BR112019019558A2 - forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, métodos de fabricação da mesma e de preparação de uma solução aquosa, e, (co)polímero. - Google Patents

forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, métodos de fabricação da mesma e de preparação de uma solução aquosa, e, (co)polímero. Download PDF

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Abstract

a presente invenção refere-se a uma forma cristalina hidratada com ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico tendo um padrão de difração de raio x em pó compreendendo picos a 10,58°, 11,2°, 12,65°, 13,66°, 16,28°, 18,45°, 20°, 20,4°, 22,5°, 25,5°, 25,88°, 26,47°, 28,52°, 30,28°, 30,8°, 34,09°, 38,19°, 40,69°, 41,82°, 43,74°, 46,04° graus 2 -teta (+/- 0,1°). a presente invenção refere-se adicionalmente a um método de fabricação desta forma de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, assim como a um método para preparação de uma solução aquosa a de um sal desta forma de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, e o (co)polímero desta forma de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico.

Description

FORMA CRISTALINA HIDRATADA DE ÁCIDO 2-ACRILAMIDO-2METILPROPANO SULFÔNICO, MÉTODOS DE FABRICAÇÃO DA MESMA E DE PREPARAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO AQUOSA, E, (CO)POLÍMERO
CAMPO DA INVENÇÃO [001] O campo da invenção refere-se a uma forma cristalina de ácido
2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico (ATBS). Mais especificamente, a presente invenção refere-se a uma forma cristalina hidratada de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico. A invenção também se refere ao método de produzir a forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico.
DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR [002] Ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, conhecido também como ATBS, é amplamente usado como um aditivo em fibras acrílicas, e como uma matéria prima para produzir polímeros usados como dispersante, espessante floculante ou superabsorvente em diversos setores, como a indústria de petróleo, de construção, de têxteis, de tratamento de água (dessalinização de água do mar, indústria mineral, etc.) e de cosméticos.
[003] A reação usada no método de preparação de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico responde ao esquema de reação abaixo, em que acrilonitrila está presente em excesso a fim de ser tanto o solvente de reação como um reagente. A acrilonitrila é colocada em contato com ácido sulfúrico fumegante (oleum) e isobutileno.
o
Figure BR112019019558A2_D0001
[004] Um subproduto que pode ser gerado durante esta síntese é acrilamida.
[005] Ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico não é solúvel no
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2/40 solvente acrilonitrila. Consequentemente, o produto da reação está em uma forma de uma suspensão de cristais no solvente de reação.
[006] Como exemplos, os documentos US 6.448.347 e CN 102351744 descrevem um método de produzir ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico continuamente. Acido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico é, então, separado da acrilonitrila, geralmente por filtração e, então, seco.
[007] A secagem de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico é necessária para reduzir a quantidade restante de acrilonitrila e acrilamida presentes no cristal. Estes dois compostos são classificados como carcinogênicos, mutagênicos ou tóxicos para reprodução (CMR). E, portanto, necessário prosseguir com filtração eficaz para remover o máximo possível da acrilonitrila e, então, secar o ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico para obter baixos teores de acrilonitrila e acrilamida.
[008] E conhecido dos versados na técnica que cristais de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico têm um arranjo cristalográfico que produz um sólido em formato de agulha.
[009] Cristais em formato de agulha são conhecidos pelos versados na técnica por apresentarem propriedades macroscópicas que apresentam dificuldades nas operações de manipulação e transporte de sólidos (escoabilidade pobre de sólidos, formação de torta, baixa resistência a uma força de cisalhamento), operações de processamento (filtrabilidade pobre, dificuldade na secagem, atrito).
[0010] Para ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, os problemas extras que são encontrados são geralmente tamanho de partícula pequeno para cristais em formato de agulha, a densidade do sólido, e a natureza explosiva do pó fino.
[0011] Estas propriedades macroscópicas estão diretamente relacionadas à morfologia dos cristais e à sua área de superfície específica.
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Para um cristal em formato de agulha, a área de superfície específica é alta.
[0012] Patentes WO 2009/072480, JP 2008/307822 e JP 2003/137857 descrevem que os cristais de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico obtidos estão em formato de agulha.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0013] A presente invenção refere-se a uma forma específica de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico denotada abaixo como “forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico”.
[0014] Outra característica da invenção é o método de produzir a forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico.
[0015] A invenção também se refere a uma solução aquosa de um sal de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico preparado a partir da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico.
[0016] A invenção também se refere ao uso da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico para produzir (co)polímeros solúveis em água, intumescíveis em água ou superabsorventes.
[0017] Outra característica da invenção refere-se ao uso de (co)polímeros feitos a partir da forma cristalina hidratada de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico e, mais precisamente, no campo de recuperação melhorada de petróleo e gás.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0018] A presente invenção refere-se a uma forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico tendo um padrão de difração de raio X em pó 2-teta compreendendo picos a 10,58°, 11,2°, 12,65°, 13,66°, 16,28°, 18,45°, 20°, 20,4°, 22,5°, 25,5°, 25,88°, 26,47°, 28,52°, 30,28°, 30,8°, 34,09°, 38,19°, 40,69°, 41,82°, 43,74°, 46,04° graus. A incerteza nestes picos é geralmente da ordem de 0,1°.
[0019] Cristalografia de raios X, radiocristalografia ou difratometria de raios X é uma técnica analítica para estudar a estrutura do material
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4/40 cristalino na escala atômica. Ela usa o fenômeno físico de difração de raios X. Um difratômetro tendo uma fonte de cobre pode ser usado.
[0020] Um pó formado a partir de uma dada fase cristalina sempre produzirá picos de difração nas mesmas direções. Assim, este diagrama de difração forma uma assinatura real da fase cristalina. E, portanto, possível determinar a natureza de cada fase cristalina em uma mistura ou um produto puro.
[0021] Esta assinatura é específica para cada composto orgânico ou inorgânico, e se apresenta na forma de uma lista de picos com posições no ângulo 2Θ (2-teta).
[0022] Esta técnica é usada para caracterizar o material, particularmente as formas cristalinas diferentes que podem existir para uma dada molécula química.
[0023] A invenção também se refere a uma forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico tendo um espectro no infravermelho com transformada de Fourier compreendendo picos a 3280 cm’ \ 3126 cm'1, 1657 cm'1, 1595 cm'1, 1453 cm'1, 1395 cm'1, 1307 cm'1, 1205 cm'1, 1164 cm'1, 1113 cm'1, 1041 cm'1, 968 cm'1, 885 cm'1, 815 cm'1, 794 cm' h A incerteza nestes picos é geralmente da ordem de 8 cm'1. Vantajosamente, este é o espectro sólido obtido convencionalmente em um sal como o KBr.
[0024] Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier é a análise de vibrações emitidas, absorvidas ou difundidas pelas moléculas. Esta técnica é sensível a interações próximas (influência da unidade de retículo nas ligações). Na maioria dos casos, os espectros no infravermelho com transformada de Fourier para diferentes sistemas cristalinos diferem significativamente. Assim, o espectro no infravermelho com transformada de Fourier reflete detalhes sobre a estrutura cristalina de um composto orgânico.
[0025] Geralmente, e salvo indicado em contrário, o diagrama de difração de raios X e o espectro infravermelho são obtidos a 20°C e pressão
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5/40 atmosférica de 1 atmosfera (101,325 Pa).
[0026] A invenção também se refere a uma forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico tendo energia de ignição mínima maior que 400 mJ, preferivelmente maior que 500 mJ.
[0027] A energia de ignição mínima representa a energia mínima que deve ser fornecida para um composto para causar ignição. A energia pode ser elétrica ou térmica. A energia de ignição mínima é uma peça essencial de dados levando em conta o risco de explosão durante a manipulação do produto (transferência, armazenamento, reação, moldagem, etc.).
[0028] A energia de ignição mínima depende das propriedades do pó (composição) e sua estrutura macromolecular (tamanho de partícula, forma cristalina, área de superfície específica).
[0029] Para sólidos, esta energia é a energia mínima de uma faísca elétrica que pode inflamar uma nuvem de pó. Quanto maior a energia de ignição mínima, menor o risco que o sólido apresenta durante uso, manipulação, armazenamento.
[0030] Energia de ignição mínima foi medida de acordo com o padrão NF EN 13821.
[0031] A presente invenção também se refere a uma forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico que apresenta 4 fenômenos térmicos com a técnica de calorimetria de varredura diferencial, a 70°C, 100°C, 150°C e 190°C. A incerteza relativa quando observando estes fenômenos é geralmente da ordem de 10°C, vantajosamente 5°C ou menos.
[0032] Os fenômenos térmicos são medidos por calorimetria de varredura diferencial (DSC). Esta técnica mede a variação de calor associada com desnaturação térmica do composto quando ele é aquecido a uma taxa constante, por exemplo, com uma rampa de aquecimento de 10°C/minuto.
[0033] E geralmente reconhecido que o fenômeno térmico que ocorre a 190°C (+/-10°C) está relacionado ao ponto de fusão de ácido 2-acrilamidoPetição 870190108546, de 25/10/2019, pág. 11/63
6/40
2-metilpropano sulfônico.
[0034] De modo vantajoso, a forma cristalina hidratada de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico de acordo com a invenção tem uma razão molar de água/ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico de 1.
