包含薄壁纖維素顆粒材料的組合物制造技術

本發明專利技術涉及一種組合物以及其各種用途，該組合物包含：源自植物的纖維素顆粒材料，該源自植物的纖維素顆粒材料包含小于30wt％的可提取的葡萄糖、以及以在起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少3％的量的可提取的木糖；和選自包括以下的組的劑：天然離子聚合物或天然非離子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或締合性增稠劑，所述用途包括作為鉆探流體的用途。

Composition comprising thin walled cellulose granular material

The present invention relates to a composition and its various uses, the composition comprises: cellulose particle materials plant, the plant material from cellulose particles containing less than 30wt% can be extracted from glucose, and at least 3% in the initial plant material in the extraction of xylose amount the amount of extractable xylose; and from the group includes the following agents: natural ionic polymer or natural nonionic polymers, synthesis of water dispersible polymers, and / or associative thickener, the uses include use as drilling fluid.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利
本專利技術涉及包含源自植物材料的含薄壁纖維素(parenchymalcellulose)的顆粒的組合物，以及其作為用于各種組合物的粘度改性劑的用途。專利技術背景纖維素形成植物細胞壁的基本結構組分，其中纖維素以纖維素纖維的形式存在。從植物材料中提取的纖維素的用途引起興趣，因為，通常纖維素具有良好的強度、剛度(stiffness)、生物可降解性以及可再生性性質。已知的是，用來自例如大麻和亞麻的粗糙的植物纖維來增強材料例如塑料材料和環氧樹脂。已知的是，使用化學上改性的纖維素例如羥乙基纖維素，以增大含水介質例如乳劑的粘度。然而，此類化學上改性的纖維素的產生是能量密集型的，包括許多處理步驟。纖維素纖維可以被分解成微纖絲和納米纖絲的子結構。這些高度純化的纖維素子結構作為添加劑用于使分散體的物理性質改性以用于各種用途的用途在近些年已經引起興趣。特別地，已知的是，某些微纖絲纖維素組合物和納米纖絲纖維素組合物在水中可以具有高粘度。此類高粘度組合物例如在鉆探泥漿(drillingmud)中作為粘度改性劑可以是有用的。例如，US-A-5964983、EP-A-0134084、US-A-5179076、和WO-A-2014017911公開了包含基于纖維素的顆粒的鉆探流體組合物(drillingfluidcomposition)。然而，這些流體趨向于示出穩定性問題，并且還未示出任何濾餅形成(filtercakeformation)特性。類似地，在其他應用例如油漆(paint)或復合材料中，凝結是不期望的，因為其可能致使組合物不適合于應用。本專利技術力圖提供緩解上文問題中的一個或更多個的新的組合物及其用途，該新的組合物包含從植物物質產生的含纖維素的材料。專利技術概述本專利技術涉及被處理的薄壁纖維素顆粒的組合物。這些組合物被發現具有特別的價值以用于作為鉆探流體或作為油漆制劑的此類多樣化的用途，以及用于控制聚集體(aggregate)無機顆粒例如二氧化鈦或碳酸鈣的絮凝，當鉆探流體與選自天然離子聚合物或天然非離子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或締合性增稠劑(associativethickener)的劑組合使用時示出濾餅形成特性。申請人發現，令人驚訝地，源自植物的含纖維素的顆粒材料的使用協同地增強根據本專利技術的懸浮液的剪切稀化行為(shearthinningbehaviour)，同時還允許控制顆粒的絮凝。