras de ácidos grasos, ácido esteárico y sales de estearatos (por ejemplo, estearatos de metales alcalinotérreos tales como estearato de calcio y estearato de magnesio) , estearamidas, homopolimeros y copolímeros de poliolefinas de diversas densidades; polietileno oxidado; poliestireno y copolímeros; negro de humo y grafitos; sulfuro de polifenileno micronizado (PPS) , óxido de polifenileno (PPO) , poliamidas, tereftalato de polietileno (PET) , tereftalato de polibutileno (PBT) , cloruro de polivinilo (PVC) ; sílices precipitadas y ahumadas; arcillas naturales y sintéticas; órgano-arcillas; óxido de aluminio; talco; ácido bórico; polímeros de polianhídridos; oxidantes de alquilfenol estéricamente impedidos; fosfatos, sulfatos, carbonatos y óxido de magnesio, calcio y bario; y mezclas de los anteriores y similares.

Sin embargo, debe entenderse que muchos agentes de repartición requieren calentamiento para alcanzar la máxima efectividad en una formulación. Sin embargo, el calentamiento de una corriente de procedimiento suele ser económicamente desventajoso en la producción comercial. Con frecuencia la proporción de niveles de agente de repartición en una formulación DRA final puede ser tan elevada como 10% para conseguir efectividad. Dado que el agente de repartición es un componente no activo que no aporta reducción de la resistencia al avance y solo se emplea para dar estabilidad a la suspensión, cuanto más se requiera del mismo en la formulación mayor será el coste del producto sin un incremento comensurable en el comportamiento.

En algunas modalidades también se añade un agente modificador de la reología para reducir al mínimo la sedimentación de la suspensión espesa de polímero DRA. Por la adición del agente modificador al vehículo líquido, puede impedirse o prevenirse la sedimentación o subida del polímero DRA. Agentes modificadores de la reología comunes incluyen, pero no necesariamente de forma limitativa, polisacáridos y gomas naturales, compuestos celulósicos, almidones naturales o modificados, polímeros sintéticos tales como alcohol polivinílico (PVA) , óxido de polietileno (PEO) , polietilenglicol (PEG) , polivinilpirrolidona (PVP) y similares. Sin embargo, estos materiales generalmente no presentan propiedades de formación de partículas que permitiría que los mismos se vieran como auxiliar de la repartición. Los modificadores de la reología para suspensiones acuosas requieren habitualmente suficiente hidratación en solución, de manera que el enlace de hidrógeno entre las cadenas poliméricas de los modificadores de la reología proporciona una unión entre cadenas débil y temporal. Esta interacción da lugar a un incremento de viscosidad dentro de la solución acuosa. El... [Seguir leyendo]

1. Una suspensión de polímero que comprende:

un vehículo líquido;

una cera auto-dispersante, en donde la cera auto-dispersante comprende un surfactante adecuadamente elegido del grupo consistente en la propia cera auto-dispersante que tiene un componente surfactante no iónico con un valor HLB menor de 6 aproximadamente, y un surfactante separado;

en donde la cera auto-dispersante se dispersa en la suspensión de manera espontánea en ausencia de aplicación de calor o de molturación en la cera; y partículas de polímero de poli (alfa-olefina) en suspensión, en donde las partículas de polímero de poli (alfa-olefina) en suspensión tienen superficies y la cera auto-dispersante no se adhiere a dichas superficies.

2. Una suspensión de polímero según la reivindicación 1, en donde el vehículo líquido es un no disolvente para las partículas de polímero en suspensión y se elige del grupo consistente en agua, alcoholes, alcoholes grasos, glicoles, dioles, glicoléteres, glicolésteres y mezclas de los anteriores.

15 3. Una suspensión de polímero según la reivindicación 1 o 2, en donde el vehículo líquido tiene una densidad y la cera auto-dispersante tiene una densidad dentro de ± 5% de la densidad del vehículo líquido.

4. Una suspensión de polímero según la reivindicación 1 o 2, en donde la cera auto-dispersante comprende al menos un etoxilato de alcohol que comprende una mitad alcohol que tiene al menos 12 átomos de carbono y de 1 a 10 mitades etoxi.

20 5. Una suspensión de polímero según la reivindicación 4, en donde la cera auto-dispersante comprende además al menos un compuesto adicional seleccionado del grupo consistente en alcoholes que tienen al menos 12 átomos de carbono, hidrocarburos saturados o insaturados que tienen al menos 12 átomos de carbono y mezclas de los mismos.

6. Una suspensión de polímero según la reivindicación 1 o 2, en donde la cera auto-dispersante está presente en 25 una concentración de 0, 01 a 30% en peso de la suspensión de polímero.

7. Una suspensión de polímero según la reivindicación 1 o 2, en donde la cera auto-dispersante comprende un surfactante separado y la cera se elige del grupo consistente en un estearato de metal alcalinotérreo, una poliolefina separada de las partículas de polímero en suspensión, ceras de origen natural y combinaciones de los anteriores.

8. Una suspensión de polímero según la reivindicación 1 o 2, en donde la cera auto-dispersante es sustancialmente 30 insoluble en agua.

9. Una corriente de hidrocarburo que comprende la suspensión de polímero de la reivindicación 1 o 2.

10. Un método para formar una suspensión de polímero que comprende: combinar en cualquier orden: un vehículo líquido,

una cera auto-dispersante que tiene un componente surfactante no iónico con un valor HLB menor de 6 aproximadamente, y partículas de polímero, en donde tras la mezcla, la cera auto-dispersante forma de manera espontánea una suspensión estable de partículas sólidas de cera en el vehículo líquido en ausencia de aplicación de calor o molturación a la cera; y suspender las partículas de polímero en la suspensión estable, en donde las partículas de polímero en suspensión son partículas de polímero de poli (alfa-olefina) , y en donde las partículas de polímero en suspensión tienen superficies y la cera auto-dispersante no se adhiere a dichas superficies.

11. Un método según la reivindicación 10, en donde el vehículo líquido es un no disolvente para las partículas de polímero y se elige del grupo consistente en agua, alcoholes, alcoholes grasos, glicoles, dioles, glicoléteres, 5 glicolésteres y mezclas de los anteriores.

12. Un método según la reivindicación 10 u 11, en donde el vehículo líquido tiene una densidad y la cera autodispersante tiene una densidad que está dentro de ± 5% de la densidad del vehículo líquido.

13. Un método según la reivindicación 10 u 11, en donde la cera auto-dispersante comprende al menos un etoxilato de alcohol que comprende una mitad alcohol que tiene al menos 12 átomos de carbono y de 1 a 10 mitades etoxi.

14. Un método según la reivindicación 10 u 11, en donde la cera auto-dispersante comprende además al menos un compuesto adicional seleccionado del grupo consistente en alcoholes que tienen al menos 12 átomos de carbono, hidrocarburos saturados o insaturados que tienen al menos 12 átomos de carbono y mezclas de los anteriores.

15. Un método según la reivindicación 10 u 11, en donde la cera auto-dispersante está presente en una concentración de 0, 01 a 30% en peso de la suspensión de polímero.

16. Un método según la reivindicación 10 u 11, en donde la cera auto-dispersante es sustancialmente insoluble en agua.