[0035] A invenção também se refere ao método de produzir a forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico compreendendo pelo menos as seguintes etapas sucessivas:
1) misturar ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico com uma solução aquosa, vantajosamente durante pelo menos 1 minuto, para formar a suspensão A,
2) aquecer a suspensão A, vantajosamente a uma temperatura de entre 40 e 150°C, para produzir uma solução B de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico,
3) resfriar a solução B, vantajosamente a uma temperatura de entre -40 e 100°C, vantajosamente durante um período de entre 1 e 1200 minutos, para produzir uma suspensão C de cristais,
4) separar sólido/líquido de suspensão C e isolar os cristais de suspensão C obtida da etapa 3) na forma de uma composição 1 em que os cristais vantajosamente representam entre 40 e 99% em peso de composição
1. Os cristais obtidos estão na forma cristalina hidratada.
[0036] A temperatura das etapas 2) e 3) pode variar dependendo em particular da concentração de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico. Os versados na técnica saberão como adaptar a variação de temperatura pra otimizar a formação de cristal.
Etapa 1):
[0037] Ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico é proveniente de um método de produção como descrito previamente (acrilonitrila, ácido sulfúrico fumegante e isobutileno). Ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico pode estar na forma de pó fino ou moldado de modo controlado por
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7/40 um método tal como compactação, granulação, ou extrusão.
[0038] A razão em peso de solução aquosa misturada com ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico é vantajosamente entre 0,1:1 e 5:1, mais preferivelmente entre 0,2:1 e 3:1.
[0039] De acordo com uma modalidade específica, a solução aquosa pode compreender até 20% em peso de solvente orgânico 1, preferivelmente de 1 a 15% em peso de solvente orgânico 1, mais preferivelmente de 2 a 10% em peso de solvente orgânico 1.
[0040] De acordo com outra modalidade específica da invenção, a solução aquosa compreende pelo menos 80% em peso de água e até 20% em peso de solvente orgânico 1, preferivelmente entre 85% e 99% em peso de água edel%al5% em peso de solvente orgânico 1, mais preferivelmente entre 90% e 98% em peso de água e de 2% a 10% em peso de solvente orgânico 1.
[0041] Solvente orgânico 1 é vantajosamente escolhido entre os seguintes compostos:
ácidos orgânicos, vantajosamente ácidos compreendendo de 1 a 8 carbonos, compreendendo carboxílicos amidas vantajosamente de átomos de carbono, álcoois compreendendo vantajosamente de átomos de carbono, cetonas compreendendo vantajosamente de átomos de carbono, éteres compreendendo vantajosamente de átomos de carbono, ésteres compreendendo vantajosamente de átomos de carbono, alcanos compreendendo vantajosamente de átomos de
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8/40 carbono, compostos de hidrocarboneto halogenado compreendendo vantajosamente de 1 a 8 átomos de carbono, nitrilas compreendendo vantajosamente de 1 a 8 átomos de carbono, ou misturas dos mesmos.
[0042] Estes compostos podem ser lineares ou ramificados. Eles podem ser saturados ou compreender insaturações, por exemplo C=N no caso de nitrilas.
[0043] Preferivelmente, solvente 1 e escolhido entre acrilonitrila, isopropanol, ácido acético ou suas misturas. Preferivelmente, solvente 1 é acrilonitrila.
[0044] Solvente 1 está geralmente na forma líquida na temperatura em que etapas 2) e 3) são conduzidas. Em adição, ele é vantajosamente miscível com água.
[0045] Solvente 1 pode, se necessário, solubilizar quaisquer impurezas ou subprodutos presentes com ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico usados para formar a suspensão A. Em contraste, ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico não é necessariamente solúvel no solvente 1.
[0046] De acordo com outra modalidade específica da invenção, a solução aquosa pode compreender pelo menos 80% em peso de água e até 20% em peso de ácido inorgânico, preferivelmente entre 80% e 99% em peso de água e de 1% a 20% em peso de ácido inorgânico, mais preferivelmente entre 85% e 98% em peso de água e 2% a 15% em peso de ácido inorgânico.
[0047] Preferivelmente, o ácido inorgânico é ácido sulfúrico. Neste caso, a solução aquosa de ácido sulfúrico pode ser preparada diluindo um ácido contendo menos do que 80% de água, ou de uma fonte de SO3 tal como oleum ou trióxido de enxofre.
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9/40 [0048] Assim, a solução aquosa pode compreender pelo menos um solvente orgânico 1 e/ou pelo menos um ácido inorgânico diferente de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico.
[0049] O tempo de mistura entre a solução aquosa e ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico é vantajosamente pelo menos 1 minuto. Durante a mistura, a solução aquosa pode ser adicionada em sequência antes ou após ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico. Durante a mistura, a solução aquosa e o ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico podem ser adicionados simultaneamente.
[0050] A temperatura de mistura é geralmente abaixo de 40°C. O limite inferior de temperatura está limitado pela temperatura de fusão da solução aquosa ou da suspensão A.
[0051] Os produtos da etapa 1) podem ser misturados usando diversas tecnologias. Como exemplos e de um modo não limitante, é possível citar reatores com agitadores, reatores de circuito, misturadores estáticos, microrreatores, reatores de fluxo tampão, reatores de filtro-secador agitados, por exemplo, Nutsche, misturadores com pás, misturadores de cone duplo, misturadores de arado e misturadores com disco.
Etapa 2):
[0052] Suspensão A obtida em etapa 1) é aquecida a uma temperatura de entre 40 e 150°C, mais preferivelmente entre 50 e 120°C para produzir uma solução B.
[0053] O tempo para solução B alcançar a temperatura não influencia os benefícios da invenção.
[0054] Diversas tecnologias podem ser usadas para alcançar o aumento de temperatura de suspensão A para produzir uma solução B. Como exemplos e de um modo não limitante, é possível citar reatores com agitadores, reatores de circuito, misturadores estáticos, microrreatores, reatores de fluxo tampão, reatores de filtro-secador agitados, por exemplo,
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Nutsche, trocadores de calor, misturadores com pá, misturadores de cone duplo, misturadores tipo arado, misturadores com disco, evaporadores de película caindo , evaporadores de película varrida e refervedores.
[0055] Etapa 2) permite solubilizar o ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico.
[0056] Em uma modalidade específica da invenção, solução B pode passar por uma operação de separação sólido/líquido para remover todas as partículas insolúveis.
Etapa 3:
[0057] Solução B obtida em etapa 2) é resfriada a uma temperatura de entre -40 e 100°C, mais preferivelmente entre -20 e 50°C. Como já indicado, os versados na técnica saberão como ajustar a temperatura dependendo da concentração de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico e/ou dependendo do ponto de fusão de solvente 1 e/ou do ácido inorgânico da etapa 1).
[0058] De modo geral, a temperatura da etapa 3) é menor do que a temperatura da etapa 2).
[0059] O tempo de resfriamento é vantajosamente entre 1 minuto e 1200 minutos.
[0060] A taxa de resfriamento não tem que ser constante durante todo processo. Como um exemplo, solução B pode ser resfriada em 5°C por hora durante as primeiras três horas e, então, ser resfriada a uma taxa de 10°C por hora até a temperatura final ser alcançada.
[0061] Durante o resfriamento de solução B, cristais de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico são formados e precipitados, para formar uma suspensão C.
[0062] Diversas tecnologias podem ser usadas para alcançar o resfriamento de solução B para produzir suspensão C. Como exemplos e de um modo não limitante, é possível citar reatores com agitadores, reatores de
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11/40 circuito, misturadores estáticos, microrreatores, reatores de fluxo tampão, reatores de filtro-secador agitados, por exemplo, Nutsche, trocadores de calor, misturadores com pá, misturadores de cone duplo, misturadores tipo arado, misturadores com disco, evaporadores de película caindo, evaporadores de película varrida e reatores não agitados.
[0063] Em uma modalidade específica da invenção, cristais hidratados de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico previamente preparados podem ser adicionados durante esta etapa para modificar a formação de suspensão C. Isto é uma semeadura de cristalização, que pode levar a um controle melhor da temperatura de cristalização, tamanho de partícula de cristal, distribuição de tamanho de partícula, pureza de produto final e, opcionalmente, rendimento.
Etapa 4:
[0064] Os cristais de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico hidratado, contidos na suspensão C obtida da etapa 3), são isolados através de uma etapa de separação líquido/sólido e são apresentados na forma de uma composição 1. Como exemplos e de um modo não limitante, é possível citar o uso de um filtro centrífugo, um decantador, um filtro prensa, um filtro alisador agitado, um filtro de correia, um filtro de disco, ou um filtro de tambor rotativo. De um modo preferido, a separação líquido/sólido é conduzida usando um filtro centrífugo. A separação líquido/sólido pode ser conduzida por decantação por gravidade.
[0065] Etapa 4) é vantajosamente realizada a uma temperatura de entre -40 e 100°C, mais preferivelmente entre -20 e 50°C.
[0066] Preferivelmente após etapa 4) de separação líquido/sólido, os cristais de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico não são secos.
[0067] Composição 1 isolada tem um teor de cristal de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico vantajosamente de entre 40 e 99%, mais preferivelmente entre 60 e 99% em peso, ainda mais preferivelmente entre 60
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12/40 e 98% em peso. O restante de composição 1 compreende principalmente água.
[0068] Após etapa 4), os cristais de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico são distinguidos como sendo cristais de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico em forma hidratada.
