DE3782236T2

DE3782236T2 - Organophile polyphenolsaeure-anlagerungsverbindungen.

Info

Publication number: DE3782236T2
Application number: DE8787905059T
Authority: DE
Inventors: C Cowan; M Granquist; F House
Original assignee: Venture Chemicals Inc
Current assignee: Venture Chemicals Inc
Priority date: 1986-07-21
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2007-07-14
Also published as: DE3782236D1; US4737295A; EP0274523B1; US4956104A; WO1988000584A1; US4863980A; NO170223B; NO881197L; US4960740A; NO881197D0; NO170223C; EP0274523A1; US4843048A; US4853465A; CA1285746C; EP0274523A4

Description

Die Erfindung betrifft organophile Derivate von komplexen phenolischen Verbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung in gut wirkenden Fluiden auf Ölbasis.
Beim Bohren von Bohrlöchern für Öl und Gas durch die Rotary-Methode ist es üblich, ein zirkulierendes Fluid zu verwenden, das auf den Boden des Bohrlochs durch ein Bohrgestänge gepumpt wird, wo das Fluid durch Öffnungen in dem Bohrer austritt. Das Fluid steigt zur Oberfläche in dem ringförmigen Raum zwischen dem Bohrgestänge und den Wänden des Bohrloches hoch und an der Oberfläche wird es behandelt, um Abtragungen und ähnliches zu entfernen, um es zur Zirkulation in das Bohrgestänge vorzubereiten. Die Zirkulation ist im wesentlichen kontinuierlich, während das Bohrgestänge rotiert.
Die vorliegende Erfindung betrifft Bohrfluide auf Ölbasis oder Schlämme auf Ölbasis, die Wasser-in-Öl (invert) Emulsionen wie auch Fluide auf Ölbasis umfassen, die nur geringe Mengen oder gar kein emulgiertes Wasser enthalten. Ein wichtiges Merkmal von gut wirkenden Fluiden der beschriebenen Klasse ist ihre Fähigkeit, einer Filtration zu widerstehen. In den meisten Fällen, wenn sie wirklich in Verwendung sind, ob als Bohrfluids, Dichtungsfluide, Fraktions- oder Gesamtfluide, trifft das gut wirkende Fluid bei wirksamem Gleichdruck so auf ein mehr oder weniger permeables Gebilde, wie Sandstein, Sandschiefer und ähnliches, daß das Fluid dazu neigt, in das permeable Gebilde hineingedrückt zu werden. Fehlt einem gut wirkenden Fluid die Fähigkeit, einer Filtration zu widerstehen, werden die festen Teilchen in dem Fluid durch das permeable Gebilde zurückgehalten und es baut sich an seinen Oberflächen ein Filterkuchen oder eine Filteraufschlämmung auf, während die Flüssigkeit des gut wirkenden Fluids als solche in das permeable Gebilde hineinfiltriert wird. Der so gebildete Filterkuchen oder die Filteraufschlämmung ist im allgemeinen sehr unerwünscht. Darüberhinaus ist der Ölverlust an das Gebilde sehr teuer, nicht nur wegen der Kosten des Öles selbst, sondern auch wegen der Kosten, die Eigenschaften und die Zusammensetzung des Fluids beizubehalten.
Verschiedene Additive wurden verwendet oder zur Verwendung als Additive gegen Fluidverlust vorgeschlagen, um diesen Fluidverlust durch Filtration von Schlämmen auf Ölbasis zu verhindern oder zu reduzieren. Einige der für diesen Zweck zuerst verwandten Materialien waren Asphalt und verschiedene modifizierte Asphaltmaterialien. Die folgenden Patente beschreiben verschiedene Amin-Derivate von verschiedenen Polyphenol-Verbindungen zur Verwendung als Additive zur Kontrolle des Fluidverlustes (nachstehend mit FLCA bezeichnet) bei Ölschlämmen: Jordan et al. U.S. Pat. Nr. 3,168,475, Jordan et al. U.S. Pat. Nr. 3.281,458, Beasley et al. U.S. Pat. Nr. 3,379,650, Cowan et al. U.S. Pat. Nr. 3,232,870, Cowan et al. U.S. Pat. Nr. 3,425,953, Andrews et al. U.S. Pat. Nr. 3,494,865, Andrews et al. U.S. Pat. Nr. 3,671,427, Andrews et al. U.S. Pat. Nr. 3,775,447, Kim U.S. Pat. Nr. 3,538,071, Kim U.S. Pat. Nr. 3,671,428, Cowan U.S. Pat. Nr. 4,421,655, Connell et al. 4,501,672, und Frost Europäische Patentanmeldung 049, 484.
Wie in den Beispielen vorgenannter Patente angegeben, ist die Menge der organischen Amin- oder Amid-Verbindungen, die mit den beschriebenen, polymeren phenolischen Verbindungen umgesetzt worden sind, ziemlich hoch, im allgemeinen in der Größenordnung von 75%-100% oder mehr, basierend auf dem Gewicht der polymeren phenolischen Verbindung, obwohl Mengen von 20%-200% als nützlich beschrieben werden. Die meisten dieser FLCA besitzen eine geringe Dispergierfähigkeit in gut wirkenden Fluiden, wenn nicht sorgfältig ausgearbeitete Verfahren angewandt werden, wie Zugabe eines Dispersionsmittels, Erhitzen, Rühren unter starken Scherkräften oder für ausgedehnte Zeiträume, Trocknen unter niedrigen Temperaturbedingungen, Spülen, Herstellen in öligen Flüssigkeiten und ähnliches. Darüberhinaus sind die Amin- und Amid-Verbindungen relativ teuer herzustellen und/oder zu erwerben und so ist die Herstellung dieser FLCA ziemlich teuer.
Wir haben nun gefunden, daß organophile Derivate von polyphenolsäure-Materialien hergestellt werden können, indem die Polyphenolverbindung mit einem Phosphatid, vorzugsweise allgemein erhältlichem Lecithin, umgesetzt wird. Diese Phosphatid/Polyphenolsäure-Verbindung-Additionsprodukte sind organophil, relativ billig herzustellen und somit hervorragende, billige Additive gegen Fluidverlust bei gut wirkenden Fluiden auf Ölbasis.
Das neue FLCA der vorliegenden Erfindung umfaßt ein organophiles Material, das ein phosphatid-Derivat eines Polyphenolsäure- oder polyphenolsäurehaltigen Materials ist.
Die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeigneten polyphenolsäure-Materialien umfassen: Huminsäure, Lignosulfonsäure, Lignine, Phenolsäure-Kondensate, Tannine, die oxidierten, sulfonierten und sulfomethylierten Derivate der vorstehend angegebenen Polyphenolsäure-Verbindungen, Propfpolymere dieser Polyphenolsäure-Verbindungen mit Acrylsäure oder Vorläufern davon und die wasserlöslichen Salze dieser Polyphenolsäure-Verbindungen oder dieser Derivate oder Propfcopolymerisate davon. Die folgenden U.S. Patente beschreiben verschiedene Polyphenolsäure- Verbindungen, die erfindungsgemäß verwendet werden können: U.S. Pat. Nrn. 2,813,826 - oxidierte Huminsäuren, Lignit, 2,831,022 - sulfonierte Tannine, 3,034,982 - sulfomethylierte Huminsäure, Lignit, 3,232,870 - Lignosulfonate, 3,391,173 - sulfomethylierte Tannine, 3,639,263 - HCN-modifizierte Lignosulfonate, 3,671,428 - oxidierte Lignine, 3,700,728 - sulfonierte Huminsäuren, Lignit und oxidierte Kohlen, 3,726,850 - ozonoxidierte Lignine, 3,956,140 - sulfoniertes Lignit, sulfonierte Phenolsäure-Kondensate und sulfomethylierte Phenolsäure-Kondensate, 3,985,659 - Propfpolymere von Lignosulfonat und Polyacrylat, 4,069,034 - Huminsäuren, 4,088,640 - ozonoxidierte Lignosulfonate, 4,197,777 - oxidierte Lignosulfonate, und 4,374,738 - Pfropfpolymere von Lignosulfonat und einer Acrylsäureverbindung.
EP-A-072445, BW Mud Ltd. Anmelder, beschreibt Pfropfpolymere von Lignit oder Huminsäure mit verschiedenen Acrylaten.
Somit können Huminsäuren, Huminsäure-enthaltendes Material, wie Lignite, Lignine und Tannine, sulfoniert werden, indem diese Materialien in einem basischen wäßrigen Medium mit einem Alkalimetallsulfit oder -bisulfit umgesetzt werden. Huminsäuren, Huminsäure-enthaltende Materialien, wie Lignit, Lignine und Tannine, können sulfomethyliert werden, indem diese Materialien in einem basischen wäßrigen Medium mit Formaldehyd und einem Alkalimetallsulfit oder -bisulfit umgesetzt werden.
Huminsäuren, Huminsäure-enthaltende Materialien, Lignine, Tannine und Lignosulfonate können oxidiert werden, indem diese Materialien mit Sauerstoff oder Ozon in einem basischen wäßrigen Medium umgesetzt werden.
Die bevorzugte Polyphenolsäure-Verbindung ist Huminsäure und die alkalischen Metallsalze davon. Huminsäure ist ein weit verbreitetes Material und liegt in Böden, Torf und Kohle, insbesondere in Lignit oder Braunkohle und ganz besonders in der weichen, als Leonardit bekannten Braunkohle vor. Huminsäuren sind komplexe organische Moleküle, die durch den Abbau organischer Substanz gebildet werden. Ihre exakten Strukturen sind unbekannt und sie sind äußerst variabel. Die vorhandenen, hauptsächlich organischen Reste sind phenolisches und carbonsaueres OH, aliphatisches CH, Carbonyl, konjugiertes Carbonyl oder aromatisches CH&sub2; oder CH&sub3; oder ionisches Carboxyl und möglicherweise anderes. Das durchschnittliche Molekulargewicht der Huminsäuren liegt zwischen 5000 und 50000. Sie haben kein Röntgen- oder Elektronen-Beugungsmuster und sind deshalb vermutlich amorph.
