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包含薄壁 纤维素颗粒材料的组合物

阅读：944发布：2020-05-11

专利汇可以提供包含薄壁纤维素颗粒材料的组合物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种组合物以及其各种用途，该组合物包含：源自植物的纤维素颗粒材料，该源自植物的纤维素颗粒材料包含小于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；和选自包括以下的组的剂：天然离子聚合物或天然非离子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或缔合性增稠剂，所述用途包括作为钻探流体的用途。，下面是包含薄壁纤维素颗粒材料的组合物专利的具体信息内容。

权利要求

1.组合物，包含：
纤维素颗粒材料，所述纤维素颗粒材料源自草本植物材料并且包含小于30wt％的可提取的葡萄糖、以在所述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；和选自包括以下的组的剂：天然离子聚合物或天然非离子聚合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述纤维素颗粒材料包含小于60wt％的纤维素。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述纤维素颗粒材料的颗粒具有从1μm至250μm的平均主要尺寸。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述纤维素颗粒材料的颗粒具有从10μm至100μm的平均主要尺寸。
5.根据权利要求4所述的组合物，其中所述纤维素颗粒材料的颗粒具有从10μm至70μm的平均主要尺寸。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述纤维素颗粒材料的颗粒具有在按重量计
90％至99.5％的范围内的持水量。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述纤维素颗粒材料具有按干重计20％至50％的非碳水化合物含量。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述天然离子聚合物或天然非离子聚合物包括羧甲基纤维素(CMC)、黄原胶、瓜尔胶、海藻酸盐、或其任何组合。
9.根据权利要求1所述的组合物，还包含聚合物分散剂，所述聚合物分散剂将强电荷提供至所述颗粒，或提供位阻。
10.根据权利要求1所述的组合物，还包含粘土材料。
11.根据权利要求1所述的组合物，包含小于10wt％的所述纤维素颗粒材料。
12.根据权利要求11所述的组合物，包含小于5wt％的所述纤维素颗粒材料。
13.根据权利要求12所述的组合物，包含小于1wt％的所述纤维素颗粒材料。
14.根据权利要求11所述的组合物，还包含烷基化的纤维素、聚集体粘土材料、以及小于10wt％的纤维素颗粒材料。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的组合物，用于用作钻探泥浆或钻探流体。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的组合物，用于在油漆制剂中使用。
17.根据权利要求1至14中任一项所述的组合物，用于在造纸和/或纸张涂覆中使用。
18.根据权利要求1至14中任一项所述的组合物，用于控制无机颜料或无机颗粒在水性分散体中的絮凝。
19.一种用于制备根据权利要求1至10中任一项所述的组合物的工艺，所述工艺包括以下步骤：
(i)使包含按体积计大于30％的薄壁细胞材料和小于10wt％的木质纤维素的草本植物材料与过氧化物试剂和水接触；
(ii)将来自(i)的混合物加热到从30℃至110℃的温度，并且将所述混合物保持在从30℃至110℃的温度处，直到所述混合物的pH已经下降至少2个pH单位；
(iii)分离含纤维素的颗粒；以及
(iv)使在(ii)中获得的所述混合物或在(iii)中获得的所述含纤维素的颗粒与选自包括以下的组的剂接触：天然离子聚合物或天然非离子聚合物；
其中所述工艺在不存在碱试剂或酸试剂的情况下进行。
20.根据权利要求19所述的工艺，其中所述植物材料包括根菜。
21.根据权利要求20所述的工艺，其中所述植物材料包括胡萝卜、甜菜和/或马铃薯。
22.根据权利要求19所述的工艺，其中步骤(i)包括机械地处理植物材料，使得所述植物材料包括具有小于10mm的主要尺寸的颗粒。
23.根据权利要求22所述的工艺，其中步骤(i)包括机械地处理植物材料，使得所述植物材料包括具有小于500μm的主要尺寸的颗粒。
24.根据权利要求23所述的工艺，其中步骤(i)包括机械地处理植物材料，使得所述植物材料包括具有小于250μm的主要尺寸的颗粒。
25.根据权利要求24所述的工艺，其中步骤(i)包括机械地处理植物材料，使得所述植物材料包括具有小于200μm的主要尺寸的颗粒。
26.根据权利要求19所述的工艺，其中步骤(ii)包括将所述混合物机械地均质化，同时所述混合物被保持在所述温度处，和/或其中步骤(ii)包括在一定时间段结束之后，使所述混合物冷却下来，并且然后将所述混合物机械地均质化。
27.根据权利要求26所述的工艺，其中，在步骤(ii)中，所述混合物被加热到从70℃至
100℃的温度，并且被保持在从70℃至100℃的温度处。
28.根据权利要求19所述的工艺，其中所述过氧化物试剂包括过氧化氢、有机过氧化物或无机过氧化物。
29.根据权利要求19至28中任一项所述的工艺，其中所述工艺包括使所述含纤维素的颗粒与氧化剂接触的另外的步骤。
30.根据权利要求29所述的工艺，其中所述含纤维素的颗粒在与所述氧化剂接触之前，用水洗涤。
31.根据权利要求19至28中任一项所述的工艺，其中所述工艺在单一反应器中进行。

说明书全文

包含薄壁纤维素颗粒材料的组合物

发明领域

[0001] 本发明涉及包含源自植物材料的含薄壁纤维素(parenchymal cellulose)的颗粒的组合物，以及其作为用于各种组合物的粘度改性剂的用途。

[0002] 发明背景

[0003] 纤维素形成植物细胞壁的基本结构组分，其中纤维素以纤维素纤维的形式存在。从植物材料中提取的纤维素的用途引起兴趣，因为，通常纤维素具有良好的强度、刚度(stiffness)、生物可降解性以及可再生性性质。已知的是，用来自例如大麻和亚麻的粗糙的植物纤维来增强材料例如塑料材料和环氧树脂。已知的是，使用化学上改性的纤维素例如羟乙基纤维素，以增大含水介质例如乳剂的粘度。

[0004] 然而，此类化学上改性的纤维素的产生是能量密集型的，包括许多处理步骤。

[0005] 纤维素纤维可以被分解成微纤丝和纳米纤丝的子结构。这些高度纯化的纤维素子结构作为添加剂用于使分散体的物理性质改性以用于各种用途的用途在近些年已经引起兴趣。特别地，已知的是，某些微纤丝纤维素组合物和纳米纤丝纤维素组合物在水中可以具有高粘度。此类高粘度组合物例如在钻探泥浆(drilling mud)中作为粘度改性剂可以是有用的。例如，US-A-5964983、EP-A-0134084、US-A-5179076、和WO-A-2014017911公开了包含基于纤维素的颗粒的钻探流体组合物(drilling fluid composition)。然而，这些流体趋向于示出稳定性问题，并且还未示出任何滤饼形成(filter cake formation)特性。类似地，在其他应用例如油漆(paint)或复合材料中，凝结是不期望的，因为其可能致使组合物不适合于应用。

[0006] 本发明力图提供缓解上文问题中的一个或更多个的新的组合物及其用途，该新的组合物包含从植物物质产生的含纤维素的材料。

[0007] 发明概述

[0008] 本发明涉及被处理的薄壁纤维素颗粒的组合物。这些组合物被发现具有特别的价值以用于作为钻探流体或作为油漆制剂的此类多样化的用途，以及用于控制聚集体(aggregate)无机颗粒例如二氧化钛或碳酸钙的絮凝，当钻探流体与选自天然离子聚合物或天然非离子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或缔合性增稠剂(associative thickener)的剂组合使用时示出滤饼形成特性。

[0009] 申请人发现，令人惊讶地，源自植物的含纤维素的颗粒材料的使用协同地增强根据本发明的悬浮液的剪切稀化行为(shear thinning behaviour)，同时还允许控制颗粒的絮凝。

[0010] 根据本发明的第一方面，提供了组合物，所述组合物包含源自植物的纤维素颗粒材料，该源自植物的纤维素颗粒材料包含小于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；和选自包括以下的组的剂：聚电解质特别是天然离子聚合物或天然非离子聚合物、合成的水分散性聚合物和/或缔合性增稠剂。

[0011] 根据本发明的第二方面，提供了用于制备根据权利要求1至6中任一项所述的组合物的工艺，该工艺包括以下步骤：

[0012] (i)使包含按体积计大于30％的薄壁细胞材料和小于10wt％的木质纤维素的草本植物材料与过氧化物试剂和水接触；

[0013] (ii)将来自(i)的混合物加热到从30℃至110℃的温度，并且将所述混合物保持在从30℃至110℃的温度下，直到混合物的pH已经下降至少2个pH单位；

[0014] (iii)分离含纤维素的颗粒；以及

[0015] (iv)使含纤维素的颗粒与选自包括以下的组的剂接触：天然离子聚合物或天然非离子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或缔合性增稠剂、或其组合。

[0016] 有利地，在本发明的第二方面中，使用过氧化物试剂处理植物材料已经被发现在产生第一方面的含纤维素的颗粒并且特别是低粘度至中粘度的含纤维素的颗粒中是极其有效的。本发明的工艺采用将仅一种化学试剂即过氧化物试剂用于分解蔬菜材料，并且因此是相对简单、有效的工艺。另外，本发明的工艺可以相对容易地被控制，以产生在水中具有相对低粘度的含纤维素的颗粒。特别地，含纤维素的颗粒的粘度可以通过监测步骤(ii)的反应混合物的pH来控制。另外，本发明的工艺可以被控制，以提供脱色的含纤维素的颗粒，而不必使用任何另外的化学试剂/生物试剂。

[0017] 本发明的第三方面涉及通过本发明的工艺可获得的组合物。

[0018] 在本发明的工艺中，植物材料被分解成包含植物细胞壁材料的颗粒。这些颗粒包含植物细胞壁材料，保留植物细胞壁的特性中的某些，并且重要地具有被水溶胀的能力。颗粒具有良好的持水量(water-holding capability)，并且此性质有助于其在如钻探泥浆和涂料一样多样化的基于水的体系中作为粘度改性剂的有用性。特别地，组合物已经被示出具有高的稳定性和良好的机械性质例如强度，并且可以有益地降低纸张组合物的孔隙度。