[0069] Além disso, a fase líquida obtida após a separação líquido/sólido contém principalmente água e ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico em saturação, e uma quantidade menor de solvente orgânico 1 e/ou o ácido inorgânico. De acordo com uma modalidade específica da invenção, esta fase líquida após separação pode ser usada totalmente ou parcialmente na solução aquosa em etapa 1).
Etapa 5) [0070] Em uma etapa 5) opcional, composição 1 contendo os cristais obtidos da etapa 4) é lavada usando uma solução de lavagem.
[0071] A solução de lavagem é vantajosamente uma solução aquosa que pode compreender até 20% de solvente orgânico 1.
[0072] Preferivelmente, a solução de lavagem compreende pelo menos 80% em peso de água e até 20% em peso de solvente orgânico 1, preferivelmente entre 80% e 99% em peso de água e de 1% a 20% em peso de solvente orgânico 1, mais preferivelmente entre 85% e 98% em peso de água e de 2% a 15% em peso de solvente orgânico 1.
[0073] Como já declarado, solvente orgânico 1 é escolhido entre ácidos orgânicos, amidas, álcoois, cetonas, éteres, ésteres, alcanos, compostos de hidrocarboneto halogenado, nitrilas, ou suas misturas. Preferivelmente, solvente 1 é escolhido entre acrilonitrila, isopropanol, ácido acético ou suas misturas. Mais preferivelmente, solvente 1 é acrilonitrila.
[0074] De acordo com uma modalidade específica da invenção, a lavagem de composição 1 obtida da etapa 4) é conduzida pulverizando a solução de lavagem em referida composição 1.
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13/40 [0075] De acordo com outra modalidade específica da invenção, a lavagem de composição 1 obtida da etapa 4) é conduzida colocando referida composição 1 em suspensão na solução de lavagem.
[0076] A razão em peso entre a solução de lavagem aquosa e a composição 1 obtida da etapa 4) é vantajosamente entre 0,05:1 e 10:1 e mais preferivelmente entre 0,1:1 e 5:1.
[0077] A etapa de lavagem é vantajosamente conduzida a uma temperatura de entre -20 e 100°C. Os versados na técnica saberão como ajustar a temperatura a fim de não solubilizar os cristais em forma hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico.
[0078] De acordo com uma modalidade específica, a solução de lavagem aquosa pode compreender até 60% em peso de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico.
[0079] Os cristais em forma hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico obtidos da etapa 5) opcional podem ser isolados da solução de lavagem por uma etapa de separação líquido/sólido, na forma de uma composição 2. Como exemplos e de um modo não limitante, é possível citar o uso de um filtro de centrífuga vertical ou horizontal, um decantador, um filtro prensa, um filtro de correia, um filtro de disco, um filtro de pressão ou um filtro de tambor rotativo. A separação líquido/sólido pode ser conduzida também por decantação por gravidade.
[0080] De acordo com uma modalidade específica da invenção, a solução de lavagem recuperada pode ser usada totalmente ou parcialmente novamente em etapa 5), com ou sem uma etapa precedente de tratamento.
[0081] De acordo com uma modalidade específica da invenção, a solução de lavagem pode ser usada totalmente ou parcialmente na solução aquosa em etapa 1), com ou sem uma etapa precedente de tratamento.
Etapa 6):
[0082] Em uma etapa 6) opcional, a composição 2 obtida da etapa 5) é
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14/40 seca. Como exemplos e de um modo não limitante, é possível citar o uso de todas as tecnologias de secagem por convecção, condução ou radiação (secador de leito fluidizado, secador de leito transverso, secagem em correia transportadora, secagem por micro-ondas em filtro alisador aquecido agitado, secagem por radiação alta frequência, infravermelho, secagem por pulverização).
[0083] A operação de secagem pode ser conduzida a pressão atmosférica ou sob vácuo.
[0084] A etapa de secagem pode ser conduzida em uma batelada ou de modo contínuo.
[0085] Durante o método de produção, isto é, durante etapas 1) a 6), e independentemente da etapa, é possível adicionar pelo menos um inibidor de polimerização a fim de evitar qualquer polimerização de ácido 2-acrilamido2-metilpropano sulfônico. Este inibidor pode ser escolhido de um modo não limitante entre hidroquinona, parametoxifenol, fenotiazina, 2,2,6,6tetrametil(piperidin-1 -il)oxila, 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1 -oxila, derivados de fenileno diamina, ou suas misturas.
[0086] Preferivelmente, o inibidor é parametoxifenol ou 4-hidroxi-
2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1 -oxila.
[0087] A quantidade de inibidor adicionado em relação à quantidade de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico adicionado em etapa 1) é vantajosamente entre 0,001% e 5% em peso, mais preferivelmente entre 0,01% e 1% em peso.
[0088] O inibidor pode ser adicionado durante uma ou mais etapas do método. Preferencialmente, ele é adicionado em uma quantidade adicional durante etapa 1). Mais preferivelmente, o inibidor forma parte da solução aquosa adicionada em etapa 1).
[0089] O método de produção (etapas 1) a 6)) pode ser conduzido de modo contínuo ou modo descontínuo (em batelada).
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15/40 [0090] A invenção também se refere a um método de preparação de uma solução aquosa A de um sal de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico preparado a partir da forma cristalina hidratada.
[0091] O método de preparação de uma solução aquosa A de um sal de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico compreende as seguintes etapas:
a) preparar uma solução aquosa X de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico tendo uma concentração vantajosamente entre 1 e 700 g/L,
b) colocar em contato e misturar a solução aquosa X com um composto Y escolhido entre um hidróxido de metal alcalino ou alcalinoterroso, um óxido de metal alcalino ou alcalinoterroso, amônia, uma amina tendo a seguinte fórmula NR1R2R3 (Ri, R2 e R3 sendo vantajosamente grupos hidrocarboneto, em particular grupos alquila) ou um carbonato de metal alcalino ou alcalinoterroso.
Etapa a):
[0092] A forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico pode ser na forma de um pó fino ou moldada de um modo controlado por um método tal como, ou granulação, ou extrusão.
[0093] A solução aquosa X de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico é vantajosamente preparada por mistura da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico e uma solução aquosa Z.
[0094] O tempo de mistura entre a solução aquosa Z e ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico é vantajosamente pelo menos 1 minuto. Durante a mistura, a solução aquosa Z e o ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico podem ser adicionados de modo simultâneo, sem uma ordem preferida, ou de modo simultâneo.
[0095] A temperatura de mistura é geralmente abaixo de 60°C. O
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16/40 limite inferior de temperatura é limitado pela temperatura de cristalização de solução aquosa Z ou de solução aquosa X de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico.
[0096] A solução aquosa Z é composta principalmente de água, e pode conter ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico ou seus sais preparados previamente a partir de quaisquer das bases listadas previamente (composto Y).
[0097] Os produtos da etapa a) podem ser misturados usando várias tecnologias. Como exemplos e de um modo não limitante, é possível citar reatores com agitadores, reatores de circuito, misturadores estáticos, microrreatores, reatores de fluxo tampão, reatores de filtro-secador agitados, por exemplo, Nutsche, misturadores com pá, misturadores de cone duplo, misturadores de arado e misturadores com disco.
Etapa b):
[0098] Composto Y pode estar na forma sólida ou forma líquida.
[0099] De acordo com uma modalidade específica da invenção, composto Y está na forma sólida, preferivelmente na forma de pó ou moldado por um método tal como compactação, ou granulação, ou extrusão.
[00100] De acordo com outra modalidade específica composto Y está na forma líquida, preferivelmente na forma de uma solução aquosa Y.
[00101] Quando o composto Y é um hidróxido de metal alcalino ou alcalinoterroso, ele pode ser escolhido entre hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de lítio, hidróxido de magnésio e hidróxido de cálcio.
[00102] Quando o composto Y é um óxido de metal alcalinoterroso, ele pode ser escolhido entre óxido de cálcio e óxido de magnésio.
[00103] Quando o composto Y é uma amina tendo fórmula NR1R2R3 em que Ri, R2 e R3 são independentemente um átomo de hidrogênio ou uma cadeia de carbono contendo de 1 a 22 átomos de carbono, vantajosamente uma cadeia linear, Ri, R2 e R3 não sendo simultaneamente um átomo de
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17/40 hidrogênio. De modo geral, amônia (NH3) é preferida à aminas tendo fórmula NR1R2R3· [00104] De um modo preferido, composto Y é uma solução aquosa de um hidróxido de metal alcalino ou alcalinoterroso. Preferivelmente, o hidróxido de metal alcalino é hidróxido de sódio.
[00105] Quando o composto Y está na forma de solução aquosa Y, a concentração de composto Y na solução é vantajosamente entre 0, 1 e 70% em massa.
[00106] Durante a mistura de solução aquosa X com solução aquosa Y, a temperatura é vantajosamente mantida entre -10 e 60°C, preferivelmente entre 0 e 30°C.
[00107] A razão molar de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico e composto Y é vantajosamente entre 1:0,1 e 1:1,1, mais preferivelmente entre 1:0,5 e 1:1,05.
[00108] Durante a mistura, solução aquosa X pode ser adicionada em sequência antes ou após composto Y (ou solução aquosa Y). Durante a mistura, solução aquosa X e composto Y (ou sua solução aquosa) podem ser adicionados simultaneamente.