Die Huminsäuren haben eine große Kationenaustauschfähigkeit, die zwischen 200 bis 500 Milliäquivalenten pro 100 g bei pH 7 in Abhängigkeit der Huminquelle variiert. Huminsäuren sind Kolloide. Werden die Kationenaustauschstellen auf dem Huminsäuremolekül in überwiegendem Maße mit etwas anderem als Wasserstoff ausgefüllt, wird das Material Humat genannt. Die Humate von monovalenten anorganischen und Ammoniumionen sind in Wasser löslich, die Humate von multivalenten Kationen dagegen unlöslich.
Der verwendete Ausdruck Huminsäure umfaßt alle von Humin stammenden kolloidalen Säuren, einschließlich Huminsäure, Ulminsäure und Fulvosäure. Huminsäure ist in Alkali löslich, nicht jedoch in Säure, Methylethylketon und Methylalkohol.
Ulminsäure ist in Alkali und Methylethylketon löslich, nicht jedoch in Methylalkohol. Fulvosäure ist in Alkali, Methylethylketon und Methylalkohol löslich. Der Ausdruck Huminsäure umfaßt auch Huminsäuren, die ferner oxidiert worden sind, um ihren Carboxylgehalt zu vergrößern. Vgl. beispielsweise "Chemistry of Brown Coals. IV. Action of Oxygen in Presence of Alkali", R.A. Durie und S. Sternhill, Australian Journal of Applied Science, 9, Nr. 4 (1958), 369.
Während Huminsäure in Böden und Torf vorliegt und aus diesen beispielsweise mit verdünntem wäßrigen Alkali extrahiert werden kann, ist es bevorzugt, Huminsäure für die Zwecke der vorliegenden Erfindung in Form von Lignit mit hoher alkalischer Löslichkeit zu erhalten, dessen zahlreiche Fundstellen über die Erde verbreitet sind, einschließlich insbesondere den U.S.A., beispielsweise in North Dakota, Montana, Texas, New Mexico und Kalifornien. Obwohl wir keine Beschränkung darin sehen, bevorzugen wir eine Huminsäure-Quelle mit einer Löslichkeit in verdünntem wäßrigen Natriumhydroxid von mindestens 50 Trockengew.-%, da dies einen vernünftigen Kompromiß zwischen Kosten und Wirksamkeit in dem Endprodukt darstellt.
Das organophile Phosphatid, das sich zur Durchführung der Erfindung eignet, sind ein oder mehr Phosphatide der gefundenen Formel
R&sub1;-CO-O-CH&sub2;-CH(R&sub2;)-CH&sub2;-Q (I)
worin R&sub1; ein aliphatischer Rest mit 8 bis 29 C-Atomen ist, R&sub2; aus der Gruppe von H, OH, R&sub1;COO und OP(O) (O&supmin;zMa+)OZ ausgewählt ist, Q aus der Gruppe von R&sub1;COO und OP(O)(O&supmin;zMa+)OZ ausgewählt ist, Z aus der Gruppe von xMa+, C&sub6;H&sub6;(OH)&sub5; und CH&sub2; -CH(Y)-N(R&sub3;) (R&sub4;) (R&sub5;)y(Ab-)v ausgewählt ist, Y aus der Gruppe von H und COO(wMa+) ausgewählt ist, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; unabhängig davon aus der Gruppe von H, aliphatischen Resten mit 1 bis 30 C-Atomen und R&sub6;CO ausgewählt sind, R&sub6; ein aliphatischer Rest mit 1 bis 29 C-Atomen ist, M ein aus der Gruppe von H, einem Alkalimetall, einem Erdalkalimetall, Ammonium und Gemischen davon ausgewähltes Kation ist, A ein Anion der Valenz b ist, Y 0 oder 1 ist, w, x und z 0 oder 1/a ist, worin a die Valenz von M ist, v 0 oder 1/b ist, und worin Q R&sub1;COO ist, nur wenn R&sub2; OP(O) (O&supmin;zMa+)OZ ist.
Vorzugsweise enthält R&sub1; etwa 15 bis etwa 17 C-Atome, ist R&sub2; aus der Gruppe von R&sub1;COO und OP(O) (O&supmin;zMa+)OZ ausgewählt, und sind R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; unabhängig davon aus der Gruppe von H, CH&sub3; und R&sub1;CO ausgewählt.
Solche Phosphatide liegen in Mengen bis zu etwa 5 Gew.-% in bestimmten rohen Pflanzenölen vor, die hauptsächlich Triglyceride der Formel (I) sind, worin beide, R&sub2; und Q, R&sub1;COO sind, wo R&sub1; ein aliphatischer Rest mit etwa 15 bis etwa 17 C-Atomen ist. Verschiedene, gut im Stand der Technik bekannte Raffinierungsverfahren können verwendet werden, um die verschiedenen einzelnen Phosphatide zu isolieren oder die Phosphatide als Gruppe (Gemisch von Phosphatiden) zu konzentrieren. Somit enthält rohes, allgemein erhältliches Lecithin aus Sojabohnenöl etwa 30 Gew-% bis etwa 50 Gew-% Triglycerid und etwa 50 Gew-% bis etwa 70 Gew-% eines Gemisches von Phosphatiden, hauptsächlich Phosphatidylcholin (α-Form und β-Form), Phosphatidylethanolamin (α-Form und β-Form), N-Acylphosphatidylethanolamin (α-Form und β-Form), Phosphatidylserin (α-Form und β-Form), Phosphatidylinositol (α-Form und β-Form), Phosphatidsäure, geringe Mengen verschiedener anderer Phosphatide oder die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze davon. In der α-Form ist der Phosphatester-Rest OP(O) (O&supmin;zMa+)OZ an dem endständigen Kohlenstoffatom (Q), während in der β-Form der Phosphatester-Rest an dem mittleren Kohlenstoffatom (R&sub2;-Rest) ist.
Somit ist das organophile Phosphatid vorzugsweise ein Gemisch von Phosphatiden der gefundenen Formel
R&sub1;COO-CH&sub2;-CH(R&sub2;)-CH&sub2;-Q (II)
worin R&sub1; ein aliphatischer Rest mit etwa 15 bis etwa 17 C-Atomen ist, R&sub2; c R&sub1;COO + d OP(O) (O&supmin;zMa+)OZ ist, Q d R&sub1;COO + c OP(O) (O&supmin;zMa+)OZ ist, Z aus der Gruppe von xMa+, C&sub6;H&sub6;(OH)&sub5; und CH&sub2;-CH(Y)-N(R&sub3;) (R&sub4;) (R&sub5;)y(Ab-)v ausgewählt ist, Y aus der Gruppe von H und COO(wMa+) ausgewählt ist, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; unabhängig davon aus der Gruppe von H, CH&sub3; und R&sub1;CO ausgewählt sind, M ein aus der Gruppe von H, einem Alkalimetall, einem Erdalkalimetall, Ammonium und Gemischen davon ausgewähltes Kation ist, Y 0 oder 1 ist, A ein Anion der Valenz b ist, w,x und z 0 oder 1/a ist, worin a die Valenz von M ist, v 0 oder 1/b ist c ≥ 0 ist, d ≥ 0 ist und c + d 1 ist.
Solche Phosphatide, worin Z CH&sub2;CH&sub2;N(CH&sub3;)&sub3; ist, werden Phosphatidylcholin (oder Lecithin) genannt; worin Z CH&sub2;CH&sub2;NH&sub3; oder CH&sub2;CH&sub2;NH&sub2; ist, werden Phosphatidylethanolamin (oder Cephalin) genannt; worin Z CH&sub2;CH(COO&supmin;)NH&sub3; oder CH&sub2;CH(COOH)NH&sub2; ist, werden Phosphatidylserin genannt; worin Z CH&sub2;CH&sub2;NH-CO-R&sub1; ist, werden N-Acylphosphatidylethanolamin genannt; worin Z C&sub6;H&sub6;(OH)&sub5; ist, werden Phosphatidylinositol genannt; und worin Z H ist, werden Phosphatidsäure genannt. Die Mengen dieser Phosphatide, die in dem Phosphatid-Gemisch von verschiedenen Pflanzenölen vorliegen, wurden verschiedentlich wie folgt beschrieben: % Phosphatid, basierend auf dem Gewicht aller Phosphatide in Phosphatid Sojabohnenöl Maisöl Baumwollöl Sonnenblumenöl Cholin Ethanolamin Inositol Serin Säure Anderes
Somit enthält ein bevorzugtes Phosphatid-Gemisch, das sich zur Verwendung in dieser Erfindung eignet, 0% bis 52% Phosphatidylcholin, 4% bis 39% Phosphatidylethanolamin, 6% bis 37% Phosphatidylinositol, 0% bis 33% phosphatidylserin, 0% bis 16% Phosphatidsäure und 0% bis 25% verschiedene andere Phosphatide. Das am meisten bevorzugte Phosphatid-Gemisch ist allgemein erhältliches Sojabohnen-Lecithin.
Das in dieser Erfindung verwendbare organophile Modifikationsmittel enthält vorzugsweise 50 Gew-% bis 100 Gew-% organophile Phosphatide und 0 Gew-% bis 50 Gew-% eines Pflanzenöl-Triglycerides. Besonders bevorzugt ist das organophile Modifikationsmittel ein allgemein erhältliches Lecithin, das 30% bis 50% des Pflanzenöls, von dem das Lecithin ankonzentriert ist, 35% bis 70% eines Gemisches von Phosphatiden der gefundenen Formel
R&sub1;-CO-O-CH&sub2;-CH(R&sub2;)-CH&sub2;-Q (III)
worin R&sub1; ein aliphatischer Rest mit etwa 15 bis etwa l7 C-Atomen ist, R&sub2; aus der Gruppe von R&sub1;COO und OP(O)(O&supmin;zMa+)OZ ausgewählt ist, Q aus der Gruppe von R&sub1;COO und OP(O) (O&supmin;zMa+)OZ ausgewählt ist, Z aus der Gruppe von xMa+, C&sub6;H&sub6;(OH)&sub5; und CH&sub2;-CH(Y)-N(R&sub3;) (R&sub4;) (R&sub5;)y(Ab-)v ausgewählt ist, Y aus der Gruppe von H und COO(wMa+) ausgewählt ist, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; unabhängig davon aus der Gruppe von H, CH&sub3; und R&sub1;CO ausgewählt sind, M ein aus der Gruppe von H, einem Alkalimetall, einem Erdalkalimetall, Ammonium und Gemischen davon ausgewähltes Kation ist, A ein Anion der Valenz b ist, Y 0 oder 1 ist, w, x und z 0 oder 1/a sind, worin a die Valenz von M ist, v 0 oder 1/b ist, und Q R&sub1;COO ist, nur wenn R&sub2; OP(O) (O&supmin;zMa+)OZ ist, und 0% bis 18% andere Phosphatide enthält.