[0019] 本发明的另外的方面涉及包含含纤维素的颗粒的组合物的用途，并且在权利要求中被陈述。

[0020] 附图简述

[0021] 图1和图3示出包含源自植物的纤维素颗粒物质(被称为Curran)的本文组合物和羧甲基纤维素在3％膨润土悬浮液中在20℃下的增稠效果的比较。

[0022] 图2示出0.5％Curran与x％Curran+y％聚合物制剂在3％膨润土悬浮液中在20℃下的增稠效果的比较。

[0023] 图4示出从DFS测试收集的钻探泥浆样品的总体积。

[0024] 发明详述

[0025] 除非另外陈述，否则本文提及的含纤维素的颗粒和纤维素颗粒材料应当被解释为由本文描述的工艺所产生的任何包含纤维素的材料。此类提及不应当被解释为排除任何其他材料，而是该颗粒包含(contain)或包括(comprise)纤维素。

[0026] 除非另外陈述，否则本文提及的除葡萄糖之外的单糖的可提取含量，是指可以通过含纤维素的颗粒和纤维素颗粒材料的醇不溶性级分在至少100℃下与2M三氟乙酸接触持续4小时时水解提取的所陈述的单糖的量。

[0027] 除非另外陈述，否则本文提及的葡萄糖的可提取含量，是指可以通过含纤维素的颗粒和纤维素颗粒材料的醇不溶性级分在120℃下与72％(w/v)硫酸接触持续4小时时水解提取的葡萄糖的量。

[0028] 除非另外陈述，否则wt％值是指酸水解后从颗粒材料的已知的干燥的质量中分离的特定化合物的可提取量。

[0029] 除非另外陈述，否则绝对％值是指酸水解后从颗粒材料中分离的特定化合物的可提取量作为酸水解后从起始植物材料中分离的特定化合物的可提取量的百分比。除非另外陈述，否则本文提及的起始植物材料是指在本发明的工艺中使用的草本植物材料。提及的起始植物材料还指已被均质化成浆但在任何化学处理之前的植物材料。

[0030] 除非另外陈述，否则本文提及的“过氧化物工艺”，是指用过氧化物试剂在热的应用下处理植物材料。

[0031] 除非另外陈述，否则本文提及的“过氧化物加氧化剂/漂白剂工艺”或“全工艺”，是指用过氧化物试剂处理植物材料，随后是用氧化剂/漂白剂处理。

[0032] 除非另外陈述，否则本文提及的含纤维素的颗粒的粘度，是如使用具有以10rpm旋转的RV杆(RV spindle)的Brookfield粘度计在20℃下测量的颗粒在水中以1％干重的浓度的粘度。

[0033] 除非另外陈述，否则本文提及的“高粘度”的含纤维素的颗粒，是指当根据上文描述的方法测量时具有大于约2500cps的粘度的那些颗粒。

[0034] 除非另外陈述，否则本文提及的“低粘度”的含纤维素的颗粒，是指当根据上文描述的方法测量时具有小于约2000cps，例如小于约1000cps的粘度的那些颗粒。

[0035] 除非另外陈述，否则术语“约”用于通过假定给定值可以稍微高于或稍微低于端点来向数值范围端点提供灵活性(flexibility)，以允许测试方法或装置的变化。该术语的灵活性的程度可以通过特定的变量指示，且将在本领域技术人员的知识内基于经验和本文的相关描述来确定。

[0036] 除非本文另外陈述，否则组合物中的除了含纤维素的颗粒的第二组分通常具有以下性质：

[0037] 1)它们是亲水性的、或部分亲水性的、或可分散于水中；

[0038] 2)当溶解/分散在水中时，它们能够形成长链构象，或包含可以形成长链构象而不是卷曲构象(coiled conformation)的基团。

[0039] 3)它们通过与相同或不同的物质的其他聚合物单元相互作用，能够在水中形成聚合物网络；借此相互作用包括氢键结合(hydrogen bonding)、离子相互作用、疏水性相互作用；以及

[0040] 4)它们具有至少400的平均分子量(Mw)。

[0041] 除非本文另外陈述，否则术语“天然离子聚合物”或“天然非离子聚合物”指的是天然存在的增稠剂和略微改性的天然存在的增稠剂，包括但不限于改性的纤维素例如羟乙基纤维素(HEC)和羧甲基纤维素(CMC)，以及多糖例如黄原胶(xanthan gum)、海藻酸盐、瓜尔胶、卡拉胶(carrageenan)、阿拉伯树胶、茄替胶(gum ghatti)、刺梧桐胶(karaya)、黄耆胶、果胶、淀粉(starch)、刺槐豆胶(locust bean gum)、硬葡聚糖(scleroglucan)、罗望子果及其衍生物、以及淀粉浆(starches)。水溶性树胶(xanthan)可以是未改性的黄原胶、非乙酰化的黄原胶、非丙酮酸化的黄原胶或非乙酰化-非丙酮酸化的黄原胶。

[0042] 黄原胶和瓜尔胶是几乎不需要加工的广泛可用的原材料，并且因此代表本领域中优选的选项中的一种。在需要时，瓜尔胶通过在聚合物的甘露糖骨架上存在的顺式羟基，可以与硼酸盐、钛酸盐、以及锆酸盐交联。延迟交联剂(delayed cross-linker)以及聚合物稳定剂或悬浮的水不溶性的、可熔化的或可降解的聚合物在基于瓜尔胶的压裂流体制剂(fracturing fluid formulation)中发现常用的用途。

[0043] 天然离子聚合物和天然非离子聚合物是聚合物材料，并且可以是部分地或完全地水溶性的。它们被选择，以增强组合物流变性质，例如以增大组合物的粘度和表面张力，而不实质上干扰组合物稳定化聚集体添加剂的能力。示例性天然聚合物包括多糖例如黄原胶、瓜尔胶、改性的淀粉及类似物；改性的纤维素例如羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、以及它们的可溶性盐；聚丙烯酰胺；以及聚乙烯醇。示例性天然聚合物可以具有典型地从100,000g/mol至2,000,000g/mol例如比如200,000g/mol至1,000,000g/mol、优选地从120,000g/mol至2750,000g/mol的重均分子量(Mw)。

[0044] 除非本文另外陈述，否则术语“合成的水分散性聚合物(synthetic water dispersible polymer)”指的是通过例如缩合反应合成地制备的聚合物，例如聚酯、聚醚或聚氨酯，和/或通过自由基聚合合成地制备的聚合物，例如为水分散性的丙烯酸聚合物或苯乙烯丙烯酸聚合物。

[0045] 水分散性可以通过聚合物本身的极性来实现，或优选地通过在聚合物链或骨架中的合适的取代基的中和例如中和的聚丙烯酸盐/酯(polyacrylate)来实现；然而，后者优选地与合适的缔合性增稠剂一起采用。

[0046] 上文的聚合物或剂通常在其在水中分散之后被添加到含纤维素的颗粒组合物，或可选择地可以与组合物的其他组分分开地且接近同时地被添加。

[0047] 聚合物在组合物中的浓度可以部分地取决于其他粘合剂组分在组合物中的浓度。碳水化合物粘合剂组合物可以是含水混合物或溶液，并且其粘度部分地取决于有多少聚合物前体已经被水稀释。例如，某些浓缩的粘合剂组合物(例如45wt.％至70wt.％或更多的固体浓度)在室温下可以具有数百厘泊的粘度。浓缩的树脂通常被水稀释至例如10wt.％至
30wt.％固体(例如，10wt.％至20wt.％固体)的固体浓度，这将粘合剂组合物的粘度降低到在室温下小于3cPs。其他粘合剂组合物可以在高浓度下具有实用粘度(functional viscosity)(例如，在50wt.％固体浓度下20cPs)，但应当被稀释以解决加工挑战例如对于所应用的粘合剂组合物的LOI、重量、以及均匀性问题。聚合物的添加可以增大含水组合物的粘度。聚合物的浓度范围取决于所使用的剂的类型。例如，将羟乙基纤维素添加到
0.05wt.％至0.3wt.％的浓度范围可以足以使组合物的粘度增大到期望的值，而相同的粘度范围可以通过将0.03wt.％至0.2wt.％黄原胶添加到含水组合物来满足。除了聚合物之外，组合物还可以包含以实现35mN/m至50mN/m的组合物的表面张力的量添加的表面活性剂。这些表面活性剂可以包括阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、和/或非离子型表面活性剂。

[0048] 除非本文另外陈述，否则术语“缔合性增稠剂”指的是a)HASE聚合物，即疏水地改性的碱溶胀型乳剂，其是部分离子型的部分地疏水性聚合物；和/或b)HEUR聚合物，即疏水地改性的乙氧基化氨基甲酸酯(hydrophobically modified ethoxylated urethane)。这些聚合物是非离子聚合物，例如具有疏水末端和长中间链的聚合物。

[0049] HASE聚合物优选地是使用包含C1-C4烷基、环氧丙烷基团、环氧乙烷基团和可聚合基团的特定缔合性单体合成的聚合物，这产生碱溶胀型且碱可溶性缔合性聚合物。

[0050] 优选地，HASE聚合物是包含以下的单体混合物的聚合产物：(a)至少一种酸性乙烯基单体；(b)至少一种非离子乙烯基单体；(c)第一缔合性单体，其具有第一疏水性末端基团；(d)选自由以下组成的组的单体：具有第二疏水性末端的第二缔合性单体、半疏水性单体及其组合；以及任选地(e)一种或更多种交联单体或链转移剂。当单体(d)是缔合性单体时，单体(c)的第一疏水性末端基团和单体(d)的第二疏水性末端基团优选地具有彼此显著不同的疏水特征和/或空间特征。