[00109] Preferivelmente, solução aquosa X é adicionada primeiro, seguido pelo composto Y (ou sua solução aquosa Y).
[00110] E possível, independentemente da etapa, adicionar pelo menos um inibidor de polimerização durante o método de preparação de solução A do sal de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico preparado a partir da forma sólida cristalina hidratada. Este inibidor pode ser escolhido de um modo não limitante entre hidroquinona, parametoxifenol, fenotiazina, 2,2,6,6tetrametil(piperidin-1 -il)oxila, 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1 -oxila, derivados de fenileno diamina, ou suas misturas.
[00111] Preferivelmente, o inibidor é parametoxifenol.
[00112] A invenção também se refere ao uso da nova forma cristalina
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18/40 hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico para produzir (co)polímeros. Esta característica da invenção também se refere ao uso de sais da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico para produzir (co)polímeros.
[00113] Muito inesperadamente, o requerente verificou que o (co)polímero de acordo com a invenção tem propriedades melhoradas especialmente em termos de filtrabilidade e estabilidade química e térmica melhoradas em comparação com polímeros preparados a partir de ATBS convencional. Estas propriedades são particularmente utilizáveis em técnicas de recuperação melhorada de petróleo ou de gás de reservatórios convencionais, xistos ou areias betuminosas.
[00114] A presente invenção, portanto, também se refere a um (co)polímero obtido a partir de pelo menos ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico, em sua forma ácida e/ou salificada, pelo menos uma porção do ácido 2-acrilamido-2 metil propano sulfônico sendo na forma cristalina hidratada e tendo um diagrama de difração de raios X sobre pó compreendendo picos a 10,58°, 11,2°, 12,65°, 13,66°, 16,28°, 18,45°, 20°, 20,4°, 22,5°, 25,5°, 25,88°, 26,47°, 28,52°, 30,28°, 30,8°, 34,09°, 38,19°, 40,69°, 41,82°, 43,74°, 46,04° graus 2-teta (+/- 0,1°).
[00115] Ele pode ser um copolímero (obtido a partir de vários monômeros diferentes) ou um homopolímero.
[00116] O monômero de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico em sua forma cristalina hidratada pode estar na forma ácida e/ou salificada, o sal sendo vantajosamente obtido a partir de um composto escolhido entre um hidróxido de metal alcalino ou metal alcalinoterroso, um óxido de metal alcalino ou alcalinoterroso, amônia, uma amina da seguinte fórmula NR1R2R3 ou um carbonato de metal alcalino ou metal alcalinoterroso.
[00117] Em geral, a forma salificada de monômeros aniônicos pode ser obtida antes e/ou durante e/ou após sua polimerização. Ela é vantajosamente
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19/40 obtida antes da polimerização, especialmente no caso da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico.
[00118] De acordo com uma modalidade específica da invenção, o polímero é um homopolímero da forma cristalina hidratada de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico.
[00119] De acordo com outra modalidade específica da invenção, o (co)polímero é obtido de pelo menos ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, do qual 50% a 100% estão sob forma cristalina hidratada, mais preferivelmente 70 a 100%, ainda mais preferivelmente 100%.
[00120] O (co)polímero de acordo com a invenção é vantajosamente obtido de 1 a 100% em mols de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico, preferivelmente entre 2 e 60% em mols de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico, ainda mais preferivelmente entre 3 e 25 % em mols de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico; 50% a 100% de ácido 2acrilamido-2-metilpropanosulfônico estão vantajosamente na forma cristalina hidratada, mais preferivelmente 70 a 100%, e ainda mais preferivelmente 100%.
[00121] Em geral, os versados na técnica saberão, se necessário, como ajustar a quantidade de monômeros adicionais opcionais (aniônicos e/ou catiônicos e/ou zwitteriônicos) listados abaixo para alcançar 100% em mols. [00122] De acordo com outra modalidade particular da invenção, o (co)polímero pode ser obtido a partir de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico do qual 50% a 100% estão vantajosamente na forma cristalina hidratada (com mais vantagem 70 a 100%, e ainda mais preferivelmente 100%) e a partir de pelo menos um monômero não iônico e/ou pelo menos um monômero aniônico e/ou pelo menos um monômero catiônico e/ou um monômero zwitteriônico.
[00123] De acordo com outra modalidade particular da invenção, o polímero é um copolímero da forma cristalina hidratada de ácido 2
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20/40 acrilamido-2-metilpropanosulfônico e pelo menos um monômero não iônico. [00124] O monômero não iônico pode ser selecionado especialmente entre o grupo compreendendo monômeros de vinila solúveis em água, e particularmente acrilamida; N-isopropilacrilamida; Ν,Ν-dimetilacrilamida; Nvinilformamida; acriloil morfolina; Ν,Ν-dietil acrilamida; N-terc-butil acrilamida; N-terc-octilacrilamida; N-vinilpirrolidona; N-vinilcaprolactama; N-vinil-imidazol, hidroxietil metacrilamida, hidroxipropilacrilato, isoprenol e diacetona acrilamida. Vantajosamente, o monômero não iônico é acrilamida. [00125] De acordo com uma modalidade particular, o copolímero é vantajosamente obtido de 1 a 99% em mols de monômero(s) não iônico(s), preferivelmente entre 40 e 95% em mols e mais preferivelmente entre 45 e 90% em mols, com relação ao número total de monômeros. Neste caso, o copolímero é vantajosamente obtido de 0,1 a 99% em mols de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico, 50% a 100% estando na forma cristalina hidratada, mais preferivelmente de 70 a 100%, ainda mais preferivelmente 100%.
[00126] O(s) monômero(s) aniônico(s) pode(m) ter grupos funcionais acrílicos, vinílicos, maleicos, fumáricos, malônicos, itacônicos, alílicos e conter um grupo carboxilato, fosfonato, fosfato, sulfato, sulfonato ou outro grupo aniônico. O monômero aniônico pode estar na forma ácida e/ou na forma de um sal de metal alcalinoterroso, um sal de metal alcalino ou um sal de amônio. Exemplos de monômeros apropriados compreendem ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido crotônico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido acrilamida undecanoico, ácido acrilamida 3metilbutanoico, anidrido maleico; monômeros do tipo ácido forte tendo, por exemplo, uma função do tipo ácido sulfônico ou ácido fosfônico, tal como ácido vinilsulfônico, ácido vinilfosfônico, ácido alilsulfônico, ácido metalilsulfônico, ácido 2-metilidenopropano-l,3-dissulfônico, metacrilato de 2-sulfoetila, metacrilato de sulfopropila, acrilato de sulfopropila, ácido
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21/40 alilfosfônico, ácido estireno sulfônico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano dissulfônico; e sais destes monômeros como seus sais de metal alcalino, metal alcalinoterroso, ou amônio. Nesta lista, os monômeros de ácido forte mencionados tendo uma função de ácido sulfônico não incluem a forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico de acordo com a invenção.
[00127] De acordo com uma modalidade particular, o copolímero é vantajosamente obtido entre 1 a 99% em mols de monômero(s) aniônico(s), preferivelmente entre 2 e 60% em mols e mais preferivelmente entre 3 e 25 % em mols, com relação ao número total de monômeros. Estas porcentagens incluem o monômero da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico de acordo com a invenção.
[00128] O(s) monômero(s) catiônico(s), que pode(m) ser usado(s) na invenção, pode(m) ser selecionado(s) particularmente entre monômeros do tipo acrilamida, acrílicos, vinila, alila ou maleico tendo uma função de fosfônio ou amônio quaternário. Menção pode ser feita, em particular e de um modo não limitante, de acrilato de dimetilaminoetila quatemizado (ADAME), metacrilato de dimetilaminoetila quatemizado (MADAME), cloreto de dimetildialilamônio (DADMAC), cloreto de acrilamido propiltrimetil amônio (APTAC) e cloreto de metacrilamido propiltrimetil amônio (MAPTAC). O agente de quatemização pode ser escolhido entre cloretos de alquila, sulfatos de dialquila ou halogenetos de alquila. Preferivelmente, o agente de quatemização e escolhido entre cloreto de metila ou sulfato de dietila.
[00129] O monômero zwitteriônico pode ser do tipo acrilamida, acrílico, vinila, alila ou maleico tendo uma função de amina ou amônio quaternário e uma função de ácido como um ácido carboxílico, sulfônico ou fosfórico. Menção pode ser feita, especificamente e de um modo não limitativa, de derivados de acrilato de dimetilaminoetila, tais como 2-((2(acriloiloxi)etil) dimetilamônio) etano-l-sulfonato, 3-((2-(acriloiloxi)etil)
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22/40 dimetilamônio) propano-l-sulfonato, 4-((2-(acriloiloxi)etil) dimetilamônio) butano-l-sulfonato, acetato de [2-(acriloiloxi)etil)] (dimetilamônio), derivados de metacrilato de dimetilaminoetila tais como 2-((2-(metacriloiloxi) etil) dimetilamônio) etano-l-sulfonato, 3-((2-(metacriloiloxi) etil) dimetilamônio) propano-l-sulfonato, 4-((2-(metacriloiloxi) etil) dimetilamônio) butano-l-sulfonato, acetato de [2-(metacriloiloxi)etil] (dimetilamônio), derivados de dimetilamino propilacrilamida tais como 2-((3acrilamidopropil) dimetilamônio) etano-l-sulfonato, 3-((3-acrilamidopropil) dimetilamônio) propano-l-sulfonato, 4-((3-acrilamidopropil) dimetilamônio) butano-l-sulfonato, acetato de [3-(acriloiloxi) propil] (dimetilamônio), derivados de dimetilamino propil metilacrilamida tais como 2-((3metacrilamidopropil) dimetilamônio) etano-l-sulfonato, 3-((3metacrilamidopropil) dimetilamônio) propano-l-sulfonato, 4-((3metacrilamidopropil) dimetilamônio) butano-l-sulfonato e acetato de [3(metacriloiloxi)propil)] (dimetilamônio).