Da die Ammonium-enthaltenden Phosphatide in der inneren neutralisierten, zwitterionischen Form (nämlich v = 0, y = 1 und w oder z = 0) vorliegen können, wird angenommen, daß solche Phosphatide mit dem Polyphenolsäure-Material durch Substitution reagieren, weil das erhaltene organophile Polyphenolsäure-Additionsprodukt eine Unlöslichkeit aufweist. Da auch für anorganische Phosphate ein irreversibler Komplex mit Huminsäure aufgezeigt worden ist, kann ein ähnlicher Komplex zwischen dem Lignit und den Phosphatiden gebildet werden. In jedem Fall wird ungeachtet des Mechanismus der Bildung des organophilen Polyphenolsäure-Materials ein phosphatid-Polyphenolsäure- Material-Additionsprodukt gebildet, das ein wirksames Additiv gegen einen Fluidverlust bei gut wirkenden Fluiden auf Ölbasis ist.
Allgemein gesprochen können die organophilen Polyphenolsäure-Materialien der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, indem das Polyphenolsäure-Material in Form der Säure oder Base und das Phosphatid in Form seiner Base oder Säure, entsprechend zusammengebracht werden. Es wird angenommen, daß die basischen Reste und die Säurereste sich unter Salzbildung neutralisieren und der große organophile Teil des Phosphatids und jeglicher organophiler Träger, wie Pflanzenöl-Triglyceride, an der Oberfläche des Polyphenolsäure-Materials adsorbieren, um das organophile Polyphenolsäure-Material auszubilden. Das Polyphenolsäure- Material kann in ein wasserlösliches oder kolloidal dispergierbares Salz durch Umsetzung mit einer geeigneten Base, im allgemeinen mit einem Alkalimetall, Erdalkalimetall oder einer Ammoniumbase, vorzugsweise einer Alkalimetallbase, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und ähnlichem, oder einem basischen Salz, wie einem Alkalimetallborat, -carbonat und ähnlichen, im Stand der Technik bekannten Salze umgewandelt werden. Das Phosphatid ist dann veranlaßt, in Form eines einfachen Salzes vorzuliegen. Somit können die Amin-Reste in dem Phosphatid mit einer Säure, wie Salzsäure, Essigsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure und ähnlichem, umgesetzt werden, um das entsprechende Ammoniumsalz zu erhalten.
Zur Herstellung erfindungsgemäßer fester, partikulärer organophiler Polyphenolsäure-Additionsprodukte sollte im allgemeinen ausreichend Wasser vorliegen, um einen engen Kontakt zwischen dem Phosphatid und dem Polyphenolsäure- Material zu gewährleisten, beispielsweise mindestens 20 Gew.-%, basierend auf der Polyphenolsäure-Verbindung, vorzugsweise 20 Gew-% bis 35 Gew-% auf gleicher Basis. Im allgemeinen ist intensives Mischen für die Umsetzung ausreichend. Geeignete, intensive Mischer, die zum Umgang mit halbfesten Materialien fähig sind, sind Mischmühlen, Extruder, Bandmischer, Littleford Bros.-Mischer, Martin-Mischer und ähnliche Geräte. Ein Wassergehalt, der weniger als 60 Gew.-% des organophilen Polyphenolsäure-Additionsprodukts beträgt, führt im allgemeinen zu einem halbfesten Material. Demnach wird das organophile Polyphenolsäure-Additionsprodukt vorzugsweise auf weniger als 20% Wasser getrocknet und gemahlen, wodurch ein frei-fließendes Pulver erhalten wird. Andererseits führt ein höherer Wassergehalt im allgemeinen zu Aufschlämmungen des organophilen Polyphenolsäure-Additionsprodukts, von dem das Additionsprodukt durch Sprühtrocknung, Filtration und ähnlichen bekannten Verfahren gewonnen werden kann.
In einem bevorzugten Aufschlämmverfahren wird das Polyphenolsäure-Material in heißem Wasser mit einer Alkalimetallbase dispergiert, wodurch eine basische Lösung oder Suspension erhalten wird, das Phosphatid zugesetzt und zumindest ausreichend Säure zugegeben, wodurch die Alkalimetallbase neutralisiert wird.
Die organophilen Polyphenolsäure-Materialien können in Gegenwart einer organischen Flüssigkeit eher als in Gegenwart einer wäßrigen Flüssigkeit hergestellt werden. Somit können die Polyphenolsäure-Verbindung und das Phosphatid zusammen umgesetzt werden, beispielsweise durch Mischen unter starker Scherung bei Temperaturen bis zu dem Siedepunkt des Gemisches in verschiedenen organischen Flüssigkeiten, beispielsweise Erdölen oder gereinigten Fraktionen davon, im allgemeinen Paraffin-, aromatischen und naphthenischen Kohlenwasserstoffen verschiedener Molekulargewichte oder Gemischen davon. In diesem Verfahren kann das Phosphatid veranlaßt sein, in einer Menge vorzuliegen, die größer ist als jene, die zur Ausbildung des organophilen Polyphenolsäure-Additionsprodukts benötigt wird. Somit wird ein Gemisch aus dem organophilen Polyphenolsäure-Additionsprodukt und dem Phosphatid in der organischen Flüssigkeit erhalten. Ein solches Gemisch kann als Kombinationsadditiv in Bohrfluiden auf Ölbasis verwendet werden, um den Fluidverlust zu vermindern und die Tendenz von inerten Feststoffen, in dem Bohrfluid Wasser aufzunehmen, zu vermindern.
Die minimale Menge des mit dem Polyphenolsäure-Material umgesetzten Phosphatids muß nur ausreichend sein, um das Polyphenolsäure-Material organophil zu machen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird das Polyphenolsäure-Material als organophil bezeichnet, wenn es nach Mischung mit einem Gemisch aus Wasser und einer unlöslichen organischen Flüssigkeit durch die organische Flüssigkeit benetzt wird. Im allgemeinen wird in Abhängigkeit des einzelnen Polyphenolsäure-Materials und seines Herstellungsverfahrens die minimale Phosphatidmenge 2,5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des Polyphenolsäure-enthaltenden Materials, betragen. Die maximale Menge des mit dem Polyphenolsäure-Material umgesetzten Phosphatids ist durch das Herstellungsverfahren und die Eigenschaften des Polyphenolsäure-Materials begrenzt, da Phosphatid-Konzentrationen höher als zur Umsetzung durch Ladungsneutralisation und Oberflächenabsorption benötigt, zu verstärkten organophilen Eigenschaften führen. Somit wird bei Verwendung eines halbfesten, vorstehend angegebenen Verfahrens unter starker Scherung die maximale Menge von Phosphatid, das veranlaßt sein kann, in dem organophilen Polyphenolsäure-Material vorzuliegen, 40 Gew-%, basierend auf dem Gewicht des Polyphenolsäure-Materials, betragen. Phosphatidmengen im wesentlichen über diesen 40 Gew-% können zu einem klebrigen, gummiarten Feststoff führen, der nicht leicht handhabbar ist. Bei Verwendung eines Aufschlämmtyp- Verfahrens wird die maximale Phosphatidmenge im Bereich von 50 Gew-% bis 100 Gew-%, basierend auf dem Gewicht des Polyphenolsäure-haltigen Materials, betragen, abhängig von dem einzelnen Polyphenolsäure-Material und seiner Reinheit.
Bei Verwendung eines allgemein erhältlichen Lecithins als Phosphatid, das 30 Gew-% bis 50 Gew-% des Pflanzenöls, aus dem das Phosphatid erhalten wird, enthält, wird vorzugsweise 5% bis 150% des allgemein erhältlichen Lecithins, basierend auf dem Gewicht des feuchtigkeitsfreien Polyphenolsäure-haltigen Materials, besonders bevorzugt 10% bis 50%, basierend auf dem Gewicht des feuchtigkeitsfreien Polyphenolsäure-haltigen Materials, verwendet.
Es kann gewünscht sein, die Dispergierfähigkeit oder Löslichkeit des organophilen Polyphenolsäure-Materials in bestimmten öligen Flüssigkeiten zu verbessern, indem ein oder mehr Stickstoff-enthaltende organische Verbindungen eingebracht werden, die zumindest einen Alkyl-, Alkenyloder Acylrest mit 16 bis 30 C-Atomen in einer unverzweigten Kette haben, wie die im Stand der Technik für die Modifikation der Polyphenolsäure-Materialien beschriebenen Amine, Aminsalze, quartären Ammoniumverbindungen, Amide und Amid-Amine (Teilamide). Beispiele solcher Stickstoff-enthaltenden organischen Verbindungen sind:
(i) Fett-Ammonium-Verbindungen mit der gefundenen Formel
R&sub1;R&sub2;R&sub3;R&sub4;N+A-
worin R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; unabhängig voneinander aus der Gruppe von H, aliphatischen Resten mit 1 bis 30 C-Atomen und Benzyl ausgewählt sind, R&sub4; ein aliphatischer Rest mit etwa 16 bis etwa 30 C-Atomen ist, und A&supmin; ein Ladungsausgleichsanion, vorzugsweise ein Halogen, besonders bevorzugt Chlorid ist,
(ii) Fett-Polyamide oder -Amid-Amine, welche die Umsetzungsprodukte einer Fettsäure oder eines Fettsäurederivates mit einem Alkylendiamin oder Polyalkylenpolyamin mit bis zu etwa 9 Amin-Resten sind, und die gefundene Formel
R&sub1;R&sub2;N[(CH&sub2;)n-N(R&sub2;)] x (CH&sub2;)n-NHR&sub2;