[0051] 术语“HEUR”聚合物指的是疏水地改性的环氧烷氨基甲酸酯聚合物，其包括被疏水物改性的环氧乙烷氨基甲酸酯聚合物(胺改性的HEUR)，疏水物包括有机碱例如仲胺或叔胺，有机碱的存在通过pH引发剂(pH trigger)提供粘度控制。

[0052] 当HEUR组合物的pH相对于并入的碱的pKa充分低时，碱性基团被质子化，并且粘度是相对低的；当pH充分高时，缔合性增稠发生。因此，将碱性疏水物并入到HEUR聚合物中允许相对高浓度的聚合物在低pH下溶解在水中；在溶液被添加到油漆涂料的高pH环境之后，碱被去质子化，并且缔合性增稠机制激活。

[0053] 含纤维素的颗粒：本发明的第一方面提供包含源自植物的纤维素颗粒材料的组合物，该源自植物的纤维素颗粒材料包含小于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。在本发明的工艺中，植物材料被分解成包含植物细胞壁材料的含纤维素的颗粒。植物细胞壁材料包括纤维素、半纤维素(例如木葡聚糖、木聚糖、甘露聚糖以及葡甘露聚糖)、果胶、以及蛋白质例如糖蛋白。颗粒可以包括植物细胞、植物细胞壁以及植物细胞壁聚合物组分的松散联合(loose association)，其可以是，例如，从纤维素、半纤维素、果胶和蛋白质形成的凝胶的片。相信的是，在本发明的工艺中，植物细胞壁分解通过果胶和半纤维素的部分降解以及果胶单糖和半纤维素单糖的随后提取发生。然而，相信的是，本发明的工艺不降解纤维素材料，使得某些细胞壁特征/结构被保留。还相信的是，过氧化物试剂使细胞壁多糖结构内的共价键断裂，使细胞壁结构散开，结果是本发明的含纤维素的颗粒能够用水溶胀。用水溶胀的这种能力有助于本发明的颗粒呈现的有利的流变学改性的性质。

[0054] 含纤维素的颗粒在水中是不溶性的。在水中不溶性意指，在水中在1wt％(固体)或更小的浓度下，含纤维素的颗粒是离散颗粒。离散颗粒是本身使用光学显微镜学在100×放大倍率下可以观察到的颗粒。含纤维素的颗粒优选地具有从1μm至250μm的平均主要尺寸。颗粒可以具有大于10μm并且多达200μm的平均主要尺寸。优选地，颗粒具有从10μm至70μm或从30μm至70μm的平均主要尺寸。平均主要尺寸可以通过光学显微镜学来测量。颗粒通过将几滴亚甲基蓝添加到在载玻片上的完全水合的颗粒的稀释悬浮液来染色。颗粒在100×放大倍率下，使用Dyno-eye相机(USB)在显微镜的目镜上来查看，其中计算机上的Dynocapture 2.0 软件连接到相机。最大颗粒尺寸使用图像分析来测量，图像的精确度通过使用来自Malvern Mateziser 2000的数据的分析来确证，这示出[d,4,3]体积加权平均值与来源于以上光学分析的数字相同。

[0055] 优选地，含纤维素的颗粒包含小于5wt％、优选地小于3wt％的微纤丝材料，如通过在重复洗涤、随后在150℃下干燥洗涤物之后穿过10μm 过滤器的材料的量测量的。

[0056] 含纤维素的颗粒优选地包含以小于60wt％、优选地多达59wt％、更优选地多达55wt％的量的纤维素。优选地，含纤维素的颗粒包含以至少40wt％或45wt％的量的纤维素。
在一个实施方案中，含纤维素的颗粒包含以50wt％至小于60wt％的量或以小于53wt％至
58wt％的量的纤维素。

[0057] 在一个实施方案中，含纤维素的颗粒包含以小于约60wt％，例如小于约59wt％、小于约58wt％、小于约55wt％、小于约53wt％、小于约50wt％、小于约45wt％、小于约40wt％的量的纤维素。

[0058] 在一个实施方案中，含纤维素的颗粒包含以大于约40wt％，例如大于约45wt％、大于约50wt％、大于约53wt％、大于约55wt％、大于约58wt％、大于约59wt％，例如多达约60wt％的量的纤维素。

[0059] 优选地，除了纤维素，含纤维素的颗粒包含以从4wt％至6wt％的量的多糖。优选地，含纤维素的颗粒包含以小于2wt％的量的半纤维素，以及以小于10wt％的量的果胶。

[0060] 纤维素含量和其他多糖的含量可以使用以下标准方法来测量：将材料的样品转化成醇不溶性残余物，并且然后使此中的一部分经受使用2M三氟乙酸在120℃下持续1小时的酸水解。这产生水解物和不可水解的纤维素残余物/多糖残余物。将水解物干燥，并且再悬浮于蒸馏水中。然后，使用HPLC，分析此溶液的单糖含量。

[0061] 纤维素颗粒材料包含以起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少3％，例如至少5％的量的可提取的木糖。可选择地，纤维素颗粒材料包含起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少10％，例如起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少20％、至少30％、至少40％的可提取的木糖。

[0062] 可选择地，纤维素颗粒材料包含相对于起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少3％、例如至少5％的可提取的木糖。可选择地，纤维素颗粒材料包含相对于起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少10％的可提取的木糖，例如相对于起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少20％、至少30％、至少40％的可提取的木糖。

[0063] 可选择地，纤维素颗粒材料包含以起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少4％的量的可提取的木糖。可选择地，纤维素颗粒材料包含以起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少5％，例如起始植物材料中的可提取的木糖的量的至少6％、至少7％、至少
8％、至少9％的可提取的木糖。

[0064] 可选择地，纤维素颗粒材料包含以起始植物材料中的可提取的木糖的量的小于10％的量的可提取的木糖。可选择地，纤维素颗粒材料包含起始植物材料中的可提取的木糖的量的小于9％，例如起始植物材料中的可提取的木糖的量的小于8％、小于7％、小于
6％、小于5％、小于4％的可提取的木糖。

[0065] 可选择地，纤维素颗粒材料包含相对于起始植物材料中的可提取的木糖的量的小于70％的可提取的木糖。可选择地，纤维素颗粒材料包含相对于起始植物材料中的可提取的木糖的量的小于60％的可提取的木糖，例如相对于起始植物材料中的可提取的木糖的量的小于55％的可提取的木糖。

[0066] 在可选择的实施方案中，纤维素颗粒材料来源于甜菜，并且包含至少约0.5wt％，例如至少约1wt％、至少约1.5wt％，例如至少约1.6wt％、至少约1.7wt％、至少约1.8wt％、至少约1.9wt％，例如约2wt％的可提取的木糖。

[0067] 在可选择的实施方案中，纤维素颗粒材料来源于甜菜，并且当在起始甜菜植物材料中的可提取的木糖的量是约20wt％时，包含至少约0.5wt％，例如至少约1wt％、至少约1.5wt％，例如至少约1.6wt％、至少约1.7wt％、至少约1.8wt％、至少约1.9wt％，例如约
2wt％的可提取的木糖。

[0068] 在可选择的实施方案中，纤维素颗粒材料来源于胡萝卜，并且当在起始胡萝卜植物材料中的可提取的木糖的量是约2.0wt％时，包含至少约0.8wt％，例如至少约0.9wt％，例如约1.0wt％的可提取的木糖。

[0069] 纤维素颗粒材料包含小于30wt％的可提取的葡萄糖。可选择地，纤维素颗粒材料包含小于25wt％的可提取的葡萄糖，例如小于20wt％、小于19wt％、小于18wt％、小于17wt％、小于16wt％、小于15wt％的可提取的葡萄糖。

[0070] 在可选择的实施方案中，纤维素颗粒材料来源于甜菜，并且当在起始甜菜植物材料中的可提取的葡萄糖的量是约7wt％时，包含小于约25wt％，例如小于约20wt％、小于约15wt％，例如约13wt％的可提取的葡萄糖。

[0071] 在可选择的实施方案中，纤维素颗粒材料来源于胡萝卜，并且当在起始胡萝卜植物材料中的可提取的葡萄糖的量是约11wt％时，包含小于约25wt％，例如小于约20wt％，例如约19wt％的可提取的葡萄糖。

[0072] 在一个实施方案中，纤维素颗粒材料包含小于约1wt％，例如小于约0.5wt％，例如小于约0.2wt％的甘露糖，例如大体上无甘露糖。在一个实施方案中，纤维素颗粒材料包含小于约1wt％，例如小于约0.5wt％，例如小于约0.2wt％的鼠李糖，例如大体上无鼠李糖。

[0073] 在一个实施方案中，纤维素颗粒材料可以包含来自以下的一种或更多种多糖：同聚半乳糖醛酸(homogalacturonan)、(1-4)-β-D-半乳聚糖、木葡聚糖、(1-4)-β-D-木聚糖以及(1-4)-β-D-阿拉伯糖基木聚糖((1-4)-β-D-arabinoxylan)。在一个实施方案中，纤维素颗粒材料可以包含完全甲基酯化的同聚半乳糖醛酸、部分甲基酯化的同聚半乳糖醛酸或完全去酯化的同聚半乳糖醛酸。在一个实施方案中，纤维素颗粒材料可以包含一种或更多种糖蛋白。例如，在一个实施方案中，纤维素颗粒材料可以包含伸展蛋白。确定此类组分的存在可以使用CoMPP糖阵列方法(CoMPPglycoarray method)容易地进行，如在 I,Marcus SE,Haeger A,Verhertbruggen Y,Verhoef R,Schols H,Ulvskov P,Mikkelsen JD,Knox JP,Willats W.(2007)High-throughput screening of monoclonal antibodies against plant cell wall glycans by hierarchical clustering of their carbohydrate microarray binding profiles.Glycoconj J.25(1):37-48中所描述的。

[0074] 含纤维素的颗粒优选地包含以20wt％至50wt％、优选地35wt％至48wt％的量存在的非糖(即非碳水化合物)组分。此组分可以包括蛋白质，例如糖蛋白。