[00130] Monômeros com uma natureza hidrofóbica também podem ser usados na invenção. Eles são selecionados preferivelmente entre o grupo consistindo em ésteres de ácido (met)acrílico tendo uma cadeia alquila, arilalquila, propoxilada, etoxilada, ou etoxilada e propoxilada; derivados de (met)acrilamida tendo uma cadeia alquila, arilalquila, propoxilada, etoxilada, etoxilada e propoxilada, ou dialquila; alquil aril sulfonatos.
[00131] Quando um monômero tendo uma natureza hidrofóbica é usado, a quantidade do mesmo é vantajosamente dentro da faixa entre 0,001 e 3% em mols em relação à quantidade total de monômeros.
[00132] Monômeros com uma função fluorescente também podem ser usados no escopo da invenção. Um monômero com uma função fluorescente pode ser detectado por qualquer método apropriado, por exemplo, por fluorimetria com um fluorímetro de comprimento de onda fixo. Geralmente, o monômero tendo uma função fluorescente é detectado na excitação e emissão
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23/40 máxima, que pode ser determinada usando um fluorímetro de varredura.
[00133] Estes monômeros tendo uma função fluorescente são escolhidos dentre, por exemplo, monômeros compreendendo estireno sulfonato de sódio e estireno sulfônico.
[00134] De acordo com a invenção, o (co)polímero usado pode ter uma estrutura linear, ramificada, reticulada, em formato de estrela ou formato de pente. Estas estruturas podem ser obtidas pela seleção do iniciador, agente de transferência, técnica de polimerização, tal como polimerização via radical controlada conhecida como RAFT (transferência de cadeia reversível por adição-fragmentação), NMP (polimerização mediada por nitróxido) ou ATRP (polimerização de radical por transferência de átomos), incorporação de monômeros estruturais, ou concentração, etc.
[00135] Geralmente, o (co)polímero não exige o desenvolvimento de qualquer método particular de polimerização. De fato, ele pode ser obtido de acordo com técnicas de polimerização conhecidas pelos versados na técnica. Elas podem ser especialmente polimerização em solução, polimerização em gel, polimerização por precipitação, polimerização em emulsão (aquosa ou inversa), polimerização em suspensão, polimerização por extrusão reativa, ou polimerização micelar.
[00136] De acordo com uma modalidade específica da invenção, o (co)polímero pode ser pós-hidrolisado. Pós-hidrólise é a reação do (co)polímero após polimerização. Esta etapa consiste em reagir os grupos funcionais hidrolisáveis nos monômeros não iônicos, tal como com funções amida ou éster, com a base. Durante esta etapa de pós-hidrólise do (co)polímero, o número de funções de ácido carboxílico aumenta. A reação entre a base e as funções amida ou éster produz grupos carboxilato no produto (co)polímero.
[00137] O (co)polímero pode estar na forma de um líquido, gel ou sólido quando sua preparação inclui uma etapa de secagem tal como secagem
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24/40 por pulverização, secagem por tombamento, secagem por radiação eletromagnética (micro-ondas, alta frequência), ou secagem em leito fluidizado.
[00138] De acordo com a invenção, o (co)polímero pode ser linear, estruturado ou reticulado. (Co)polímero estruturado denota um (co)polímero não linear que tem cadeias laterais a fim de obter, quando este (co)polímero é dissolvido em água, um alto estado de emaranhamento levando a viscosidades muitos altas em gradientes baixos.
[00139] O (co)polímero pode adicionalmente ser estruturado ou reticulado:
- por pelo menos um agente de estrutura, que pode ser escolhido dentre o grupo compreendendo monômeros polietilênicos insaturados (tendo pelo menos duas funções insaturadas), tal como, por exemplo, funções vinila, alila, arrlicas e epóxi e, por exemplo, menção pode ser feita de metileno-bisacrilamida (MBA), trialilamina, cloreto de tetralilamônio, 1,2-dihidroxietileno bis-(N-acrilamida), e/ou por macroiniciadores tais como poliperóxidos, poliazoicos e poliagentes de transferência tais como (co)polímeros de polimercaptano, e polióis, e/ou por polissacarídeos funcionalizados.
[00140] A quantidade de agente de ramificação/reticulação na mistura de monômero é vantajosamente menor do que 4% em peso em relação ao teor de monômero, com mais vantagem menos do que 1%, e ainda com mais vantagem menor do que 0,5%. De acordo com uma modalidade específica, ela pode ser pelo menos igual a 0,00001% em peso em relação ao teor de monômero.
[00141] De acordo com uma modalidade específica, o (co)polímero pode compreender pelo menos um grupo LCST.
[00142] De acordo com o conhecimento geral dos versados na técnica,
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25/40 um grupo LCST corresponde a uma grupo cuja solubilidade em água para uma determinada concentração é modificada entre uma certa temperatura e como uma função da salinidade. Este é um grupo tendo uma temperatura de transição de aquecimento definindo sua falta de afinidade com o meio solvente. A falta de afinidade com o solvente resulta em opacificação ou perda de transparência, que pode ser devido à precipitação, agregação, gelificação, ou viscosificação do meio. A temperatura mínima de transição é conhecida como “LCST” (Temperatura Crítica Inferior da Solução). Para cada concentração do grupo LCST, uma temperatura de transição de aquecimento é observada. Ela é maior do que o LCST, que é o ponto mínimo na curva. Abaixo desta temperatura, o polímero é solúvel em água; acima desta temperatura, o polímero perde sua solubilidade em água.
[00143] De acordo com uma modalidade específica, o (co)polímero pode compreender pelo menos um grupo UCST.
[00144] De acordo com o conhecimento geral dos versados na técnica, um grupo UCST corresponde a um grupo cuja solubilidade em água para uma determinada concentração é modificada entre uma certa temperatura e como função da salinidade. Este é um grupo tendo uma temperatura de transição de resfriamento definindo sua falta de afinidade com o meio solvente. A falta de afinidade com o solvente resulta em opacificação ou perda de transparência, que pode ser devido à precipitação, agregação, gelificação, ou viscosificação do meio. A temperatura máxima de transição é conhecida como “UCST” (Temperatura Crítica Superior da Solução). Para cada concentração do grupo UCST, uma temperatura de transição em resfriamento é observada. Ela é inferior a UCST, que é o ponto máximo na curva. Acima desta temperatura, o (co)polímero é solúvel em água; abaixo desta temperatura, o (co)polímero perde sua solubilidade em água.
[00145] De acordo com a invenção, o (co)polímero tem vantajosamente um peso molecular elevado. “Peso molecular elevado” denota
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26/ 40 pesos moleculares de pelo menos 1 milhão g/mol, preferivelmente entre 2 e 40 milhões g/mol, mais preferivelmente entre 5 e 30 milhões g/mol. Peso molecular é entendido como peso molecular médio em peso.
[00146] De acordo com uma modalidade da invenção, o copolímero pode ser obtido por (co)polimerização de pelo menos um monômero solúvel em água e pelo menos um monômero da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico e/ou de um de seus sais.
[00147] De modo geral, salvo indicado em contrário, “ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico na forma cristalina hidratada” denota a forma ácida e/ou forma salificada. O mesmo se aplica aos monômeros aniônicos mencionados na descrição da invenção, que podem denotar as formas ácidas e/ou salificadas como, por exemplo, para ácido acrílico.
[00148] A forma salina é vantajosamente obtida a partir de um composto escolhido entre um hidróxido de metal alcalino ou alcalinoterroso, um óxido de metal alcalino ou alcalino terroso, amônia, uma amina tendo a seguinte fórmula NR1R2R3 (Ri, R2 e R3 sendo vantajosamente grupos hidrocarboneto, em particular grupos alquila) ou um carbonato de metal alcalino ou alcalinoterroso. Um metal alcalino preferido é sódio.
[00149] A forma ácida de um monômero pode ser salificada antes e/ou durante e/ou após a (co)polimerização do monômero ou monômeros.
[00150] O (co)polímero da invenção é preferivelmente solúvel em água.
[00151] Vantajosamente, o (co)polímero tem um peso molecular de entre 5000 e 40.000.000 g/mol, preferivelmente entre 1.250.000 e 35.000.000 e ainda mais preferivelmente entre 2.750.000 e 30.000.000 g/mol em peso.
[00152] O peso molecular é determinado pela viscosidade intrínseca do (co)polímero. A viscosidade intrínseca pode ser medida por métodos conhecidos pelos versados na técnica e pode ser calculada a partir de valores inferiores de viscosidade para diferentes concentrações de (co)polímero por
Petição 870190108546, de 25/10/2019, pág. 32/63 /40 um método gráfico consistindo em registrar os valores inferiores de viscosidade (eixo y) sobre a concentração (eixo x) e extrapolar a curva para concentração zero. O valor de viscosidade intrínseca é registrado no eixo y ou usando o método dos mínimos quadrados. O peso molecular pode ser então determinado pela equação de Mark-Houwink:
[η] = K M° [η] representa a viscosidade intrínseca do (co)polímero determinada pelo método para medição de viscosidade em solução.