haben, worin R&sub1; H, C&sub2;&submin;&sub6;-Hydroxyalkyl oder ein aliphatischer Rest mit 1 bis 30 C-Atomen ist, R&sub2; aus der Gruppe von H und R&sub3;CO ausgewählt ist, R&sub3; ein aliphatischer Rest mit etwa 15 bis etwa 29 C-Atomen ist, n eine ganze Zahl von 2 bis 6, vorzugsweise 2 oder 3 ist, x 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis etwa 7 ist, mit der Maßgabe, daß mindestens ein R&sub2;-Rest R&sub3;CO ist, und
(iii) Gemische davon.
Die bevorzugte Menge der in das organophile Polyphenolsäure-Material der vorliegenden Erfindung eingebauten Stickstoff-enthaltenden organischen Verbindung beträgt 0 Gew-% bis 20 Gew-%, basierend auf dem Gewicht des Polyphenolsäure-Materials, besonders bevorzugt 2 Gew-% bis 15 Gew-%.
Zusätzlich kann es wünschenswert sein, die Dispergierfähigkeit oder Löslichkeit des organophilen Polyphenolsäure-Materials dieser Erfindung in bestimmten öligen Flüssigkeiten zu verbessern, indem eine polyvalente Metallkationen-Verbindung des in Cowan U.S. Patent Nr. 4,421,655 beschriebenen Typs einzubringen. Nicht-limitierende, erläuternde Beispiele von geeigneten polyvalenten Kationen-Verbindungen umfassen Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumchlorid, Calciumacetat, Calciumbromid, Magnesiumchlorid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Magnesiumsulfat, Eisen(III) -Chlorid, Eisen(II)-Sulfat, Zinkchlorid, Zinksulfat, Nickelchlorid, Chromchlorid, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat und ähnliches. Die bevorzugte polyvalente Kationen-Verbindung wird aus der Gruppe von Calciumoxid, Calciumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid und Gemischen davon, besonders bevorzugt aus Calciumhydroxid, ausgewählt.
Die bevorzugte Menge der in das organophile Polyphenolsäure-Material der vorliegenden Erfindung eingebrachten polyvalenten Kationen-Verbindung beträgt 0 Gew-% bis 15 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des feuchtigkeitsfreien organophilen Polyphenolsäure-Materials, besonders bevorzugt 2 Gew-% bis 10 Gew.-%.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dem erfindungsgemäßen organophilen Polyphenolsäure-Material vor seiner Trocknung ein festes Verdünnungsmittel in einer Menge zugegeben, die ausreichend ist, die Gebrauchseigenschaften des Materials zu verbessern. Geeignete, verwendbare Verdünnungsmittel, sind beispielsweise, aber nicht beschränkt hierauf, Tonarten, wie Kaolin, Diatomeerde, Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Bodenpflanzen-Nebenprodukte, wie Bagasse und Baumwolllinters und ähnliches. Das bevorzugte Verdünnungsmittel ist ein hydrophobes, organophiles wasserbenetzbares Fasermaterial, wie in Cowan et al. U.S. Patent Nr. 4,428,843 beschrieben, besonders bevorzugt ist die hydrophobe, organophile wasserbenetzbare Baumwolle, wie in Cowan et al. U.S. Patent Nr. 4,404,107 beschrieben.
Die Menge des festen, dem organophilen Polyphenolsäure- Material zugegebenen Verdünnungsmittels wird im allgemeinen im Bereich von 0 Gew-% bis 35 Gew-% des feuchtigkeitsfreien organophilen Polyphenolsäure-Materials, vorzugsweise im Bereich von 5 Gew-% bis 25 Gew-% liegen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Phosphatide sind auch ausschließlich geeignet, andere kolloidale Materialien organophil zu machen. Somit können verschiedene Tone, wie die quellenden Tonmineralien der Fett-Tongruppe, wie Montmorillonit, Bentonit, Hectorit, Saponit und ähnliche, und nichtquellende Tone, wie Attapulgit und Sepiolit, in organophile Tone umgewandelt werden, die die Eigenschaft zur Dispersion in verschiedenen organischen Flüssigkeiten oder die Fähigkeit, darin dispergiert zu werden, haben. Andererseits können verschiedene hydrophile Polymere, wie anionische oder kationische Derivate von Stärke oder Cellulose, natürliche Polysaccharidgummis und synthetische Polymere durch Umsetzung mit Phosphatiden organophil gemacht werden. Nicht-limitierende Beispiele solcher Klassen von Polymeren sind Carboxymethylcellulose, Cellulosesulfat, Carboxymethylstärke, Xanthangummi, Guargummi, Alginate, Karrageenan, Karayagummi, Johannisbrotgummi und wasserlösliche Polymere mit ein oder mehr ungesättigten Monomeren, die aus der Gruppe von Acrylsäure, Methacrylsäure, Vinylsulfonsäure, Maleinsäure, Vinylverbindungen mit heterozyklischen Stickstoff- enthaltenden Resten, (Meth)Acrylamidoalkylsulfonsäure und den wasserlöslichen Salzen davon ausgewählt werden.
Die erfindungsgemäßen organophilen Polyphenolsäure- Additionsprodukte können als Additive zur Kontrolle eines Fluidverlustes in gut wirkenden Fluiden auf Ölbasis verwendet werden. Sie können in der hergestellten Form verwendet werden, vorzugsweise aber nach Trocknung und Mahlung, wie vorstehend beschrieben. Die FLCA werden leicht in gut wirkenden Fluiden auf Ölbasis gelöst oder dispergiert, indem normales, bei der Herstellung solcher Fluide, beispielsweise bei flüssigen "Sumpf"Pflanzen, oder am Ort der Verwendung des gut wirkenden Fluids verwendbares Rühren eingesetzt wird.
Das Öl, das eine kontinuierliche Phase des gut wirkenden Fluids ausbildet, ist ein Petroleum(mineral)öl und im allgemeinen ist es ein gewöhnliches Dieselöl, obwohl es etwas leichter, wie Kerosin, oder etwas schwerer, wie Heizöl, Weißöle oder Rohöl sein kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt. In einigen Fällen können die einzigen Bestandteile der gut wirkenden Fluide einfach ein Petroleumöl und das FLCA sein. Letzteres kann in einer Menge von 5 kg/m³ bis zu 150 kg/m³ vorliegen. Der günstige Effekt auf den Fluidverlust durch die Verwendung von FLCA kann selbst bei der geringsten Konzentration beobachtet werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das FLCA gut wirkenden Fluiden zugegeben wird, die andere Additive der nachstehend angegebenen Typen enthalten.
Oft enthalten die gut wirkenden Fluide weitere Additive, ein übliches ist Wasser, das oft in einer Menge von 2 Vol-% oder 3 Vol-% bis hin zu einer großen Menge von 40 Vol-% bis 60 Vol-% vorliegt. Es ist wünschenswert und üblich, ein geeignetes Emulgierungsmittel zu verwenden, dieses kann das Calciumsalz einer nicht-teuren Fettsäure, beispielsweise Calciumtallat sein, um das Wasser in dem Öl zu emulgieren. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist jedoch, daß die FLCA hervorragende Emulgierungsmittel für jegliches Wasser sind, was in den gut wirkenden Fluiden vorliegen kann. Es ist wichtig, solches Wasser in Form einer guten, stabilen Wasser-in-Öl-Emulsion zu halten.
Das Vorliegen von Wasser in den gut wirkenden Fluiden dient zur Erhöhung der Dichte des Fluids, da das Wasser schwerer als das verwendete Öl ist und es hilft auch, eine Filtration zu reduzieren. Ebenso senkt es die Kosten des gut wirkenden Fluids, was oft ein wichtiger Punkt ist, wenn große Volumina verwendet werden. Oft werden der wässrigen Phase wasserlösliche Salze, wie Calciumchlorid, zugegeben.
Beschwerungsmittel werden in gut wirkenden Fluiden, wenn nötig, routinemäßig zugegeben, wie Bodenbarit, Calciumcarbonat, Siderit, Eisenoxid, Ilmenit und ähnliches. Suspensionsmittel und Viskositätsmittel, wie organophile Tone, Asphalt, Polymere und ähnliches werden üblicherweise verwendet. Darüberhinaus können die gut wirkenden Fluide verschiedene öllösliche oder -dispergierbare Materialien enthalten, deren Funktion darin besteht, die Feststoffe in dem gut wirkenden Fluid davon abzuhalten, Wasser aufzunehmen.
Dispersionsmittel für organophile Polyphenolsäure- Verbindungen, wie in Beasley et al. U.S. Pat. Nr. 3,379,650 und Cowan et al. U.S. Pat. Nr. 3,425,953 beschrieben, können den gut wirkenden Fluiden zugegeben werden, jedoch werden sie im allgemeinen als Dispersionsmittel nicht benötigt, da die FLCA der vorliegenden Erfindung in gut wirkenden Fluiden sofort löslich oder dispergierbar sind.
Die Zugabe von ein oder mehr Amino-Verbindungen zu dem gut wirkenden Fluid kann vorteilhafterweise die thermische Stabilität und die Emulsionsstabilität des gut wirkenden Fluids verstärken.
Die folgenden nicht-limitierenden Beispiele erläutern die Ergebnisse und die erzielbaren Vorteile bei Verwendung der erfindungsgemäßen FLCA in gut wirkenden Fluiden wie auch das bevorzugte Verfahren zur Herstellung der FLCA. In den Beispielen bedeuten die Prozentangaben Gew.-%-Angaben, wenn nichts anderes angegeben ist. Alle Daten wurden erhalten, indem die vom American Petroleum Institute empfohlenen Testverfahren, wie in API RP 13B angegeben, durchgeführt wurden.