[0075] 含纤维素的颗粒可以被水合，并且优选地具有90wt％至99.5wt％水的持水量。持水量通过以下来测量：使颗粒分散在水中，允许颗粒完全水合，然后使用10μm 滤纸将颗粒滤出，在过滤期间不施加压力。在液体已经停止排出之后，将在过滤器中收集的材料称重，然后使用设定为150℃的水分分析器(moisture analyser)干燥，并且然后再称重，以确定存在的水的量。

[0076] 在基于水的制剂中的用于根据本发明的组合物的含纤维素的颗粒被发现对于pH是相当不敏感的，即粘度在2至14的pH之间在测量上不变化。这与在此范围内对pH变化是敏感的许多其他粘度改性产品例如羟乙基纤维素(HEC)形成对照。

[0077] 含纤维素的颗粒可以具有多达2500cps、例如多达1000cps的粘度，并且优选地具有至少10cps或至少100cps的粘度。在该实施方案中，颗粒可以具有在93wt％水至96wt％水的范围内的持水量。优选地，颗粒具有从10μm至70μm或至100μm的平均主要尺寸，并且包含以45wt％或50wt％至小于60wt％的量的纤维素。这些低粘度的含纤维素的颗粒可用作用于基于水的体系的粘度改进剂，在基于水的体系中，可以添加相对大的量，以实现需要的粘度，同时将机械强度添加到由基于水的体系产生的大体上干燥的和/或固化的复合材料，或含纤维素的颗粒可以具有多达7500cps或8000cps的粘度。含纤维素的颗粒可以是高粘度颗粒，并且具有从2500cps、或3000cps至7000cps的粘度，或其可以是低粘度颗粒，并且具有从10cps至1000cps的粘度。颗粒可以具有大于约2500cps、例如至少约3000cps、例如至少约
3200cps、至少约3500cps、至少约4000cps、至少约5000cps、至少约5500、至少约6000cps、至少约7000cps、至少约7500cps、例如多达8000cps的粘度。颗粒可以具有小于约8000cps、例如小于约7500cps、小于约7000cps、小于约6000cps、小于约5500cps、小于约5000cps、小于约4000、小于约3500cps、小于约3200cps、小于约3000cps、例如约2500cps的粘度。

[0078] 颗粒可以具有2500cps或3000cps或4000cps或更大的粘度，优选地颗粒具有3500cps至5500cps的粘度。在该实施方案中，颗粒可以具有在97wt％至99.5wt％水的范围内的持水量。优选地，颗粒具有从10μm至70μm或至100μm的平均主要尺寸，并且包含以
45wt％或50wt％至小于60wt％的量的纤维素。这些高粘度的含纤维素的颗粒作为用于基于水的体系的粘度改进剂是有用的，因为仅需要相对小的量以实现需要的粘度。此外，体系的粘度在低剪切速率下大量增加并且在高剪切速率下增加很少。换句话说，含纤维素的颗粒被发现在基于水的体系中是非常剪切稀化的，并且因此在此类体系中可用作流变学改性剂。在静态制剂(static formulation)例如钻探泥浆中需要重添加剂(heavy additive)例如聚集体粘土材料(aggregate clay material)的抗沉降的情况下，但在高剪切速率下需要易于流动的情况下，例如在钻探或压裂期间泥浆的应用期间，这被发现是特别地有利的。

[0079] 添加剂/其他组分：组合物还可以包含：1)天然离子聚合物或天然非离子聚合物例如但不限于CMC、水溶性树胶、瓜尔胶、和/或海藻酸盐。不希望被任何特定的理论所束缚，相信的是，纤维素颗粒的粘度随着增大添加剂的分子量而增大，参见当低分子量而不是高分子量的CMC被采用时的实施例，这可能是由于薄壁纤维素和聚合物网络之间的相互作用。组合物还可以包含：2)合成的水分散性聚合物，例如高分子量的基于水的固体环氧分散体(high molecular weight water based solid epoxy dispersion)。

[0080] 组合物还可以包含：3)缔合性增稠剂。此外，不希望受限于任何特定的理论，相信的是，这些增稠剂主要通过与分散在水中的疏水性材料例如聚合物例如丙烯酸相缔合起作用。聚合物网络被有效地产生，这能够实现与含纤维素的颗粒的相互作用。

[0081] 组合物还可以有利地包含以下两种不同类型的这些缔合性增稠剂中的一种：即a)HASE聚合物，即疏水性地改性的碱溶胀型乳剂，其是部分离子型的部分疏水性聚合物；和b)HEUR聚合物，即疏水性地改性的乙氧基化氨基甲酸酯。这些聚合物是非离子聚合物，例如具有疏水末端和长中间链的聚合物。

[0082] 组合物还可以优选地包含防止组合物中的纤维素颗粒缔合的添加剂，例如聚合物分散剂，或提供位阻(steric hindrance)并且防止任何其他带电荷的颗粒被吸引的添加剂。

[0083] 组合物还可以优选地包括聚合物分散剂和聚合物添加剂的平衡，聚合物分散剂和聚合物添加剂选自以下的组：天然离子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或缔合性增稠剂。正确的平衡允许含纤维素的颗粒和任何其他带电荷的颗粒的同时的高粘度、但良好的分散。

[0084] 钻探流体

[0085] 用于钻探地下井的循环的流体是复杂的悬浮液或流体乳剂(complex suspension or fluid emulsion)。循环的流体的目的是多方面的，在于流体用于使钻探设备冷却和润滑、用于将钻屑(cuttings)运载离开钻头到表面、以及用于控制井下地层压力(downhole formation pressure)和条件。

[0086] 由于在油气回收中遇到的地质建造(geological formation)的多样性，钻探流体需要频繁的维护；钻探流体通常被定制掺合(custom-blended)，以提供对于每种情形所需要的特定的流变学和其他性质。

[0087] 近些年，趋势已经朝向钻探更深的井。此趋势已经增加着重于钻探流体性能的需求，因为明显的地层变化(formation variation)常常在单个井中遇到，并且因为在钻探期间经历的总的温度范围可以变得相当高-常常超过一个数量级。

[0088] 此外，某些井的增加的深度和在具有大的地质压力(geologic pressure)的区域中寻找油气的趋势，对于钻探流体提出严格的需求。因此，此类流体必须越来越能够在高温、高密度和高盐含量的条件下进行。

[0089] 可用于油气的回收的非循环流体通常在回收井的初始钻探之后被采用。此类流体包括完井及修井流体(completion and workover fluid)、充填流体(packing fluid)、压裂流体、增产流体(stimulation fluid)、关于钻探水泥有用的保水剂(water retention agent)、以及其他流体。前述类型的非循环流体中的每种需要用于良好效果的某些熟知的性质。正如循环流体，非循环流体通常被特制或定制掺合，以满足特定的井或地质建造的特定的要求，并且每种非循环流体必须能够在越来越严格的条件下具有效用。

[0090] 水力压裂是应用于用于借助于增大其渗透性或传导性刺激油、气体和其他流体从地下地层中产生的多种技术的术语。在水力压裂中，合适的压裂流体在至少足以引起地层开裂以及产生压裂并且将压裂延伸到地层的期望部分中的流速和压力的条件下通过井眼被引入到地下地层中。压裂流体伴随其运载有支撑剂(proppant)例如砂、铝土矿、或类似的聚集体颗粒材料，该支撑剂被运输到压裂中，以产生高渗透性路径，并且在压力梯度被反转用于产生之后，防止新打开的地层的完全闭合。压裂流体必须满足由其需要的性能所施加的流变学规格，即具有足以通过岩石产生和传播压裂并且当压裂流体流到压裂中时足以将支撑剂保持在悬浮液中的高粘度。非常高的粘度不是可取的，因为过量的压降可能由于摩擦而产生，这导致不可接受的马力泵送要求。在压力被释放并且地层已经闭合到新放置的支撑剂之后，理想的压裂流体应当恢复到低粘度流体，该低粘度流体可以从支撑的压裂中容易地除去，以有助于高生产率。

[0091] 用于钻探或以其他方式在油气的产生中以及在其他钻井应用中使用的流体对本领域技术人员是熟知的。此外，对于确保前述流体中的每种的良好性能是必需的品质同样是熟知的。可用于产生油气的那些性质和流体的进一步的解释可以从回顾以下出版物得到，Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluids,第4版,G.R.Gray,Gulf Publishing Co.,Houston(1980)；以及Drilling and Drilling Fluids,Developments in Petroleum Science,11,Chilingarian等人,Elsevier,N.Y.(1981)。术语“钻探泥浆”或“钻探流体”在本文中意图涵盖全部的这些特定流体。

[0092] 钻探流体必须满足多功能的性能要求。首先，聚合物添加剂必须被容易地计量和混合在泥浆制剂中。流体必须在泵送和转移阶段即在中等剪切速率到高剪切速率下具有低粘度，然而同时将钻屑保持悬浮并且从钻探点可转移到表面，从而在低剪切速率下提供所谓的屈服强度和高粘度。除此以外，必须允许在筛分阶段使钻屑从钻探泥浆中分离。钻探泥浆必须在钻探操作停止和开始之后容易流动。因此，流体损失和流变学性质和动态过滤对于钻探泥浆是重要的性质。

[0093] 此外，地层的钻探泥浆损失由于若干原因是另一个重要的问题。首先，地层的钻探流体损失是任何钻探程序的最高成本中的一种。取决于损失的严重程度，与流体损失有关的成本可以高达所有相关的钻探成本的10％至15％。其次，地层的严重损失还可能引发其他问题例如井控问题(well control issue)或压差卡钻(differential sticking)。此外，这些问题增加钻探操作的非生产时间(NPT)，并且明显地增加钻探操作的总成本。申请人发现，当使用包含具有溶解的羧甲基纤维素(CMC)钠或溶解的黄原胶的含纤维素的颗粒的悬浮液的组合物时，从粉末形成这些悬浮液稳定化的粘土例如膨润土，同时还允许在较低的剪切力下以协同且非线性的方式增大粘度。