K representa uma constante empírica. M representa o peso molecular do (co)polímero. α representa o coeficiente de Mark-Houwink.
K e α dependem do sistema de (co)polímero-solvente específico.
[00153] Outra característica da invenção refere-se ao uso de (co)polímeros feitos a partir da forma cristalina hidratada de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico ou pelo menos um de seus sais. Nestes (co)polímeros, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico pode ser parcialmente neutralizado antes, durante, ou após a (co)polimerização de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico. Mais precisamente, a invenção refere-se ao uso destes (co)polímeros na indústria de petróleo e gás, fraturamento hidráulico, papel, tratamento de água, construção, mineração, cosméticos, têxtil, ou detergente. Preferivelmente, os (co)polímeros são usados no campo de recuperação melhorada de petróleo e gás.
[00154] A invenção e os benefícios que surgem da mesma serão mais claros quando da leitura das figuras e exemplos, dados para ilustrar a invenção e não para limitar a mesma de modo algum.
DESCRIÇÃO DE FIGURAS [00155] Figura 1 ilustra o espectro RMN de prótons dos cristais de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico obtidos de acordo com
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28/40 exemplos 1 e 2.
[00156] Figura 2 ilustra o diagrama de difração de raios X dos cristais obtidos de acordo com exemplo 1.
[00157] Figura 3 ilustra o diagrama de difração de raios X dos cristais obtidos de acordo com exemplo 2.
[00158] Figura 4 ilustra o espectro no infravermelho com transformada de Fourier dos cristais obtidos no exemplo 1.
[00159] Figura 5 ilustra o diagrama de difração de raios X dos cristais obtidos de acordo com exemplo 2.
[00160] Figura 6 ilustra o termograma dos cristais obtidos de acordo com exemplo 1.
[00161] Figura 7 ilustra o termograma dos cristais obtidos de acordo com exemplo 2.
[00162] Figura 8 ilustra o gráfico de tamanho de partícula dos cristais obtidos de acordo com exemplo 1.
[00163] Figura 9 ilustra o gráfico de tamanho de partícula dos cristais obtidos de acordo com exemplo 2.
[00164] Figura 10 corresponde à observação no microscópio óptico dos cristais obtidos de acordo com exemplo 1.
[00165] Figura 11 corresponde à observação no microscópio óptico dos cristais obtidos de acordo com exemplo 2.
[00166] Figura 12 corresponde à observação no microscópio eletrônico de varredura dos cristais obtidos de acordo com exemplo 1.
[00167] Figura 13 corresponde à observação no microscópio eletrônico de varredura dos cristais obtidos de acordo com exemplo 2.
[00168] Figura 14 ilustra a perda de viscosidade como uma função da forma ATBS e teor de ferro para um copolímero.
[00169] Figura 15 ilustra a perda de viscosidade como uma função da forma ATBS em envelhecimento a 90°C para um copolímero.
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29/40 [00170] Figura 16 ilustra a perda de viscosidade como uma função da forma ATBS e teor de ferro para um homopolímero.
EXEMPLOS DE MODALIDADES DA INVENÇÃO
Exemplo 1: Síntese de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico [00171] Em um reator agitado de 2000 ml com camisa, 1522 gramas de acrilonitrila foram adicionados contendo 0,4% de água em peso e 180 gramas de titulação de ácido sulfúrico fumegante a 104% H2SO4 (18% Oleum). A mistura foi agitada por 1 hora e resfriada através da camisa do reator, que manteve a temperatura da mistura sulfonante a -20°C.
[00172] A mistura sulfonante precedente, 97 gramas de isobutileno foram adicionados, a uma taxa de fluxo de 1,6 gramas/minuto.
[00173] A temperatura da mistura foi controlada a 45°C enquanto isobutileno foi adicionado. As partículas de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico se precipitaram na mistura e o teor de sólidos era cerca de 20% em peso. A mistura de reação foi filtrada em um filtro Büchner e seca sob vácuo a 50°C. O sólido obtido era ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico; ele estava presente na forma de um pó branco muito fino.
[00174] A partir das observações feitas com um microscópio óptico (figura 10) e um microscópio eletrônico de varredura (figura 12), os cristais eram em formato de agulha.
Exemplo 2: Formação da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico [00175] Em um reator de 2000 mL com camisa, 500 gramas de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico obtido no exemplo 1 e 460 gramas de ácido sulfúrico a uma concentração de 10% H2SO4 foram adicionados.
[00176] 250 mg de 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-l-oxila foram adicionados à mistura precedente.
[00177] A mistura foi agitada por 10 minutos, a 20°C, para formar
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30/40 suspensão A.
[00178] Suspensão A foi aquecida a uma temperatura de 60°C e mantida nesta temperatura por 20 minutos para formar a solução B.
[00179] Solução B foi resfriada a uma temperatura de 10°C. O tempo de resfriamento entre 60°C e 10°C foi 6 horas. Suspensão C de cristais de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico foi obtida. Suspensão C foi filtrada em um secador com centrífuga vertical Robatel. Um sólido de composição 1 foi obtido, contendo 80% em peso de cristais de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico.
[00180] A partir das observações feitas com um microscópio óptico (figura 11) e microscópio eletrônico de varredura (figura 13), os cristais eram em formato cúbico.
Exemplo 3: Análise RMN de produtos de exemplos 1 e 2 [00181] O sólido de 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico obtido no exemplo 1 e sua forma cristalina hidratada obtida no exemplo 2 foram analisados por ressonância magnética nuclear de prótons (RMN).
[00182] As amostras foram dissolvidas em D2O. A máquina de RMN Bruker tinha uma frequência de 400 MHz, e estava equipada com uma sonda de 5 mm BBO BB-1 H.
[00183] Os dois espectros de prótons (figura 1) eram idênticos e a designação de pico está de acordo com a estrutura molecular de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico.
Exemplo 4: Análise de difração de raios X [00184] O sólidos obtidos nos exemplos 1 e 2 foram previamente triturados para formar pós e foram analisados por difração de raios X em uma faixa angular de 10 a 90°. O equipamento usado foi um difratômetro Rigaku miniflex II equipado com uma fonte de cobre.
[00185] Foi observado que o sólido obtido do exemplo 2 (figura 3) tem um diagrama de difração de raios X 2-teta com os seguintes picos
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31/40 característicos:
10,58°, 11,2°, 12,65°, 13,66°, 16,28°, 18,45°, 20°, 20,4°, 22,5°, 25,5°, 25,88°, 26,47°, 28,52°, 30,28°, 30,8°, 34,09°, 38,19°, 40,69°, 41,82°, 43,74°, 46,04° graus 2-Teta (+/- 0,1°).
Exemplo 5: Medição no infravermelho com transformada de Fourier [00186] Equipamento para medição no infravermelho com transformada de Fourier foi Perkin Elmer Spectrum 100, cuja precisão é 8 cm' i [00187] Os sólidos obtidos nos exemplos 1 e 2 foram peneirados a 100 pm. As partículas restantes na peneira foram secas e colocadas no forno a 60°C por pelo menos 4 horas.
[00188] 10 mg de sólidos foram pesados precisamente e misturados com 500 mg de brometo de potássio (KBr). A mistura foi então compactada em uma prensa hidráulica sob uma pressão de pelo menos 10 bars.
[00189] Foi observado que as seguintes bandas (figura 5) são características da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico:
3280 cm'1, 3126 cm'1, 1657 cm'1, 1595 cm'1, 1453 cm'1, 1395 cm'1, 1307 cm'1, 1205 cm'1, 1164 cm'1, 1113 cm'1, 1041 cm'1, 968 cm'1, 885 cm'1, 815 cm'1, 794 cm'1.
[00190] O espectro no infravermelho do sólido de acordo com exemplo 1 (figura 4) não apresentou os mesmos picos.
Exemplo 6: Calorimetria de varredura diferencial (DSC) [00191] O dispositivo usado era um DSC131 EVO de Setaram.
[00192] Os sólidos obtidos nos exemplos 1 e 2 foram analisados com uma rampa de aquecimento de 10°C/minuto sob um fluxo de nitrogênio. A temperatura inicial era 30°C; o produto foi aquecido a 220°C.
[00193] O termograma dos cristais no exemplo 1 (figura 6) mostrou um efeito térmico a uma temperatura de 191,5°C, que é geralmente
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32/40 considerado coo o ponto de fusão/degradação de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico.
[00194] O termograma dos cristais do exemplo 2 (figura 7) mostraram 3 fenômenos térmicos adicionais visíveis a 70,8; 103,4 e 152,2°C. O pico a 187,4°C está relacionado à degradação da molécula de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico.
[00195] Como uma comparação, o termograma dos cristais do exemplo 1 não apresentaram um pico de degradação a 191,5°C (figura 6).
Exemplo 7: Titulação de ácido-base [00196] Em um béquer de 1000 mL, 500 mL de água desmineralizada e 100 g do obtido do exemplo 1 foram adicionados. Uma barra magnética foi adicionada para permitir a mistura da solução.
[00197] Uma bureta graduada foi cheia com hidróxido de sódio a 30%. [00198] Um medidor de pH foi adicionado para permitir monitorar o pH durante a adição de hidróxido de sódio.