BEISPIEL 1

1000 Teile North Dakota Lignit, das 10% Feuchtigkeit und 75% feuchtigkeitsfreie Huminsäure enthielt, wurden 15 min in einem Littleford-Mischer mit einer wäßrigen Lösung aus 250 Teilen Wasser und 40 Teilen konzentrierter Schwefelsäure gemischt. Danach wurden 50 Teile von allgemein erhältlichem Sojabohnen-Lecithin (CSL) langsam zugegeben und 15 min gemischt. Eine 100 Teile-Probe, #1A, wurde entnommen und getrennt mit 6,0 Teilen hydriertem Kalk eng vermischt. 46 Teile CSL wurden dann dem Littleford-Mischer zugegeben und zusätzlich 15 min gemischt. Eine 100 Teile-Probe, #1B, wurde entnommen und getrennt mit 5,8 Teilen hydriertem Kalk eng vermischt. 44 Teile CSL wurden dem Littleford-Mischer zugegeben und weitere 15 min gemischt. Eine 100 Teile-Probe, #1C, wurde entfernt und getrennt mit 5,6 Teilen hydriertem Kalk eng vermischt. 41 Teile CSL wurden dann dem Littleford-Mischer zugegeben und weitere 15 min gemischt. Danach wurden 63 Teile von hydriertem Kalk dem Littleford-Mischer zugegeben und weitere 10 min gemischt, Probe #1D. Somit enthielten alle Proben 9,0% hydrierten Kalk, basierend auf dem Gewicht des feuchtigkeitsfreien Lignits. Die Proben enthielten die folgenden Konzentrationen von CSL, basierend auf dem Gewicht des feuchtigkeitsfreien Lignits: #1A - 5,55%, #1B - 13,8%, #1C - 19,6%, und #1D - 25,4%. Alle Proben wurden auf einem etwa 10% Feuchtigkeitsgehalt in einem Druckluftofen getrocknet und dann gemahlen.
Proben #1A - 1D wurden auf ihre Fähigkeit getestet, den Fluidverlust von Mentor 28 Mineralöl zu vermindern, in dem das Öl mit 31,6 kg/m³ der Probe 10 min mit einem Multimischer gemischt wurde. Der nach 30 min Filtration bei Raumtemperatur erhaltene API-Fluidverlust betrug: #1A - 44 cm³, #1B - 5,0 cm³, #1C - 1,5 cm³, #1D - 1,5 cm³.
Die Proben #1A - #1D wurden bei einer Konzentration von 28,5 kg/m³ auf ihre Wirkung auf die Eigenschaften eines Invertölemulsions-Bohrfluids mit einem Öl/Wasser-Verhältnis von 80/20, in dem das Öl MENTOR 28 Mineralöl war, getestet. Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 1 angegeben.
Die Daten zeigen, daß die durch allgemein erhältliches Sojabohnen-Lecithin modifizierten Lignitproben den Hochtemperatur-Fluidverlust dieses Bohrfluids auf Ölbasis wirksam verringerten, ohne dabei andere Eigenschaften dieses Bohrfluids nachteilig zu beeinflussen. Tabelle 1 Probe Nichts Ausgangseigenschaften Sichtbare Viskosität, cp. Fließgrenze kg/m³ 10-sec-Gel-Stärke, kg/m² 5-min-Gel-Stärke, kg/m² Emulsionsstabilität, v. Nach 16 h Rollen bei 350ºF HT-HP Fluidverlust bei 300ºF, cm³