[0094] 用于制备包含含纤维素的颗粒材料的组合物的工艺

[0095] 步骤(i)：本发明的工艺的步骤(i)包括使草本植物材料与过氧化物试剂和水接触，以提供植物材料、过氧化物试剂和水的混合物。

[0096] 植物材料：有利地用于制备用于根据本发明的组合物的含纤维素的颗粒的植物材料是草本植物材料。“草本”是定义明确的植物学术语，指一年生、两年生或多年生的维管植物。这些植物通过每一生长季节后死亡的它们的地上茎被进一步表征。对于两年生和多年生物种，随后的季节的再生长从地下的器官，例如茎或根储存器官、块茎发生。这与木本物种形成对照，木本物种的茎每个季节继续生长，并且因此形成年轮。与本发明相关的草本植物的特定性质是它们组织中的初生壁的丰度。特别是在薄壁组织中发现这些。技术人员将认识到，来自草本维管植物的器官没有完全地由薄壁组织或完全地由初生壁组成，因为具有其次生壁的维管元件也不变地是除了最简单的器官之外所有器官的组件。然而，还将理解，由富含多糖的初生细胞壁组成的植物材料，也出现在不是维管植物的两组植物中：苔藓和轮藻(charophycean)绿藻。为了本发明的目的，“草本”还将包括来自这些组的植物的生物质。用于本发明的工艺中的植物材料因此包括蔬菜例如根类蔬菜、和水果。根类蔬菜的实例包括胡萝卜、甜菜(sugar beet)(本文也称为“甜菜(beet)”)或芜菁(turnip)、欧洲萝卜(parsnip)和瑞典芜菁(swede)。水果的实例包括苹果、梨和葡萄。植物材料可以来自马铃薯。植物材料可以源自一种类型的蔬菜，例如大体上所有的植物材料可以包括来自一种特定的根类蔬菜，例如，胡萝卜、甜菜、芜菁、欧洲萝卜和瑞典芜菁中的一种的材料。通过大体上所有意指蔬菜材料的按干重计至少90％。如本文所指的，除非另外指出，否则所有的重量是干重。类似地，大体上所有的植物材料可以包括来自一种特定的水果例如苹果、梨或葡萄中的一种的材料。植物材料可以源自蔬菜和水果类型的混合物，例如胡萝卜、甜菜或芜菁、欧洲萝卜、瑞典芜菁、苹果、梨和葡萄中的多于一种。优选地，植物材料包括甜菜和胡萝卜中的一种或甜菜和胡萝卜的混合物。在一个实施方案中，本发明的工艺中使用的植物材料不是木材。优选地，当水果或蔬菜具有形成大于水果或蔬菜的重量的3％的外皮时，已将水果或蔬菜的外皮除去，例如，通过剥皮。

[0097] 优选地，植物材料具有基于植物材料的总体积的按体积计高于30％、更优选地按体积计高于35％或按体积计高于50％和最优选地高于70％的薄壁细胞含量。薄壁细胞含量通过图像分析确定，即切割出植物的截面，在显微镜下查看该截面且测量薄壁组织的面积。理想地，通过植物或植物器官的不同部分取截面，并且然后这些面积可以被转化成组织体积的预测值。优选地，植物材料含有少于20wt％的木质素，更优选地，其含有从1wt％至
10wt％的木质素，最优选地，其含有从1wt％至5wt％的木质素。可以通过标准方法诸如Klason方法测量木质素含量。该方法使用强酸处理以分解和溶解除了木质素之外的所有植物材料。木质素被定义为不能被72％硫酸分解的材料的重量。

[0098] 在一个实施方案中，草本植物材料包含少于约30wt％的木质纤维素。在一个实施方案中，草本植物材料包含少于约20wt％的木质纤维素。在一个实施方案中，草本植物材料包含少于约15wt％的木质纤维素。在一个实施方案中，草本植物材料包含少于约10wt％的木质纤维素，例如少于约9wt％的木质纤维素，少于约8wt％的木质纤维素，少于约7wt％的木质纤维素，少于约6wt％的木质纤维素，少于约5wt％的木质纤维素，少于约4wt％的木质纤维素，少于约3wt％的木质纤维素，少于约2wt％的木质纤维素，少于约1wt％的木质纤维素。在一个实施方案中，草本植物材料大体上不包含木质纤维素。

[0099] 在本发明的一个实施方案中，草本起始材料是种子植物，即属于被子植物门。在另外的实施方案中，植物是单子叶植物，更具体地禾本目(Poales)的成员，通常是谷类。植物材料可以是来自农业生产的废品或侧流(side-stream)。在又另一个优选的实施方案中，草本植物是真双子叶植物的成员，更具体地作物植物，或来自农业生产的废品或侧流。生产甜菜或马铃薯淀粉之后剩余的浆是可用于本发明的吸引人的农业侧流。根类作物通常是相关的原材料。非穷尽的清单包括胡萝卜、瑞典芜菁、芜菁、欧洲萝卜和萝卜(radish)。来自果脯(fruit preserve)、果酱、果汁生产的果渣是另一种有价值的废品，通过本发明公开的方法可以从所述果渣回收纤维素。

[0100] 植物材料可以是原始植物材料或已经被热处理和/或机械地处理的原始植物材料，其优选地被洗涤，但优选地基本上未以其他方式被处理。优选地，其将不被可以作用以将其分解的任何化学试剂处理。优选地，其将不经受酸水解或碱水解处理。优选地，植物材料已经被机械地处理，例如剁碎/切碎，使得其呈具有例如小于10mm，优选地小于500μm，更优选地小于250μm，最优选地小于200μm的平均主要尺寸的颗粒的形式。植物材料可以呈浆的形式，例如，取自工业废物流的浆。可以通过洗涤原始植物物质、将其切碎或剁碎、将其在例如90℃至100℃的水中蒸煮直到柔软并且任选地将其均质化以减小包含在其中的不溶性颗粒的尺寸，从原始植物物质制备浆。可选择地，可以通过洗涤原始植物物质、将其切碎或剁碎、将其在高压锅中的水中蒸煮直到柔软并且任选地将其均质化以减小包含在其中的不溶性颗粒的尺寸，从原始植物物质制备浆。将认识到，该实施方案中的蒸煮温度可以超过100℃。

[0101] 优选地，浆中的不溶性颗粒具有小于10mm、优选地小于500μm、优选地小于250μm、更优选地小于200μm的平均主要尺寸。浆可以被洗涤和过滤，以除去可溶性副产物。在一个实施方案中，步骤(i)包括提供植物材料、过氧化物试剂和水的混合物，其中植物材料由具有小于500μm的平均主要尺寸的颗粒组成。步骤(i)可以包括从原始植物材料制备浆并且将过氧化物试剂和水添加至浆。在另一个实施方案中，步骤(i)可以包括提供原始植物材料、过氧化物试剂和水的混合物，并且使混合物均质化，直到植物材料由具有小于500μm的平均主要尺寸的颗粒组成。

[0102] 本发明的工艺进行的速度部分地取决于反应物的浓度。优选地，步骤(i)的混合物中的植物材料的浓度被保持在可以容易控制该工艺的水平。在一个实施方案中，步骤(i)的混合物包含以基于存在的水和植物材料的组合的量的从1wt％至10wt％的浓度的植物材料。优选地，该浓度是从1wt％至7wt％，更优选地从2wt％至5wt％。

[0103] 过氧化物试剂：本发明的工艺利用过氧化物试剂分解植物材料并且使其脱色。优选地，过氧化物试剂选自过氧化氢、有机过氧化物或无机过氧化物。更优选地，过氧化物试剂是过氧化氢或有机过氧化物。合适的有机过氧化物的实例是过氧羧酸例如过氧乙酸和间氯过氧苯甲酸，以及有机氢过氧化物(organic hydroperoxide)例如苄基过氧化物(benzylperoxide)。合适的无机过氧化物的实例包括离子过氧化物盐例如碱金属和碱土金属的过氧化物，以及酸过氧化物例如过氧硫酸和过氧磷酸。最优选地，过氧化物试剂是过氧化氢。过氧化物试剂优选地以基于植物材料的干物质重量的在5wt％至40wt％之间的量存在。在一个实施方案中，过氧化物试剂以基于植物材料的重量的在20wt％至35wt％之间的量存在。在一个实施方案中，过氧化物作为35％水溶液被添加，并且过氧化物试剂溶液与植物材料的干固体含量的比率是至少约0.25:1(按质量计)，例如至少约0.5:1、至少约0.6:1、至少约0.7:1、至少约0.8:1、至少约0.9:1，例如约1:1。

[0104] 在本发明的工艺中，相信的是，过氧化物试剂起作用以通过破坏细胞壁的复杂结构内的某些键使天然细胞壁结构松散，从而允许其更多地被水水合(和溶胀)，并且大大地增大植物材料的粘度。过氧化物试剂的这种效果，程度和速度，在使用蔬菜材料的酸水解或碱水解的情况下未曾被观察到。此外，已经发现，高粘度的含纤维素的颗粒可以通过本发明的工艺在对植物材料使用单个化学处理步骤下有效地获得。优选地，该工艺不包括任何另外的化学处理和/或任何生物处理例如酶促处理。

[0105] 用于催化过氧化物试剂与植物材料的反应的催化剂可以被添加到步骤(i)的混合物。催化剂的实例包括锰催化剂。因此，步骤(i)的混合物还可以包含过氧化物试剂催化剂。然而，在一个实施方案中，本发明的工艺在不存在催化剂下进行。