根據本專利技術的第一方面，提供了組合物，所述組合物包含源自植物的纖維素顆粒材料，該源自植物的纖維素顆粒材料包含小于30wt％的可提取的葡萄糖、以及以在起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少3％的量的可提取的木糖；和選自包括以下的組的劑：聚電解質特別是天然離子聚合物或天然非離子聚合物、合成的水分散性聚合物和/或締合性增稠劑。根據本專利技術的第二方面，提供了用于制備根據權利要求1至6中任一項所述的組合物的工藝，該工藝包括以下步驟：(i)使包含按體積計大于30％的薄壁細胞材料和小于10wt％的木質纖維素的草本植物材料與過氧化物試劑和水接觸；(ii)將來自(i)的混合物加熱到從30℃至110℃的溫度，并且將所述混合物保持在從30℃至110℃的溫度下，直到混合物的pH已經下降至少2個pH單位；(iii)分離含纖維素的顆粒；以及(iv)使含纖維素的顆粒與選自包括以下的組的劑接觸：天然離子聚合物或天然非離子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或締合性增稠劑、或其組合。有利地，在本專利技術的第二方面中，使用過氧化物試劑處理植物材料已經被發現在產生第一方面的含纖維素的顆粒并且特別是低粘度至中粘度的含纖維素的顆粒中是極其有效的。本專利技術的工藝采用將僅一種化學試劑即過氧化物試劑用于分解蔬菜材料，并且因此是相對簡單、有效的工藝。另外，本專利技術的工藝可以相對容易地被控制，以產生在水中具有相對低粘度的含纖維素的顆粒。特別地，含纖維素的顆粒的粘度可以通過監測步驟(ii)的反應混合物的pH來控制。另外，本專利技術的工藝可以被控制，以提供脫色的含纖維素的顆粒，而不必使用任何另外的化學試劑/生物試劑。本專利技術的第三方面涉及通過本專利技術的工藝可獲得的組合物。在本專利技術的工藝中，植物材料被分解成包含植物細胞壁材料的顆粒。這些顆粒包含植物細胞壁材料，保留植物細胞壁的特性中的某些，并且重要地具有被水溶脹的能力。顆粒具有良好的持水量(water-holdingcapability)，并且此性質有助于其在如鉆探泥漿和涂料一樣多樣化的基于水的體系中作為粘度改性劑的有用性。特別地，組合物已經被示出具有高的穩定性和良好的機械性質例如強度，并且可以有益地降低紙張組合物的孔隙度。本專利技術的另外的方面涉及包含含纖維素的顆粒的組合物的用途，并且在權利要求中被陳述。附圖簡述圖1和圖3示出包含源自植物的纖維素顆粒物質(被稱為Curran)的本文組合物和羧甲基纖維素在3％膨潤土懸浮液中在20℃下的增稠效果的比較。圖2示出0.5％Curran與x％Curran+y％聚合物制劑在3％膨潤土懸浮液中在20℃下的增稠效果的比較。圖4示出從DFS測試收集的鉆探泥漿樣品的總體積。專利技術詳述除非另外陳述，否則本文提及的含纖維素的顆粒和纖維素顆粒材料應當被解釋為由本文描述的工藝所產生的任何包含纖維素的材料。此類提及不應當被解釋為排除任何其他材料，而是該顆粒包含(contain)或包括(comprise)纖維素。除非另外陳述，否則本文提及的除葡萄糖之外的單糖的可提取含量，是指可以通過含纖維素的顆粒和纖維素顆粒材料的醇不溶性級分在至少100℃下與2M三氟乙酸接觸持續4小時時水解提取的所陳述的單糖的量。除非另外陳述，否則本文提及的葡萄糖的可提取含量，是指可以通過含纖維素的顆粒和纖維素顆粒材料的醇不溶性級分在120℃下與72％(w/v)硫酸接觸持續4小時時水解提取的葡萄糖的量。除非另外陳述，否則wt％值是指酸水解后從顆粒材料的已知的干燥的質量中分離的特定化合物的可提取量。除非另外陳述，否則絕對％值是指酸水解后從顆粒材料中分離的特定化合物的可提取量作為酸水解后從起始植物材料中分離的特定化合物的可提取量的百分比。除非另外陳述，否則本文提及的起始植物材料是指在本專利技術的工藝中使用的草本植物材料。提及的起始植物材料還指已被均質化成漿但在任何化學處理之前的植物材料。除非另外陳述，否則本文提及的“過氧化物工藝”，是指用過氧化物試劑在熱的應用下處理植物材料。除非另外陳述，否則本文提及的“過氧化物加氧化劑/漂白劑工藝”或“全工藝”，是指用過氧化物試劑處理植物材料，隨后是用氧化劑/漂白劑處理。除非另外陳述，否則本文提及的含纖維素的顆粒的粘度，是如使用具有以10rpm旋轉的RV桿(RVspindle)的Brookfield粘度計在20℃下測量的顆粒在水中以1％干重的濃度的粘度。除非另外陳述，否則本文提及的“高粘度”的含纖維素的顆粒，是指當根據上文描述的方法測量時具有大于約2500cps的粘度的那些顆粒。除非另外陳述，否則本文提及的“低粘度”的含纖維素的顆粒，是指當根據上文描述的方法測量時具有小于約2000cps，例如小于約1000cps的粘度的那些顆粒。除非另外陳述，否則術語“約”用于通過假定給定值可以稍微高于或稍微低于端點來向數值范圍端點提供靈活性(fle本文檔來自技高網...