BEISPIEL 2

1000 Teile North Dakota Lignit, das 10% Feuchtigkeit und 75% feuchtigkeitsfreie Huminsäure enthielt, wurden 15 min in einem Littleford-Mischer mit einer wäßrigen Lösung aus 250 Teilen Wasser und 40 Teilen konzentrierter Schwefelsäure und mit 50 Teilen VEN-FYBER 201 gemischt. VEN-FYBER 201, das eine hydrophobe, organophile wasserbenetzbare Baumwolle mit einer Teilchengröße derart ist, daß zumindest 90 Gew.-% des Produkts in einer 10 Gew.-% Wassersuspension ein Sieb mit der U.S.-Maschenzahl 100 passiert, wie im U.S. Patent Nr. 4,404,107 beschrieben, wurde zugegeben, um die Fließfähigkeit der erhaltenen partikulären organophilen Lignitproben zu verbessern. Danach wurden 200 Teile eines allgemein erhältlichen Sojabohnenlecithins (CSL) dem Littleford-Mischer zugegeben und 30 min gemischt. Eine 100 Teile-Probe, #2A, wurde entnommen. 75 Teile hydrierten Kalks wurden dem Littleford-Mischer zugegeben und 10 min gemischt. Eine 100 Teile-Probe, #2B, wurde entnommen. Dann wurden weitere 70 Teile hydrierten Kalks dem Littleford-Mischer zugegeben und weitere 10 min gemischt, Probe #2C. Alle Proben wurden bis zu einem etwa 10% Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und gemahlen, wodurch partikuläre, frei fließbare Pulver erhalten wurden. Die Proben enthielten 22,2 Gew.-% CSL, basierend auf dem Gewicht von feuchtigkeitsfreiem Lignit. Die Proben enthielten auch die folgenden Kalkkonzentrationen, basierend auf dem Gewicht des feuchtigkeitsfreien organophilen Lignits (Lignit plus CSL): #2A = 0%, #2B = 7,3%, #2C = 14,6%.
Diese Proben wurden wie in Beispiel 1 getestet. Der bei einer Konzentration von 31,6 kg/m³ in Mineralöl bei Raumtemperatur erhaltene Fluidverlust war folgendermaßen: #2A - 1,0 cm³ , #2B - 1,0 cm³, #2C - 1,5 cm³. Die in der Schlamm-auf-Öl-Basis erhaltenen Daten sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 Probe Nichts Ausgangseigenschaften Sichtbare Viskosität, cp. Fließgrenze kg/m³ 10-sec-Gel-Stärke, kg/m² 5-min-Gel-Stärke, kg/m² Emulsionsstabilität, v. Nach 16 h Rollen bei 350ºF HT-HP Fluidverlust bei 300ºF, cm³

BEISPIEL 3

Organophile Lignite wurden durch das Verfahren nach Beispiel 2A unter Verwendung der in Tabelle 3 angegebenen Materialmengen hergestellt, außer daß ein Teilamid als Ersatz für einen Teil des allgemein erhältlichen Sojabohnenlecithins (CSL) verwendet wurde und zwei Proben ohne Schwefelsäure hergestellt wurden. Das Teilamid ist das Umsetzungsprodukt eines Gemisches aus Polyethylenpolyaminen und Tallöl-Fettsäure, in dem 70% bis 80% der Amin-Reste amidiert sind. Die Polyethylenpolyamine sind der Rest, der nach Entfernung der Hauptmengen von Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin und Tetraethylenpentamin erhalten wird. Die Proben wurden wie in Beispiel 1 getestet. Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Probennummer Teile: N. D. Lignit Teile: Wasser Teile: konz. H&sub2;SO&sub4; Teile: VEN-FYBER 201 Teile: CSL Teile: Teilamid Teile: Kalk API Fluidverlust bei R.T., cm³ Ausgangseigenschaften Sichtbare Viskosität, cp. Fließgrenze kg/m² 10-sec-Gel-Stärke, kg/m² Emulsionsstabilität, v. Nach 16 h Rollen bei 350ºF 5-min-Gel-Stärke, kg/m² HT-HP Fluidverlust bei 300ºF, cm³ kein Additiv
Das am meisten bevorzugte Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen organophilen Polyphenolsäure-Mittel wird in den Beispielen gezeigt, in denen das Polyphenolsäure- Material intensiv mit dem Phosphatid-Gemisch, vorzugsweise mit allgemein erhältlichein Lecithin, in Gegenwart von Wasser und einer Säure, vorzugsweise aus der Gruppe von Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure und Essigsäure und Gemischen davon, und vorzugsweise in einer Menge gemischt wird, wodurch ein pH von weniger als etwa 4 erreicht wird. In dem am meisten bevorzugten Verfahren folgt diesem intensiven Mischen unter Säurebedingungen die Zugabe einer Base, vorzugsweise Kalk, um den pH des Mittels bei Suspension in Wasser über etwa 6 zu erhöhen.
Die erfindungsgemäßen organophilen Polyphenolsäure- Additionsprodukte (manchmal als "OPAA" bezeichnet) finden Verwendung auch in anderen organischen Flüssigkeiten, die keine Bohrfluide auf Ölbasis sind. Somit können sie sich für Druckerfarben, Gießerei- und Kernsand, Gießereisand- und Kernsandwaschungen, Überzüge, Sprays für die Landwirtschaft und andere einen großen Anteil einer öligen Flüssigkeit enthaltenden Systeme eignen. Spezielle, mögliche Verwendungen für die OPAA sind nachstehend angegeben.

Gießereisand-Additiv

Die OPAA haben bestimmte Dispersionsmitteleigenschaften und Bindungscharakteristika, die sich zur Modifikation von Gießereisand auf Ölbasis eignen sollten. Eine Veränderung der Grünfestigkeit und Hitzefestigkeit wäre zu erwarten.
Eine Zugabe von OPAA zu Sand auf Wasserbasis sollte in Betracht gezogen werden, wenn Asphalt oder andere Kohlenstoff-produzierenden Produkte in Verwendung sind. Selbst wenn die OPAA organophil sind, weisen sie keinen Schmelzpunkt wie Materialien auf Asphaltbasis auf und tendieren nicht dazu, die üblichen Tonbindemittel wasserbeständig zu machen. Sie sollten als eine spezielle Kohlenstoffquelle zur Kontrollausbrennung in Sand auf Wasserbasis betrachtet werden. Die OPAA sollten als Ersatzstoff in jeglichem Synsystem betrachtet werden, in dem gegenwärtig Produkte auf Gilsonit/Asphalt-Basis verwendet werden.
Die OPAA können auch Verwendung in auf einem Lösungsmittel basierenden Kern- und Sandoberflächenwaschungen finden. Sie könnten sich auch in bestimmten Lösungsmittelsystemen zur Unterstützung der Dispersion von Feststoffen und der rheologischen Kontrolle eignen.
Zusätzlich sind die OPAA mögliche Modifizierer für Harze, die in beschichteten Sandsystemen (gebrannte oder Cold Set Kerne) verwendet werden.

Druckerfarben

Die OPAA sollten für eine mögliche Verwendung zur Modifizierung der rheologischen Eigenschaften in schwarzen oder dunklen Druckerfarben in Betracht gezogen werden. Die OPAA zeigen in bestimmten Typen von Systemen auf Lösungsmittelbasis Dispersionsmittel- (Fließkontrolle) eigenschaften. Sie können aufgrund der schwarzen Farbe als ein kolloidales Abtönmittel verwendet werden.
Da die OPAA nicht-gelierende, kolloidale Eigenschaften aufweisen, sollten sie als Anti-Beschlagmittel in Betracht gezogen werden. Die gleichen Eigenschaften könnten das Produkt auch als spezielles Streckungsmittel in bestimmten Formulierungen interessant machen.
Eine Schlüsseleigenschaft der OPAA ist ihre Fähigkeit, das Eindringen bestimmter Öle in poröse Substrate, wie Papier, Bänder, etc. zu begrenzen. Diese Eigenschaft sollte in bestimmten Typen von Tintenformulierungen von Interesse sein.
Die OPAA haben eine mögliche Verwendung in der Modifizierung von verschiedenen Harzen und Wachsen, die in Druckerfarbenformulierungen verwendet werden.
Aufgrund seiner dunklen Farbe, seiner kolloidalen Natur und seiner Teillöslichkeit, könnte das OPAA eine mögliche Verwendung als spezielles kolloidales Abtönmittel/Pigment in bestimmten schwarzen oder dunklen Druckerfarben haben.

Gummiaufbereitung und -verarbeitung

Die OPAA sind organophile, nicht-gelierende Kolloide und sollten eine mögliche Verwendung in der Aufbereitung und Verarbeitung von Gummi haben. Einige vorgeschlagene Verwendungen: (1) spezielles Füllmittel/Streckungsmittel, (2) Abtönmittel, (3) Modifizierer von Eigenschaften (Elastizität, Schlagbiegefestigkeit, Sprengen/Reißen, Alterung, UV-Modifizierer, etc.), (4) mögliches, spezielles Anti-Oxidationsmittel, (5) reaktives Füllmittel oder Modifizierer in bestimmten Systemen, (6) Pigment-Dispersionsmittel und (7) Weichmachermodifikation durch mögliche quervernetzende Reaktionen.

Adsorptionsmittel/Absorptionsmittel/selektives Extraktionsmittel

Die OPAA sollten wegen der Natur des Materials neue oder einmalige Oberflächen- und Poreneigenschaften aufweisen. Da sie ein relativ großes Oberflächenbereichsmaterial sind, organophil sind und noch bestimmte Typen reaktiver Stellen, wie Hydroxyl-Reste, Phenol-Reste, etc. aufweisen, wäre es zu erwarten, daß sie an verschiedene organische Materialien wie auch an einige anorganische Verbindungen adsorbieren, solche absorbieren und selektiv extrahieren. Aufgrund dessen hat das Produkt eine mögliche Verwendung in speziellen Filtermedien, selektiven Extraktionsmitteln, chromatographischen Substraten, etc..
Die OPAA sollten in Betracht gezogen werden, wo geringste Mengen nichtwäßriger Flüssigkeiten, wie Öle, von wäßrigen Strömen entfernt werden sollen. Sie sollten auch in Betracht gezogen werden, wo andere Arten geringster Verschmutzungen aus wäßrigen Systemen entfernt werden sollen. Sie könnten auch Verwendung in der Farbenreinigung bestimmter Flüssigkeitstypen haben.