[00199] Inicialmente o pH da solução aquosa era menor do que 1. Hidróxido de sódio foi adicionado até um que pH de 7 foi obtido.
[00200] 64 g de hidróxido de sódio a 30% foram adicionados.
[00201] A massa molar de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico era 207 g/mol. O cálculo do ponto de equivalência mostrou que o sólido obtido no exemplo 1 continha 99% em peso de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico (titulação da função ácida).
[00202] O sólido obtido no exemplo 2 foi titulado usando o mesmo protocolo. 59 g de hidróxido de sódio foram adicionados a 100 g do sólido obtido do exemplo 2. O cálculo do ponto de equivalência mostrou que o sólido obtido no exemplo 2 continha 92% em peso de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico.
[00203] Os 8% restantes eram água. Esta razão em massa de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico/HiO (92/8) correspondeu a uma razão
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33/40 molar de 1:1.
[00204] O sólido obtido no exemplo 2 era, portanto, uma forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico.
Exemplo 8: Medição da energia de ignição mínima (MIE) [00205] Energia de ignição mínima foi medida de acordo com o padrão NFEN 13821.
[00206] O explosímetro era um tubo vertical Hartmann. O sistema de dispersão de pós era um sistema tipo fungo.
[00207] A indução total era menor do que 25 microhenry. A voltagem de descarga estava compreendida entre 5 kV e 15 kV. Os eletrodos eram feitos de bronze e espaçados pelo menos 6 mm um do outro.
[00208] Diferentes energias e massa dispersa foram testadas e resumidas nas tabelas seguintes.
[00209] Nota-se, claramente, que a forma cristalina hidratada apresenta um risco de explosão substancialmente menor do que a forma em formato de agulha obtida no exemplo 1.__________________________________________
Energia (mJ) Massa de sólidos dispersos (g) Número de dispersões Ignição? Sim (S) Não (N) Chama Pressão
1000 0,5 2 s Pequena Pequena
500 0,5 3 s Média Média
300 0,5 3 s Média Média
100 0,5 20 N
200 0,5 20 N
200 1 20 N
200 2 20 N
200 3 7 s Média Pequena
100 3 20 N
100 5 20 N
100 7 20 N
100 10 20 N
100 1 20 N
100 2 20 N
Ta Dela 1: Determinação da MIE de sólidos do exemplo 1
Energia (mJ) Massa de sólidos dispersos (g) Número de dispersões Ignição? Sim (Y) Não (N) Chama Pressão
1000 0,5 20 N
1000 1 20 N
1000 2 20 N
1000 3 20 N
1000 5 20 N
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34/40
1000 7 20 N
1000 10 20 N
1000 15 13 s Pequena Média
500 15 20 N
500 20 20 N
500 10 20 N
500 7 20 N
500 5 20 N
500 3 20 N
500 2 20 N
500 1 20 N
500 0,5 20 N
Tabela 2: Determinação MIE dos sólidos do exemplo 2
Exemplo 9: Medição de tamanho de partícula [00210] Os sólidos obtidos nos exemplos 1 e 2 foram analisados por difração a laser para determinar sua distribuição de tamanho de partícula.
[00211] O equipamento usado foi um Cilas 1190.
[00212] Para os cristais no exemplo 1, o valor dso era cerca de 40 pm e 90% das partículas eram menores do que 200 pm (figura 8).
[00213] Para os cristais no exemplo 2, o valor dso era cerca de 600 pm e 90% das partículas eram menores do que 1500 pm (figura 9). Os cristais continham menos do que 10% de partículas menores do que 300 pm.
Exemplo 10: Medição de área de superfície específica [00214] Os sólidos obtidos nos exemplos 1 e 2 foram desgaseificados a temperatura ambiente por 24 horas.
[00215] O dispositivo para medição da área de superfície específica por sorptometria era um dispositivo TriStar II Micromeritics acoplado com um
Micromeritics Smart VacPrep. A temperatura de medição foi -196°C.
Origem do ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico Área de superfície específica (m2/g)
Exemplo 1 (contraexemplo) 1,32 +/- 0,14
Exemplo 2 (invenção) 0,06 +/- 0,01
Tabela 3: Área de superfície específica de ácidos 2-acrilamido-2metilpropano sulfônicos
Exemplo 11: Protocolo de preparação para o sal de sódio da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico [00216] Em um reator de 2000 mL com camisa equipado com um
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35/40 condensador, um medidor de pH e um agitador, 500 gramas da forma cristalina hidratada de ácido acrilamido-2-metilpropano sulfônico de exemplo 2 e 770 gramas de água foram adicionados. A mistura tinha um pH de menor do que 1.
[00217] Uma solução de concentração de 50% em peso de hidróxido de sódio foi preparada em um funil de gotejamento. A solução cáustica foi adicionada à mistura de reação por 120 minutos. A temperatura foi controlada para ser menor do que 30°C.
[00218] Durante a adição de hidróxido de sódio, o pH permaneceu abaixo de 5.
[00219] 175 gramas de uma solução de hidróxido de sódio a uma concentração de 50% em peso foram adicionados.
[00220] A mistura obtida era uma solução do sal de sódio de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico a uma concentração de 35% em peso.
Exemplo 12: Preparação de copolímero PI de acrilamida/ácido 2-acrilamido2-metilpropano sulfônico de forma cristalina hidratada (75/25 % em mols) [00221] 549,5 g de água deionizada, 520,5 de acrilamida em solução a
50%, 97,6 g de hidróxido de sódio em solução a 50%, 16,2 g de ureia e 316,2 g de cristais de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico obtidos no Exemplo 2g são adicionados a um béquer de 2000 ml.
[00222] A solução assim obtida é resfriada entre 0 e 5°C e transferida para um reator de polimerização adiabático, borbulhamento de nitrogênio é realizado por 30 minutos para remover qualquer traço de oxigênio dissolvido. [00223] Então, são adicionados no reator:
• 0,75 g de 2,2'-azobisisobutironitrila, • 1,5 ml de uma solução contendo 5 g/1 de 2,2'-azobis [2-(2imidazolin-2-il) propano di-hidrocloreto], • 1,5 ml de uma solução contendo 3 g/1 de hipofosfito de sódio,
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36/40 • 2,25 ml de uma solução contendo 1 g/1 de hidroperóxido de terc-butila, • 2,25 ml de uma solução dei g/1 de sulfato de amônio e ferro (II) hexa-hidratado (sal de Mohr).
[00224] Após alguns minutos a entrada de nitrogênio é fechada e o reator é fechado. A reação de polimerização acontece por 1 a 5 horas até que uma temperatura pico é alcançado. O gel do tipo borracha obtida é picado em partículas com um tamanho de entre 1 e 6 mm.
[00225] O gel é, então, seco e moído para obter o polímero em forma de pó.
Exemplo 13: Preparação de copolímero P'l de acrilamida/ácido 2-acrilamido2-metilpropanosulfônico que não é a forma cristalina hidratada (75/25 % em mols) [00226] O copolímero é preparado como no Exemplo 12, substituindo a forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico (Exemplo 2) com a forma cristalina não hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico obtida no Exemplo 1.
Exemplo 14: Medição da resistência à degradação química de soluções de copolímeros Pl e P'l de peso molecular equivalente [00227] Testes de resistência à degradação química de polímeros PI e ΡΊ com um peso molecular de 9 milhões foram realizados sob condições aeróbicas na presença de diferentes concentrações de ferro (II) (2, 5, 10 e 20 ppm) em uma salmoura composta de água, 37000 ppm NaCl, 5000 ppm NazSCU e 200 ppm NaHCOs. Estes testes foram realizados em um polímero preparado a partir da forma não cristalina de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico ou de pelo menos um de seus sais (ΡΊ) e em um polímero preparado a partir da forma cristalina de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico ou pelo menos um de seus sais (Pl). Ambos os polímeros têm a mesma composição química. Os resultados obtidas após 24
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37/40 horas de colocação em contato da solução com o contaminante são mostrados na figura 14.
[00228] E possível observar que, para cada concentração de ferro (II), o polímero PI perde menos viscosidade do que o polímero ΡΊ equivalente. Exemplo 15: Medição de resistência à degradação térmica de soluções de polímeros de peso molecular equivalente [00229] Testes de resistência para degradação térmica de polímeros PI e ΡΊ com um peso molecular de 9 milhões foram realizados de modo anaeróbico a uma concentração ativa de 2000 ppm em uma salmoura composta de água, 30000 ppm de NaCl e 3000 ppm de CaC12,2H2O. Estes testes foram realizados em um polímero feito a partir da forma não cristalina de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico ou pelo menos um de seus sais (ΡΊ) e em um polímero feito a partir da forma cristalina de ácido 2acrilamido-2-metilpropanosulfônico ou pelo menos um de seus sais (Pl). Ambos os polímeros têm a mesma composição química. As soluções de polímero foram envelhecidas por 6 meses a 90°C. Os resultados obtidos são mostrados na figura 15 em termos de perda de viscosidade. E possível observar que o polímero Pl perde menos viscosidade do que o polímero ΡΊ equivalente.
Exemplo 16: Preparação de homopolímeros P2 a partir da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico [00230] 390,5 g de água deionizada, 262 g de solução de hidróxido de sódio a 50% e 847,5 g de cristais de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico obtidos no Exemplo 2 são adicionados a um béquer de 2000 ml.