[0106] 步骤(ii)：步骤(ii)优选地包括加热在步骤(i)中提供的混合物。在此步骤中，植物材料被过氧化物试剂分解，并且含纤维素的颗粒的脱色还可能发生。

[0107] 在步骤(ii)中，混合物被加热到从30℃至110℃、例如30℃和100℃的温度，并且保持在从30℃至110℃、例如30℃和100℃的温度下持续一段时间。混合物被保持在此温度范围内的时间段可以是在1分钟和6小时之间。在一个实施方案中，混合物被保持在从30℃至110℃、例如30℃至100℃的温度下持续小于6小时、例如小于5小时、小于4小时、小于3小时、小于2小时、例如小于1小时。可选择地，混合物被保持在从30℃至110℃、例如30℃至100℃的温度下持续至少1小时、例如至少2小时、至少3小时、至少4小时、至少5小时、至少6小时。
在一个实施方案中，混合物被保持在30℃至110℃、例如30℃至100℃的范围内的稳定的温度下持续该时间段。在另一个实施方案中，混合物的温度可以在30℃至110℃、例如30℃至
100℃的范围内变化持续该时间段，即在此时间段期间升高和/或降低，但仍然保持在从30℃至110℃、例如30℃和100℃的范围内。温度和混合物被保持在该温度下的时间段的选择取决于含纤维素的颗粒的期望的粘度和任选地期望的脱色程度。优选地，混合物被加热到从70℃和100℃的温度，并且被保持在从70℃和100℃的温度下持续如上文指定的时间段。

[0108] 粘度：本发明人已经研究了作为步骤(ii)的混合物的pH的函数的含纤维素的颗粒的粘度行为，步骤(ii)的混合物被保持在30℃至110℃之间、例如30℃和100℃的温度下持续一段时间。我们参考图1，从图1中可以看到，对于在实施例1中进行的工艺，反应混合物的pH随时间并且随含纤维素的颗粒的粘度而变化。在一个实施方案中，混合物被保持在30℃至110℃之间、例如30℃和100℃的温度下的时间段，可以通过监测步骤(ii)的反应混合物的反应液体的pH来确定。本发明人已经发现，混合物的pH随含纤维素的颗粒的粘度变化而变化，并且因此该pH测量可以提供所产生的含纤维素的颗粒的粘度的指示器(indicator)。相信的是，有利地，此pH-粘度相关性不取决于步骤(ii)的混合物被加热到/被保持的温度。
因此，该相关性可以被应用于具有不同加热方案的反应体系。然而，如果植物材料的类型变化，pH-粘度相关性可以变化。

[0109] 因此，在本发明的优选的实施方案中，混合物被保持在30℃至110℃之间、例如30℃和100℃的温度下，直到其具有预先确定的pH值，以便产生具有期望的粘度的含纤维素的颗粒。pH值可以通过在相同条件下进行的校准运行(calibration run)来确定。

[0110] 本文公开了用于制备用于根据本发明的组合物的含纤维素的颗粒的优选的工艺，该工艺包括：

[0111] (i)提供植物材料、过氧化物试剂和水的混合物；

[0112] (ii)将所述混合物加热到在从30℃至100℃的范围内的温度，并且将所述混合物保持在从30℃至100℃的范围内的温度下持续一段时间，以便分解植物材料；以及[0113] (iii)分离包含含纤维素的颗粒的残余物，

[0114] 其中所述工艺包括在步骤(ii)期间监测混合物的pH，并且当混合物达到预先确定的pH值时，终止将混合物保持在从30℃至100℃的范围内的温度下。

[0115] 在该实施方案中，所述pH值可以从校准来确定，校准给出被预计为步骤(ii)中的反应混合物的pH的函数的含纤维素的颗粒在水中的粘度。因此，该工艺的一个实施例包括进行校准，借此该工艺在相同的条件下进行若干次，除了步骤(ii)的混合物被保持在从30℃至110℃、例如30℃至100℃的温度下的时间段变化之外。每次，反应混合物被取样。pH首先被测量，并且然后将样品分离成包含含纤维素的颗粒的不溶性残余物和反应液体组分。含纤维素的颗粒在水中的粘度被测量，并且从而可以获得含纤维素的颗粒的粘度和步骤(ii)的反应混合物的pH之间的相关性。

[0116] 优选地，在工艺期间，没有pH改性添加剂被添加到步骤(i)或步骤(ii)的混合物。pH改性意指将混合物的pH调整了大于0.5的量级。

[0117] 本研究已经包括对于作为步骤(ii)的混合物被保持在30℃至110℃之间、例如30℃和100℃的温度下的时间段的函数的通过本发明的工艺形成的含纤维素的颗粒的粘度行为的研究。已经发现的是，含纤维素的颗粒的粘度不随时间线性地变化。除非另外指定，否则如本文提到的含纤维素的颗粒的粘度是如使用具有以10rpm旋转的RV杆的Brookfield粘度计在20℃下测量的颗粒在水中以1％干重的浓度的粘度。

[0118] 混合物可以被保持在30℃至110℃之间、例如30℃和100℃的温度下持续预先确定的时间段，以便产生具有期望的粘度的颗粒纤维素。时间的长度可以通过在相同条件下进行的校准运行来确定。如果起始材料(植物材料和过氧化物试剂)的浓度、植物材料的类型或反应混合物被保持的温度变化，则校准可以变化。

[0119] 优选地，用于本文组合物的含纤维素的颗粒通过包括以下的工艺来制备：

[0120] (i)提供植物材料、过氧化物试剂和水的混合物；

[0121] (ii)将所述混合物加热到在从30℃至100℃的范围内的温度，并且将所述混合物保持在从30℃至100℃的范围内的温度下一段时间，以便分解植物材料；以及[0122] (iii)分离包含含纤维素的颗粒的残余物，

[0123] 其中所述时间段被选择，以便产生在水中具有期望的粘度的含纤维素的颗粒。在此工艺中，所述时间段可以从校准来确定，校准给出被预计为所述时间段的函数的含纤维素的颗粒在水中的粘度。因此，该工艺可以包括进行校准，借此该工艺在相同的条件下进行若干次，除了步骤(ii)的混合物被保持在从30℃至100℃的温度下的时间段变化之外。每次，反应混合物被取样。然后，样品被分离成包含含纤维素的颗粒的不溶性残余物和反应液体组分。含纤维素的颗粒在水中的粘度被测量，并且这与所述时间段相关。

[0124] 在本文描述的工艺中，较高粘度材料通常在短的反应时间内产生，而较低粘度材料通常在较长反应时间内产生。这是令人惊讶的发现，并且作为此的结果，本发明的工艺可以被控制，以提供具有特定粘度性质的含纤维素的颗粒。

[0125] 有利地，本文描述的工艺可以产生明显地脱色的含纤维素的颗粒，因为过氧化物试剂既分解植物材料又使植物材料脱色。然而，在产生较高粘度纤维素材料的情况下，反应时间可以是相对短的，并且脱色可能未曾发生到最大程度或所需要的程度。已经发现的是，在一系列被控制的步骤中，升高或降低温度可以帮助使含纤维素的颗粒脱色，同时保持高粘度。因此，在一个实施方案中，步骤(ii)可以包括将混合物加热到在90℃和100℃之间的温度，并且将混合物保持在此温度下持续某些时间，随后是使混合物冷却到在75℃和85℃之间的温度，并且将混合物保持在此温度下持续该时间段的剩余时间。可选择地，步骤(ii)可以包括将混合物加热到在75℃和85℃之间的温度并且将混合物保持在该温度下持续一段时间，然后将温度升高到在90℃和100℃之间，并且保持在此温度下持续一段时间，直到已经实现期望的脱色程度。

[0126] 为了实现非常高粘度的含纤维素的颗粒，即具有6800cps或更大的粘度的颗粒，而不使颗粒脱色，混合物可能仅需要被加热到相对低的温度持续相对短的时间。低于30℃，在合理的时间框架内即在若干小时而不是若干天的时间框架内获得本发明的高粘度的含纤维素的颗粒是不可能的。

[0127] 为了在颗粒的明显脱色下并且在小于4小时并且优选地小于2小时的可接受的时间框架内实现高粘度的含纤维素的颗粒，即具有大于2500cps、例如3000cps或更大的粘度的颗粒，优选地，混合物应当被加热到在70℃至100℃之间的温度。更优选地，温度是在从80℃至97℃的范围内、甚至更优选地在90℃至96℃的范围内。

[0128] 为了在颗粒的明显脱色下实现低粘度的含纤维素的颗粒，即具有小于2500cps、例如1000cps或更小的粘度的颗粒，优选地，混合物应当被加热到在90℃至100℃之间的温度，并且保持在此温度下持续至少2小时，直到已经达到期望的粘度并且已经发生最大脱色。

[0129] 如果在步骤(i)中提供的混合物已经是热的，那么可能的是，从蒸煮蔬菜材料提供浆，不需要混合物的太多另外的加热。如果情况是这样，那么步骤(ii)的加热已经在步骤(i)中部分地或完全地进行。加热步骤通过使步骤(ii)的混合物冷却来终止。优选地，使混合物迅速冷却。

[0130] 步骤(ii)还可以包括混合物借此被均质化的步骤。这可以在加热期间发生，并且导致使步骤(ii)的长度缩短。可选择地或另外地，均质化可以在加热之后发生。如果热的过氧化物对于被使用的任何设备是问题，那么均质化可以在加热阶段完成并且材料已经冷却之后进行。在一个实施方案中，本发明的工艺包括在使混合物保持在温度下的同时或在混合物已经被冷却下来之后或两者，使步骤(ii)的混合物均质化。

[0131] 在本文描述的工艺的一个实施方案中，35％过氧化物水溶液可以以草本植物材料的重量(干含量)的按重量计0.5％或更少的量被添加，并且过氧化物处理步骤进行，直到大体上所有过氧化物已经被消耗并且然后终止。在该实施方案中，获得具有至少2500cps的粘度的颗粒纤维素材料(在1wt％固体浓度下)。

[0132] 在本文描述的工艺的一个实施方案中，35％过氧化物水溶液可以以0.5份过氧化物溶液或更小与1份草本植物材料(干含量)、例如0.25份过氧化物溶液与1份草本植物材料(干含量)的比率被添加，并且过氧化物处理进行，直到大体上所有过氧化物已经被消耗并且反应立即终止。在该实施方案中，获得具有至少2500cps的粘度的颗粒纤维素材料(在1wt％固体浓度下)。