Wasser/Abwasser-Behandlung

Die OPAA sollten eine mögliche Verwendung als Zusatz in gelösten Luft-Flotationszellen haben, die Entfernung geringster Spuren von öligen/flüssigen organischen Stoffen zu unterstützen. Sie sollten als spezielle Koagulationshilfe in Verbindung mit wasserlöslichen polymeren Flockungsmitteln zur Entfernung löslicher organischer Substanzen betrachtet werden.
Aufgrund ihrer neuen Oberflächen- und Poreneigenschaften sollten die OPAA für die Extraktion von Komponenten in Giftmüll in Betracht gezogen werden. Sie sollten als mögliches Additiv gegen Fluidverlust in bestimmten Typen organischer Flüssigkeiten in Betracht gezogen werden, um eine Versickerung aus Lagunen oder Grubeneinschlußbereichen zu verhindern.
Die OPAA sollten in Verbindung mit anderen Organokolloiden, wie Organoton, als mögliches Einschlußmaterial in tönernen Dammbereichen rund um bestimmte Typen von flüssigen Vorratstanks in Betracht gezogen werden. Die OPAA sind in der Lage, die Versickerungsüberwachung möglicher Ausströmmengen in tönernen Deichbereichen zu unterstützen.

Schmierfett/Schmiermittel

Da sie organophil und relativ temperaturstabil sind, sollten die OPAA als spezielles Additiv zur Modifizierung der Gelstruktur und anderer Eigenschaften von Schmierfetten und Schmiermitteln auf Basis von Seife und organischem Ton betrachtet werden.

Klebstoff/Dichtungsmasse/Abdichtungsmasse

Die OPAA sollten als spezifischer Modifizierer für bestimmte Typen von Klebstoffen, Dichtungsmassen und Abdichtungsmassen auf nichtwäßriger Basis betrachtet werden. Sie haben eine mögliche Verwendung als (1) spezielles Füllmittel, (2) reaktives Füllmittel, (3) spezielles schwarzes Abtönmittel, (4) Schlagmodifizierer und (5) Katalysator.

Landwirtschaft/Gartenbau

Die OPAA haben eine mögliche Verwendung in vielen Typen von flüssigen und pulverigen, für Landwirtschaft/Gartenbau formulierten Produkten. Ihre kolloidalen Eigenschaften könnten sich als spezieller Träger für Flüssigkeiten, beispielsweise Herbizide, eignen. In Produkten für Landwirtschaft/Gartenbau, wo eine kontrollierte Freisetzung des Wirkstoffs von Bedeutung sein könnte, sollten die OPAA in Betracht gezogen werden.

Harz/Kiefernharz-, Wachsmodifizierer

Die hydrophoben, kolloidalen Eigenschaften der OPAA sollten zur Modifizierung der Eigenschaften von Harz/Kiefernharz/ Wachsprodukten in Betracht gezogen werden. Sie könnten als ein spezielles Füllmaterial Verwendung haben. In bestimmten Fällen könnten die OPAA als reaktives Zwischenprodukt verwendet werden. Modifizierungen der rheologischen Eigenschaften, des Schmelzpunktes, des Eindringens in poröse Substrate, der thermischen Stabilität, etc. können erwartet werden.

Gußdach-Verbindungen

Die OPAA können rasch in die meisten Gußdach-Verbindungen eingebracht werden. Aufgrund ihrer Dispersionsmittel- Eigenschaften haben sie die Fähigkeit, die Belastbarkeit von inerten Feststoffen zu verbessern. Sie sollten ebenfalls in Betracht gezogen werden, wo an eine Verbesserung der Alterungsmerkmale gedacht ist. Die OPAA können ebenfalls zur Verminderung des Eindringens der flüssigen Phase in poröse Substrate beitragen.

Spezielle Filterhilfsstoffe/Medien

Der hydrophobe, große Oberflächenbereich der OPAA macht sie zu idealen Kandidaten zur Verwendung als speziellen Filterhilfsstoff oder primäre Filtermedien. Sie können rasch verascht werden, ohne bedeutsame Mengen von Asche. In einigen Fällen hat der Oberflächenbereich in Abhängigkeit des zu filtrierenden Materials die Fähigkeit, ausreichend reaktiv zu sein, bestimmte Materialtypen dauerhaft zu binden.

Unterschichtungs-/Schallschutz-Verbindungen

Die OPAA können als kolloidaler Stabilisator in bestimmten Typen von auf Asphalt basierenden Unterschichtungs-/Schallschutz-Verbindungen fungieren. Sie haben die Fähigkeit, die Alterungsmerkmale und die thermische Stabilität von Systemen auf Asphaltbasis zu verbessern. Die OPAA sollten ebenfalls zur Verbesserung der Belastbarkeit von inerten Füllmaterialien in solchen Systemen herangezogen werden. Werden Unterschichtungs-/Schallschutz-Produkte porösen Substraten zugegeben, sollten die OPAA hilfreich sein, das Eindringen der flüssigen Phase in solche Substrate zu vermindern.

Linoleum-/Bodenfliesen

Die OPAA sollten als geeigneter Modifizierer für bestimmte Typen von dunklen Linoleum-/Bodenfliesen-Zusammensetzungen betrachtet werden. Eine verbesserte Füllmittelbelastung, verbesserte Alterungseigenschaften, spezielle Abtöung, etc. sollten in bestimmten Formulierungen erwartet werden.

Zement/Beton

Die OPAA haben eine mögliche Verwendung als ein (leichtes) Dichtekontroll-Additiv in Zement oder Beton. Da sie hydrophob sind, sollte wenig Wasseraufnahme stattfinden. Obwohl sie mit Zement nicht-reaktiv sind, könnten die OPAA mit bestimmten Typen von Zement-Additiven reagieren oder solche absorbieren und eine Verzögerung oder Beschleunigung in bestimmten Formulierungen verursachen. Sie sollten in jedem speziellen System vor Verwendung getestet werden. Sie sollten in Betracht gezogen werden, wo Produkte auf Gilsonit-Basis gegenwärtig zur Erniedrigung der Zementdichte verwendet werden.

Entschäumer

Aufgrund ihres Oberflächenbereichs und ihrer hydrophoben Natur haben die OPAA die Fähigkeit, als Entschäumer (entweder als Feststoff oder in einer Flüssigkeit formuliert) verwendet zu werden, wo dunkle Farbe kein Problem ist. Sie können mit anderen Entschäumern formuliert werden, um das Produkt passend zu machen, damit es speziellen Systemerfordernissen genügt.

Anstriche/industrielle Überzüge

Die OPAA haben eine mögliche Verwendung als schwarzes Abtönmittel, als spezielles Pigment als rheologisches Kontrolladditiv in Anstrichen auf Ölbasis, in industriellen Überzügen, Lacken und Schellacks.

Enzymimmobilisierung

Die OPAA sollten als spezielles Substrat zur Immobilisierung von bestimmten Enzymtypen betrachtet werden. Die hydrophoben und möglicherweise reaktiven Oberflächen können spezielle Eigenschaften in bestimmte immobilisierte Enzymsysteme einbringen.

Katalysator

Die OPAA können eine mögliche Verwendung als Katalysator oder Katalysatorsubstrat in bestimmten Typen von Reaktionen relativ niedriger Temperatur (unter 300ºF) haben. Mögliche Metallkomplexe der OPAA können von besonderem Interesse für bestimmte Reaktionstypen, wie Öle und Wachse einschließende Oxidationsreaktionen, sein.

Träger/Verdünnungsmittel

Aufgrund eines großen Oberflächenbereichs und als hydrophober Feststoff sollten die OPAA als möglicher Trocknungsbereich für ein Verdünnungsmittel in bestimmten Typen von Endprodukten betrachtet werden. Sie können zur Erstarrung bestimmter Typen von Flüssigkeiten verwendet werden.

Keramik-/Ziegel-Additiv

Die OPAA eignen sich als spezielles Ausglühmittel in bestimmten Arten von Ziegel- und Keramikherstellung. Sie sollten in Betracht gezogen werden, wo Produkte des Asphalt- oder Gilsonit-Typs verwendet werden.

Kunststoffe

Aufgrund ihrer hydrophoben Natur sollten die OPAA als spezielle Füllmittel in dunklen Kunststoffen betrachtet werden. Sie sollten die Fähigkeit haben, Eigenschaften, wie Schlagfestigkeit, Schutzeigenschaften, UV-Resistanz, Sprengen/Reißen, etc. zu modifizieren.

Emulsionen

Da die OPAA hydrophob und kolloidal sind, neigen sie dazu, als fester Emulgator und/oder Emulsionsstabilisator in bestimmten Typen von Wasser-in-Öl-Systemen zu fungieren. Im allgemeinen sind sie ein besserer Stabilisator als Emulgator und können in Verbindung mit einem Primäremulgator verwendet werden.