【技術保護點】
組合物，包含：源自植物的纖維素顆粒材料，所述源自植物的纖維素顆粒材料包含小于30wt％的可提取的葡萄糖、以及以在起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少3％的量的可提取的木糖；和選自包括以下的組的劑：天然離子聚合物或天然非離子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或締合性增稠劑。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.30 GB 1411637.01.組合物，包含：源自植物的纖維素顆粒材料，所述源自植物的纖維素顆粒材料包含小于30wt％的可提取的葡萄糖、以及以在起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少3％的量的可提取的木糖；和選自包括以下的組的劑：天然離子聚合物或天然非離子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或締合性增稠劑。2.根據權利要求1所述的組合物，其中根據權利要求1所述的源自植物的纖維素顆粒材料包含小于60wt％的纖維素。3.根據權利要求1所述的組合物，其中所述顆粒具有從1μm至250μm的平均主要尺寸，并且優選地具有10μm至100μm或70μm的平均主要尺寸，并且優選地具有在按重量計90％至99.5％的范圍內的持水量。4.根據權利要求1至3中任一項所述的組合物，其中所述源自植物的纖維素顆粒材料具有按干重計20％至50％的非碳水化合物含量。5.根據權利要求1至4中任一項所述的組合物，包含小于10wt％的源自植物的纖維素顆粒材料。6.根據權利要求1至5中任一項所述的組合物，其中所述天然離子聚合物或天然非離子聚合物包括羧甲基纖維素(CMC)、黃原膠、瓜爾膠、海藻酸鹽、或其任何組合。7.根據權利要求1至5中任一項所述的組合物，其中所述合成的水分散性聚合物包括高分子量的基于水的聚合物分散體、優選地固體環氧樹脂分散體。8.根據權利要求1至5中任一項所述的組合物，其中所述締合性增稠劑包括a)疏水性地改性的堿溶脹型乳劑、和/或疏水性地改性的乙氧基化氨基甲酸酯，其中存在合成的丙烯酸水分散性樹脂。9.根據權利要求1至8中任一項所述的組合物，還包含聚合物分散劑，所述聚合物分散劑將強電荷提供至所述顆粒，或提供位阻。10.根據權利要求1至9中任一項所述的組合物，還包含粘土材料。11.根據權利要求1至10所述的組合物，包含小于約5wt％，例如小于約2wt％的所述源自植物的纖維素顆粒材料，優選地包含小于約1wt％的所述源自植物的纖維素顆粒材料。12.根據權利要求11所述的組合物，還包含烷基化的纖維素例如CMC、聚集體粘土材料例如膨潤土、以及小于約10wt％的源自植物的纖維素顆粒材料。13.根據權利要求1至12中任一項所述的組合物，用于用作鉆探泥漿或鉆探流體。14.根據權利要求1至12中任一項所述的組合物，用于在油漆制劑中使用。15.根據權利要求1至12中任一項所述的組合物，用于在造紙和/或紙張涂覆中使用。16.根據權利要求1至12中任一項所述的組合物，用于控制無機顏料或無機顆粒在水性分散體中的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E·惠爾，D·赫普沃斯，
申請(專利權)人：塞魯康普有限公司，
類型：發明
國別省市：英國;GB