[0133] 在本文描述的优选的工艺的一个实施方案中，用于过氧化物处理步骤的条件可以在大体上所有过氧化物已经被消耗之后继续。在一个实施方案中，反应可以继续持续至少另外的30分钟，例如至少40分钟，或至少60分钟。在该实施方案中，获得具有小于约2500cps，例如小于约1000cps的粘度的颗粒纤维素材料(在1wt％固体浓度下)。

[0134] 步骤(iii)

[0135] 在优选的工艺的步骤(iii)中，分离包含含纤维素的颗粒的残余物。这可以通过洗涤并且过滤来自步骤(ii)的产物来实现。洗涤除去来自反应的任何可溶性分解产物和任何过量的过氧化物试剂。在步骤(ii)的产物中的过量的过氧化物还可以通过添加催化剂来除去。洗涤可以使用许多不同的工艺例如离心过滤(连续的或分批的)、微量过滤(microfiltration)、压滤或简单的重力驱动的过滤来实现。过氧化物水平和pH可以被检查。过氧化物含量应当优选地是小于30mg/l(如使用过氧化物指示棒测量的)，并且pH应当优选地是在6和9之间。任选地，然后材料可以被压制或浓缩以降低含水量，例如降低到20-50wt％固体。然后，此压制的块状物(cake)可以通过剁碎/研磨被重新定尺寸，以形成粉末。
此粉末能够在被添加到基于水的体系时迅速再分散和再水合。

[0136] 步骤(iv)

[0137] 优选的工艺可以任选地包括使含纤维素的颗粒与氧化剂接触的另外的步骤。氧化剂可以是次氯酸钠。含纤维素的颗粒可以用水来洗涤，并且任选地过滤，之后与氧化剂接触。洗涤的和过滤的含纤维素的颗粒可以在水中再构成，之后与氧化剂接触。氧化剂步骤可以在约60℃或更小的温度下进行。氧化剂可以以在水溶液中约1份氧化剂与2份固体的比率被添加。氧化剂可以呈活性氧化剂的10％水溶液的形式。氧化剂步骤的温度可以被保持持续至少10分钟，例如至少20分钟，多达约30分钟。产生的含纤维素的颗粒可以从氧化剂溶液中分离，并且用水洗涤，直到不含残余的氧化剂。洗涤可以使用许多不同的工艺例如离心过滤(连续的或分批的)、微量过滤、压滤或简单的重力驱动的过滤来实现。

[0138] 步骤(v)

[0139] 优选的工艺可以任选地包括使从步骤(iii)或步骤(iv)获得的混合物均质化的另外的步骤。均质化的步骤可以在来自步骤(iii)或步骤(iv)的过滤且干燥的材料上发生。均质化的步骤可以在已经在水中被再构成的从步骤(iii)或步骤(iv)获得的材料上发生。均质化可以进行直到获得期望的粒度。

[0140] 步骤(vi)

[0141] 优选的工艺可以包括将所获得的纤维素颗粒材料或含纤维素的颗粒浓缩至特定浓度的另外的步骤。材料可以被浓缩至以下水平：例如至少5wt％固体，例如至少约10wt％固体、至少约15wt％固体、至少约20wt％固体、至少约25wt％固体，例如约30wt％固体。在15wt％固体和更大的水平下，材料能够被磨碎，这在某些应用中可能是有利的。较低负载水平导致糊剂样稠度(consistency)，这在其他应用中可能是有利的。

[0142] 步骤(vii)

[0143] 在此优选的工艺步骤中，使含纤维素的颗粒与选自包括以下的组的剂接触：天然离子聚合物或天然非离子聚合物、合成的水分散性聚合物、和/或缔合性增稠剂、或其组合。这优选地在允许形成期望的悬浮液或分散体的条件下、例如在水的存在下并且在合适的剪切和温度下进行。注意，此步骤还可以在步骤vi之前进行，从而产生根据本发明的稀释组合物，该稀释组合物可以被直接地采用或进一步浓缩。

[0144] 组合物的用途包含含纤维素的颗粒的本发明的组合物可以是基于水的。如本文提到的基于水的体系包括水溶液、分散体和乳剂。

[0145] 典型地，在基于水的体系中，本发明的含纤维素的颗粒以小于约10wt％、小于5wt％、例如小于3wt％、优选地小于1wt％、更优选地0.05wt％至0.2wt％或0.5wt％的量存在。本发明的含纤维素的颗粒可以在任何的这些组合物中以至少0.05wt％、至少约
0.2wt％、至少约0.5wt％、至少约1wt％、至少约3wt％、至少约5wt％、至少约10wt％的量存在。在某些实施方案中，纤维素颗粒材料以小于约2wt％、例如小于约1.5wt％、小于约
1.2wt％、小于约1wt％、小于约0.5wt％、小于约0.4wt％、小于约0.3wt％、小于约0.25wt％、小于约0.2wt％、小于约0.1wt％、小于约0.05wt％、小于约0.04wt％、小于约0.03wt％、小于约0.02wt％、例如约0.01wt％的量并入到含水组合物中。

[0146] 聚合物添加剂

[0147] 待被用于本发明的组合物的能够形成网络的可分散于水中的聚合物优选地以小于约10wt％、小于5wt％、例如小于3wt％、优选地小于1wt％、更优选地0.05wt％至0.2wt％或0.5wt％的量存在。能够形成网络的可分散于水中的聚合物可以在任何的这些组合物中以至少0.05wt％、至少约0.2wt％、至少约0.5wt％、至少约1wt％、至少约3wt％、至少约5wt％、至少约10wt％的量存在。在某些实施方案中，能够形成网络的可分散于水中的聚合物以小于约2wt％、例如小于约1.5wt％、小于约1.2wt％、小于约1wt％、小于约0.5wt％、小于约0.4wt％、小于约0.3wt％、小于约0.25wt％、小于约0.2wt％、小于约0.1wt％、小于约
0.05wt％、小于约0.04wt％、小于约0.03wt％、小于约0.02wt％、例如约0.01wt％的量并入到含水组合物中。

[0148] 组合物可以包含本领域已知的其他添加剂和填充剂，例如抗蓄气剂(anti air entrainment agent)或脱气剂(air release agent)、缓凝剂(setting retarder)、促凝剂(setting accelerator)及类似物。

[0149] 本发明被进一步描述，但不限于以下例证性实施例。

[0150] 实施例1：

[0151] 对于过氧化氢处理的根类蔬菜浆的用于随着反应时间测量粘度和pH的方法[0152] 将新鲜的胡萝卜剥皮，剁碎并且在90℃下蒸煮持续2小时。然后，将胡萝卜在蒸煮液体中使用Silverson FX均质器均质化，以形成具有直径小于500微米的颗粒的浆。浆的浓度使用水分分析器来测量为在水中的5％固体。然后，将批次分成许多1升样品，每个样品被包含在具有紧密配合的盖(tight fitting lid)的聚丙烯瓶中。然后，将这些瓶放置到调节到90℃的热水的水浴中。定期地检查瓶的内部温度。当温度达到90℃时，将35％过氧化氢以1份35％过氧化物与1份胡萝卜固体的比率添加到每个瓶。然后，将瓶留在90℃的水中持续变化的时间长度。将瓶每隔一定时间从水浴中取出，并且通过放置到冷水浴中迅速冷却。使用pH计立即测量内容物的pH。然后，将内容物倾入到由园艺冻结羊毛(horticultural frost fleece)制成的粗糙过滤器(孔尺寸约250微米)中，并且允许液体排出。将剩余的固体用清洁的水洗涤3次。然后，将剩余的固体从过滤器中刮出，并且放置到清洁的烧杯中。将此浆使用具有附接在头部中的细槽圈(fine slotted collar)的台式Silverson L5M来均质化。均质化在8000rpm下进行持续15分钟。然后，均质化的浆的固体含量使用水分分析器来测量，并且用新鲜的水调整到1％。此时温度被测量为20℃。然后，浆的粘度以在水中的1干重％(1dry wt％)的浓度、使用具有以10rpm运行的RV杆头的Brookfield Viscometer DVII+Pro EXTRA来测量。粘度以厘泊(cps)来记录。然后，将来自这些实验的数据用于绘制粘度作为时间的函数和pH作为时间的函数，并且此标绘图在图1中被示出。

[0153] 实施例2：从甜菜制备低粘度纤维素颗粒材料

[0154] 将900g的甜菜小球洗涤并且通过将其添加到温水来水合，其中脏水通过筛子排出。将此甜菜水合物放置在大桶中在过量的水中并且搅动，之后用滤器舀出，并且用水洗涤，以确保没有石头/沙砾进入加工的下一阶段。

[0155] 然后，将洗涤的甜菜在100℃下蒸煮持续3小时，之后使用装有初始地粗糙的定子筛(initially coarse stator screen)的Silverson FX均质器均质化并且向下移动到小孔乳化器筛(对于每个筛，加工时间15分钟)。固体使用Oxford固体计来测量，并且混合物通过添加清洁的水调整到2％固体。

[0156] 然后，将混合物放置在25升玻璃反应容器中，并且计算容器中的干固体含量。当混合物正在加热时，基于0.25:1的过氧化物水溶液(以35％)与干固体的比率添加过氧化物。温度被保持在90℃下持续6小时(在其达到90℃后)，此时pH已经从约5下降到3或更小。

[0157] 然后，漂白通过使洗涤的材料再悬浮于清洁的水中并且将其放回在容器中来进行。漂白用2:1漂白剂(2份具有10％活性氯的漂白溶液与1份固体，持续30分钟)在60℃下进行。

[0158] 然后，将材料在Silverson FX均质器的细槽定子筛上均质化持续30分钟。

[0159] 然后，将材料通过过滤器排出，并且在吸收布(absorbent cloth)之间压制成期望的最终固体含量。将固体以1wt％固体再悬浮于水中产生1500cps的粘度(如先前描述测量的)。