[00231] A solução assim obtida é resfriada entre 5 e 10°C e transferida para um reator de polimerização adiabático, um borbulhamento de nitrogênio é realizado por 30 minutos para remover qualquer traço de oxigênio dissolvido.
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38/40 [00232] Então, são adicionados no reator:
• 0,45 g de 2,2'-azobisisobutironitrila, • 1,5 ml de uma solução contendo 2,5 g/1 de 2,2'-azobis [2- (2imidazolin-2-il) propano di-hidrocloreto], • 1,5 ml de uma solução de 1 g/1 de hipofosfito de sódio, • 1,5 ml de uma solução contendo 1 g/1 de hidroperóxido de terc-butila, • 1,5 ml de uma solução de 1 g/1 de sulfato de amônio e ferro (II) hexa-hidratado (sal de Mohr).
[00233] Após alguns minutos a entrada de nitrogênio é fechada e o reator é fechado. A reação de polimerização acontece por 2 a 5 horas até que uma temperatura pico é alcançada. O gel do tipo borracha obtido é picado e seco para obter um pó grosseiro que é triturado e peneirado para obter o polímero em forma de pó.
Exemplo 17: Preparação de homopolímeros P'2 a partir de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico que não é a forma cristalina hidratada [00234] Os polímeros são preparados como no Exemplo 16, substituindo a forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico com ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico sintetizado no exemplo 1 que não é a forma cristalina hidratada.
Exemplo 18: Medição de resistência à degradação química de soluções de polímeros P2 e P'2 [00235] Testes de resistência à degradação química de polímeros P2 e P'2 com um peso molecular de 5,3 milhões de Da foram realizados sob condições aeróbicas na presença de várias concentrações de ferro (II) (2, 5, 10 e 20 ppm) em salmoura composta de água, 37000 ppm NaCl, 5000 ppm de NazSCU e 200 ppm de NaHCOs. Estes testes foram realizados em um polímero preparado a partir da forma não cristalina de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico ou de pelo menos um de seus sais (P'2) e em um
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39/40 polímero preparado a partir da forma cristalina de ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico ou pelo menos um de seus sais (P2). Ambos os polímeros têm a mesma composição química. Os resultados obtidos após 24 horas de colocação em contato da solução de polímero com o contaminante são mostrados na figura 16.
[00236] E possível observar que para cada concentração de ferro (II), o polímero P2 perde menos viscosidade do que o polímero equivalente P'2.
Exemplo 19: Preparação de copolimero pós-hidrolisado P3 de acrilamida/ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico de forma cristalina hidratada (75/25 % em mols) [00237] Em um béquer de 2000 ml são adicionados 761,9 g de água deionizada, 574,2 g de acrilamida em solução a 50%, 35,9 g de solução de hidróxido de sódio a 50%, 11,7 g de ureia e 116,3 g cristais de ácido 2acrilamido-2-metilpropanosulfônico obtidos no Exemplo 2.
[00238] A solução assim obtida é resfriada entre 0 e 5°C e transferida para um reator de polimerização adiabático, borbulhamento de nitrogênio é realizado por 30 minutos para remover qualquer traço de oxigênio dissolvido. [00239] Então, são adicionados no reator:
• 0,45 g de 2,2'-azobisisobutironitrila, • 1,5 ml de uma solução contendo 5 g/1 de 2,2'-azobis [2- (2imidazolin-2-il) propano di-hidrocloreto], • 1,5 ml de uma solução de 1 g/1 de hipofosfito de sódio, • 2,25 ml de uma solução contendo 1 g/1 de hidroperóxido de terc-butila, • 3,0 ml de uma solução dei g/1 de sulfato de amônio e ferro (II) hexa-hidratado (sal de Mohr).
[00240] Após alguns minutos a entrada de nitrogênio é fechada e o reator é fechado. A reação de polimerização acontece por 2 a 5 horas até que uma temperatura pico é alcançada. O gel do tipo borracha obtida é picado em
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40/40 partículas com um tamanho de entre 1 e 6 mm.
[00241] 500,0 g de gel previamente picado são então misturados com
18,0 g de solução de hidróxido de sódio a 50%, a mistura é aquecida e mantida a uma temperatura de 90° C. por uma duração de 90 minutos.
[00242] O gel é, então, secado e moído para obter o polímero em forma de pó.
Exemplo 20: Preparação de copolímero P'3 pós-hidrolisado de acrilamida/ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico que não é a forma cristalina hidratada (75/25% em mols) [00243] O copolímero é preparado como no Exemplo 19, substituindo o ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico de forma cristalina hidratada (Exemplo 2) com ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico sintetizado no exemplo 1 que não é a forma cristalina hidratada.

Claims (17)

REIVINDICAÇÕES
1) misturar ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico com uma solução aquosa, vantajosamente durante pelo menos 1 minuto, para formar suspensão A,
1. Forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico, caracterizada pelo fato de ter um padrão de difração de raio X em pó 2-teta compreendendo picos a 10,58°, 11,2°, 12,65°, 13,66°, 16,28°, 18,45°, 20°, 20,4°, 22,5°, 25,5°, 25,88°, 26,47°, 28,52°, 30,28°, 30,8°, 34,09°, 38,19°, 40,69°, 41,82°, 43,74°, 46,04° graus (+/- 0,1°).
2) aquecer suspensão A, vantajosamente a uma temperatura de entre 40 e 150°C, para produzir uma solução B de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico,
2/4
2. Forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ela apresenta um espectro infravermelho de transformada de Fourier compreendendo picos a 3280 cm'1, 3126 cm'1, 1657 cm'1, 1595 cm'1, 1453 cm'1, 1395 cm'1, 1307 cm'1, 1205 cm'1, 1164 cm'1, 1113 cm'1, 1041 cm'1, 968 cm'1, 885 cm'1, 815 cm'1, 794 cm'1 (+/- 8 cm'1).
3/4
3) resfriar solução B, vantajosamente a uma temperatura de entre -40 e 100°C, vantajosamente durante um período de entre 1 e 1200 minutos, para produzir uma suspensão C de cristais,
3. Forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que ela apresenta energia de ignição mínima maior que 400 mJ, preferivelmente maior que 500 mJ.
4/4
30,28°, 30,8°, 34,09°, 38,19°, 40,69°, 41,82°, 43,74°, 46,04° graus 2-teta (+/0,1°).
4) separar sólido/líquido de suspensão C e isolar cristais de suspensão C da etapa 3) na forma de uma composição 1 em que os cristais vantajosamente representam entre 40 e 99% em peso de composição 1.
4. Forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que ela apresenta 4 fenômenos termais com a técnica de calorimetria de varredura diferencial a 70°C, 100°C, 150°C e 190°C (+/-10°C).
5. Forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que ela tem uma razão molar de água/ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico de 1.
6. Método de fabricação da forma cristalina hidratada de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos as seguintes etapas sucessivas:
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7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que na etapa 1) a razão em peso entre ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico e a solução aquosa está entre 0,1:1 e 5:1, preferivelmente entre 0,2:1 e 3:1.
8. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a solução aquosa da etapa 1) compreende pelo menos 80% em peso e até 20% em peso de solvente orgânico 1.
9. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a solução aquosa da etapa 1) compreende pelo menos 80% em peso e até 20% em peso de ácido inorgânico.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que durante etapa 2), suspensão A obtida na etapa 1) é aquecida a uma temperatura de entre 50 e 120°C, para produzir solução B.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que durante etapa 3), suspensão B obtida na etapa 2) é resfriada a uma temperatura de entre -20 e 50°C.
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12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 all, caracterizado pelo fato de que etapa 4) é conduzida a uma temperatura de entre -40 e 100°C, preferivelmente entre -20 a 50°C.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 12, caracterizado pelo fato de que após a etapa 4) os cristais de ácido 2acrilamido-2-metilpropano sulfônico não são secados.
14. Método de preparação de uma solução aquosa A de um sal de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:
a) preparar uma solução aquosa X de ácido 2-acrilamido-2metilpropano sulfônico, preferivelmente tendo uma concentração entre 1 e 700 g/L,
b) colocar em contato e misturar a solução aquosa X com um composto Y escolhido dentre um hidróxido de metal alcalino ou alcalinoterroso, um óxido de metal alcalino ou alcalinoterroso, amônia, uma amina tendo a seguinte fórmula NR1R2R3 ou um carbonato de metal alcalino ou alcalinoterroso.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a razão molar entre ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico e composto Y está entre 1:0,1 e 1:1,1, preferivelmente entre 1:0,5 e 1:1,05.
16. (Co)polímero, caracterizado pelo fato de ser obtido a partir de pelo menos ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico, em sua forma ácida e/ou salificada, pelo menos uma porção do ácido 2-acrilamido-2metilpropanosulfônico estando em forma cristalina hidratada e tendo um padrão de difração de raio X em pó incluindo picos a 10,58°, 11,2°, 12,65°, 13,66°, 16,28° , 18,45°, 20°, 20,4°, 22,5°, 25,5°, 25,88°, 26,47°, 28,52°,
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17. (Co)polímero de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o (co)polímero é obtido, em adição, a partir de pelo menos um monômero não iônico e/ou pelo menos um monômero catiônico e/ou um monômero zwitteriônico e/ou pelo menos um monômero aniônico distinto do ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfônico estando em forma cristalina hidratada.
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