Verzögerte Wirkstoffabgabe

Der große, poröse und hydrophobe Oberflächenbereich der OPAA, gekoppelt mit ihren möglicherweise reaktiven Oberflächen, macht sie zu einem idealen Kandidaten, für bestimmte Arten kontrollierter Wirkstoffabgabe in Betracht zu ziehen. Produkte können adsorbiert, absorbiert oder mit den OPAA umgesetzt und möglicherweise unter bestimmten Bedingungen bei kontrollierter Rate freigesetzt werden.

Mikroverkapselung

Die OPAA sollten als Modifizierer nichtwäßriger Überzüge, wie Harze, Wachse, Öl, etc. in Betracht gezogen werden, die für mikroverkapselte Produkte verwendet werden. Modifikationen der Überzüge können möglicherweise Kosten reduzieren, Schutzeigenschaften erhöhen, Freisetzungseigenschaften verbessern, etc..

Bindemittel

Die OPAA haben eine mögliche Verwendung als Bindemittel, wo nichtwäßrige Systeme, wie Pelletierungs-, Briquettierungsoder Extrusionsvorgänge, verwendet werden. Es kann notwendig sein, kleine Mengen von Ölen oder anderen organischen Lösungsmitteln zu verwenden, um die Bindungswirksamkeit der OPAA zu unterstützen.

Asphalt-Aufbereitung

Die OPAA haben eine mögliche Verwendung in der Modifizierung von Produkten auf Asphaltbasis, wie Deckverbindungen, Mastiche, Dichtungsmaterialien, Überzüge, etc.. Aufgrund ihrer organophilen Natur sollten sie leicht in die meisten Formulierungen eingebracht werden. Das Produkt sollte eine mögliche Verwendung als Dispersionsmittel, Anti-Reißmittel, Fließkontroll-Additiv, Anti-Biegungsmittel, Sprühmodifizierer, Adhäsionsmodifizierer, Verstärker inerter Füllmittel, spezielles Füllmittel, Mittel zur Kontrolle des Eindringens/Verdampfens von Asphaltlösungsmitteln finden.

Papier

Die OPAA sollten als spezielles Additiv für bestimmte Arten von dunkel gefärbten Papieren, insbesondere von jenen, die die Verwendung von Ölen, Wachsen, Harzen, etc. benötigen, betrachtet werden. Sie haben eine mögliche Verwendung in der Modifizierung von Wasser-imprägnierenden Mitteln und Schutzschichten, die in Papierprodukten verwendet werden. Sie sollten als schwarzes Abtönmittel, als spezielles Füllmittel, als Modifizierer von Asphalt-/Öl-/Wachs-/Harz-Eigenschaften betrachtet werden und sie sollten in Betracht gezogen werden, wo es wichtig ist, das Eindringen von nichtwäßrigen Flüssigkeiten während einer speziellen Papierherstellung zu verhindern.

Claims

1. Organophiles Polyphenolsäure-Material, umfassend ein Additionsprodukt eines Polyphenolsäure-enthaltenden Materials oder ein wasserlösliches oder kolloidal dispergierbares Salz davon und ein oder mehrere Phosphatide der abgeleiteten Formel

R&sub1;-CO-O-CH&sub2;-CH(R&sub2;)-CH&sub2;-Q (I)

worin R&sub1; ein aliphatischer Rest mit 8 bis 29 C-Atomen ist, R&sub2; aus der Gruppe von H, OH, R&sub1;COO und OP(O)(O&supmin;zMa+)OZ ausgewählt ist, Q aus der Gruppe von R&sub1;COO und OP(O)(O&supmin;zMa+)OZ ausgewählt ist, Z aus der Gruppe von xMa, C&sub6;H&sub6;(OH)&sub5; und CH&sub2;-CH(Y)-N(R&sub3;)(R&sub4;)(R&sub5;)y(Ab-)v ausgewählt ist, Y aus der Gruppe von H und COO(xMa) ausgewählt ist, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; unabhängig davon aus der Gruppe von H, aliphatischen Resten mit 1 bis 30 C-Atomen und R&sub6;CO ausgewählt sind, R&sub6; ein aliphatischer Rest mit 1 bis 29 C- Atomen ist, M ein aus der Gruppe von H, einem Alkalimetall, einem Erdalkalimetall, Ammonium und Gemischen davon ausgewähltes Kation ist, A eine Anionen-Valenz von b ist, y 0 oder 1 ist, w, x und z 0 oder 1/a ist, worin a die Valenz von M ist, V 0 oder a/b ist, und worin Q R&sub1;COO ist, nur wenn R&sub2; OP(O)(O&supmin;zMa+)OZ ist.

2. Organophiles Polyphenolsäure-Material nach Anspruch 1, worin die Polyphenolsäure aus der Gruppe von Huminsäure, Lignosulfonsäure, Ligninen, Phenolsäure- Kondensaten, Tanninen, oxidierter Huminsäure, oxidierter Lignosulfonsäure, oxidierten Ligninen, oxidierten Tanninen, sulfonierter Huminsäure, sulfonierten Ligninen, sulfonierten Phenolsäure-Kondensaten, sulfonierten Tanninen, sulfomethylierter Huminsäure, sulfomethylierten Ligninen, sulfomethylierten Phenolsäure-Kondensaten, sulfomethylierten Tanninen, Pfropfpolymerisaten von Huminsäure und Acrylsäure oder Vorläufern davon, Pfropfpolymerisaten von Lignosulfonsäure und Acrylsäure oder Vorläufern davon und Gemischen davon ausgewählt ist, und worin das Phosphatid ein Gemisch von Phosphatiden ist, worin R&sub2; c R&sub1;COO + d Op(O)(O&supmin;zMa+)OZ ist, Q d R&sub1;COO + c OP(O)(O&supmin;zMa+)OZ ist, R&sub1; ein aliphatischer Rest mit etwa 15 bis etwa 17 C-Atomen ist, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; unabhängig davon aus der Gruppe von H, CH&sub3; und R&sub1;CO ausgewählt sind, und c ≥ O, d ≥ 0 und c + d 1 ist.

3. Organophiles Polyphenolsäure-Material nach Anspruch 1, worin das Phosphat ein Gemisch von aus einem Pflanzenfett erhaltenen Phosphatiden ist.

4. Organophiles Polyphenolsäure-Material, umfassend ein Additionsprodukt eines Polyphenolsäure-enthaltenden Materials oder ein wasserlösliches oder kolloidal dispergierbares Salz davon und käufliches Ledithin, wobei das käufliche Lecithin etwa 30 bis etwa 50 % eines Pflanzenöls, etwa 35 bis etwa 70 % eines oder mehrerer Phosphatide mit der abgeleiteten Formel

R&sub1;-CO-O-CH&sub2;-CH(R&sub2;)-CH&sub2;-Q

worin R&sub1; ein aliphatischer Rest mit etwa 15 bis etwa 17 C-Atomen ist, R&sub2; aus der Gruppe von R&sub1;COO und OP(O)(O&supmin;zMa+)OZ ausgewählt ist, Q aus der Gruppe von R&sub1;COO und OP(O)(O&supmin;zMa+)OZ ausgewählt ist, Z aus der Gruppe von xMa, C&sub6;H&sub6;(OH)&sub5; und CH&sub2;-CH(Y)-N(R&sub3;)(R&sub4;)(R&sub5;)y (Ab-)v ausgewählt ist, Y aus der Gruppe von H und COO (wMa) ausgewählt ist, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; unabhängig davon aus der Gruppe von H, CH&sub3; und R&sub1;CO ausgewählt sind, M ein aus der Gruppe von H, einem Alkalimetall, einem Erdalkalimetall, Ammonium und Gemischen davon ausgewähltes Kation ist, A ein Anion der Valenz b ist, y 0 oder 1 ist, w, x und z 0 oder 1/a ist, worin a die Valenz von M ist, v 0 oder 1/b ist, und Q R&sub1;COO ist, nur wenn R&sub2; OP(O)(O&supmin;zMa+)OZ ist, und etwa 0 bis etwa 18 % weiterer Phosphatide enthält.

5. Organophiles Polyphenolsäure-Material nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, worin das Polyphenolsäure-Material Huminsäure oder ein Huminsäure-enthaltendes Material ist.

6. Verfahren zur Herstellung des organophilen Polyphenolsäure-Materials nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem das Polyphenolsäure-Material zusammen mit dem Phosphatid in Gegenwart von Wasser und einer Säure intensiv gemischt wird.

7. Eine auf Ölbasis gut wirkende Flüssigkeit, umfassend einen großen Ölanteil und einen kleinen, jedoch zu beträchtlicher Verminderung des Flussigkeitsverlustes der Flüssigkeit ausreichenden Anteil des organophilen Polyphenolsäure-Materials nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4.

8. Mittel, umfassend eine organische Flüssigkeit und das in der organischen Flüssigkeit dispergierte organophile Polyphenolsäure-Material nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4.