[0160] 实施例3：用于组合物的含纤维素的颗粒的分析

[0161] 分析来自工艺的三个阶段(开始；在过氧化物处理之后；在次氯酸钠处理之后)的干燥的材料的可提取的单糖含量/多糖含量。测试的起始植物材料是甜菜和胡萝卜。

[0162] 根据下文的标准的两步方案进行测试程序，标准的两步方案是基于通过煮沸在80％醇溶液中的样品将多糖与单糖和寡糖分离。单糖和寡糖在醇溶液中是可溶性的，而多糖和纤维是不溶性的。可溶性组分可以通过过滤或离心与不溶性组分分离。然后可以将两种级分(可溶性和不溶性)干燥并称重，以确定其浓度。

[0163] 干燥的材料然后可以在酸水解后用于HPLC分析。

[0164] (i)醇可溶性组分和醇不溶性组分的分离

[0165] 材料

[0166] ●干燥的样品

[0167] ●80％乙醇

[0168] ●压缩氮气

[0169] 方法

[0170] 对每种材料样品，用5ml的80％乙醇提取50mg三次，每次通过在95℃水浴中在加帽的玻璃管中煮沸样品持续10min。在每次提取之后，将管以5000x g离心持续5分钟，并且将三次提取的上清液合并用于糖分析。

[0171] 在酸水解之前，烘箱干燥残余物和上清液。使用三氟乙酸的酸水解降解果胶、半纤维素和纤维素的高度无定形区域，而使用72％(w/v)硫酸的酸水解降解除了纤维素的高度结晶区域之外的所有多糖。

[0172] (ii)(a)基质多糖的分析-三氟乙酸水解

[0173] 材料

[0174] ·干燥的样品

[0175] ·螺帽管

[0176] ·2M三氟乙酸＝11.4g在50ml中(或3ml 99.5％TFA和17ml dH2O)

[0177] ·压缩氮气

[0178] ·单糖标准品

[0179] ○三种单糖(葡萄糖、果糖、木糖)的标准糖混合物。每种糖是在10mM储备溶液(100X)中。通过将250μl、500μl和750μl吸量在螺帽小瓶中并且蒸发至干燥来完成标准品的制备。以与样品同样的方式进行水解。

[0180] 方法

[0181] 第1天

[0182] ·称取来自步骤(i)的5mg的醇不溶性级分到螺帽管中

[0183] ·将所有的样品和单糖标准品(250μl、500μl、750μl)干燥

[0184] 第2天

[0185] ·在通风橱中，通过添加0.5ml 2M TFA水解。用干燥的氮气冲洗小瓶，放置帽，且混匀。在样品之间用乙醇棉纸(ethanol tissue)擦拭氮气喷嘴以防止污染。

[0186] ·在100℃下加热小瓶持续4h，并且在水解期间混合若干次。

[0187] ·在离心蒸发器中或在具有烟雾提取(fume extraction)的氮气冲洗(nitrogen flush)下完全蒸发过夜。

[0188] 第3天

[0189] ·添加500μl的丙-2-醇，混合，并且蒸发。

[0190] ·重复

[0191] ·在200μl的dH2O中再悬浮样品和标准品。混匀。

[0192] ·离心，并且将上清液转移到新管中。

[0193] ·通过0.45μm PTFE过滤器过滤上清液，之后HPLC分析。

[0194] (ii)(b)基质多糖的分析-硫酸水解

[0195] 材料

[0196] 硫酸72％(w/v)(AR)

[0197] 氢氧化钡(150mM)

[0198] 溴酚蓝(在水中的1％溶液)

[0199] 0.45μm过滤器

[0200] SPE反相(苯乙烯二乙烯基苯)；例如Strata-X 30mg,1ml体积。

[0201] 方法

[0202] ·将来自步骤(i)的4mg的醇不溶性级分精确地称取到2.0ml螺旋盖微量离心管中。可选择地，使用来自基质糖消化的干燥的残余物。

[0203] ·将70μl的72％(w/v)硫酸添加到螺旋盖小瓶。混合，直到固体分散/溶解。

[0204] ·在30℃的水浴中温育持续2小时。每15分钟混合样品。

[0205] ·添加水以将硫酸浓度减少到4.6％(w/w)-添加1530μl水。

[0206] ·混匀，并且在121℃的块式加热器(block heater)中加热持续4小时。每30分钟涡旋。

[0207] ·冷却到室温。(此时，可以将样品储存在冰箱中持续多达2周)

[0208] ·取300μl到新管中，添加1μl的1％的溴酚蓝。通过添加0.8ml 150mM氢氧化钡部分地中和。通过添加碳酸钡粉末完成。指示剂变蓝。

[0209] ·离心以除去沉淀的硫酸钡(以10000x g，10min)。将上清液转移至新管。冻融以完成沉淀，并且重复离心(总体积1050μl)。

[0210] ·使样品(700μl等份)通过反相柱(例如strata X 30mg)，且通过0.45μm过滤器过滤，之后HPLC。

[0211] 关于木糖含量和葡萄糖含量的这些分析的结果在下表1中被示出。定量数据可以通过注射已知量的参考单糖例如如本领域常规的葡萄糖或木糖以及比较材料例如在WO2014017911中公开的材料(实施例CelluComp 8至10)来获得。

[0212]

[0213] 表1

[0214] 实施例4：

[0215] 钻探泥浆的制备

[0216] 方法

[0217] 根据本发明的颗粒组合物以4.7％固体含量(在表2中还被称为“Curran”)被使用。另外的材料包括羧甲基纤维素钠(CMC，以250,000的Mw)、黄原胶(XG)以及怀俄明膨润土(Wyoming bentonite)。然后，如在表2中列出的制剂通过将以粉末形式的羧甲基纤维素(CMC)钠或黄原胶添加到具有按重量计4.7％固体的悬浮液来制备。这些被缓慢地添加，通过搅拌器混合持续三小时，并且完全溶解在各个悬浮液中。然后，膨润土以粉末形式添加，并且搅拌持续另外的30分钟。蒸馏水被用于悬浮液中。不进行另外的pH调整。

[0218] 表2：具有按重量计3％的怀俄明膨润土的分散体

[0219]

[0220] 从上文的实施例，可以看到的是，本文描述的纤维素颗粒材料，以及用于产生此类纤维素颗粒材料的工艺在许多不同应用中找到效用。

[0221] 动态过滤测量

[0222] 高压、高温型号90动态过滤系统( Model 90Dynamic Filtration System)(DFS)被用于测量制剂的流体损失和滤饼形成特性。型号90是计算机化仪器，用于利用选择的可利用的多孔过滤器芯介质进行滤饼形成、流体损失和渗透性分析，并且在密切类似感兴趣的地层的孔隙度下进行实验。

[0223] DFS测试模拟钻探泥浆的压力、温度和交叉流的井下条件(down hole condition)。压力、压差、剪切速率和温度的测试参数被用于模拟钻探条件。本文使用呈现35μm的平均孔径和5.5的根据达西(Darcy)的透气性的过滤器，如零件编号213483列出的。

[0224] NCC悬浮液的流变学测量、稳态剪切粘度相对于剪切速率测量在装配有2o圆锥体和直径60mm的板几何(plate geometry)的TA仪器AR-G2流变计(New Castle,DE)上进行。扭矩分辨率是0.1μN。

[0225] 动态过滤测量

[0226] 作为在场测试中的钻探流体组合物的流体损失的模拟，型号90动态过滤系统被用于评估颗粒物质在基于膨润土的钻探制剂中的用途。此方法常被钻探流体工业使用，以评估钻探流体的性能。

[0227] 多孔过滤器芯介质是具有地层样特性的厚壁圆柱体，以模拟块状物在地层上的沉积和积聚。孔隙度和渗透性模拟地层的流体损失。压差是在室(Cell)中的样品和过滤器芯外侧(外直径)之间。差通过将在收集器中的滤液活塞(Filtrate Piston)上方的压力减小到小于室压的压力来诱发。流体损失速率，以及如在图3中所示的作为时间的函数的流体损失体积被追踪。流体损失数据还总结在表3中。产生较好的块状物的泥浆样品导致较少的流体损失。测试条件如下：静压：600psi，剪切速率：100s-1；孔尺寸：35微米；ΔP：150psi。

[0228] 表3：Fann 90动态过滤测试结果，钻探流体组合物：(3％膨润土+y％聚合物+x％)

[0229]

[0230] 如在图1、图2和图3中所示出的，Curran不仅仅是膨润土悬浮液中的良好的增稠剂，而且还协同地增强CMC和黄原胶配制的膨润土悬浮液的非牛顿特征。

[0231] 实施例5

[0232] 测试CMC和根据本发明的材料对粘度的效果。包含从25-27wt.％固体的完成的纤维素颗粒糊剂在乳酪磨碎机上被磨碎，以给出可以方便储存的小颗粒。

[0233] 然后颗粒被用于制备具有水的预凝胶，即与水混合，以使其再水合成糊剂。一种样品是仅具有1wt.％固体的材料。第二种样品是具有CMC的其中总固体在1％(0.9％Curran,0.1％CMC)的相同的材料。将两种预凝胶均放置在分开的烧杯中，并且其粘度在brookfield杆的不同rpm的范围内测量(使用Brookfield粘度计)。表4示出产生的粘度：

[0234] 表4：Curran、CMC、和Curran加CMC的粘度，全部以cps计

[0235]

[0236] 实验用黄原胶和相同的材料重复。然而，这通过在Dispermat上以10m/s混合持续30min被水再水合。一个批次是单独地以1％固体的材料。另一批次是该材料和混合到材料中的水溶性树胶粉末，并且制成多达总计1wt.％固体(0.1水溶性树胶、0.9本文表示为Curran的含纤维素的材料)。然后，将混合物或预凝胶放置在Brookfield粘度计下，并且粘度在不同的rpm的范围下在20℃下测量。表5示出结果：

[0237] 表5：Curran、水溶性树胶和与水溶性树胶组合的Curran的粘度，全部以cps计[0238]

[0239] 结果清楚地指示，根据本发明的组合物相比于单独的任一组分具有协同地较高的粘度。

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