获得衍生自衣康酸和/或其异构体与烯基磺酸钠的无规共聚物的方法及其产物的用途-复审决定


发明创造名称:获得衍生自衣康酸和/或其异构体与烯基磺酸钠的无规共聚物的方法及其产物的用途
外观设计名称:
决定号:192086
决定日:2019-10-08
委内编号:1F238460
优先权日:2013-04-25
申请(专利)号:201410283283.5
申请日:2014-04-25
复审请求人:墨西哥石油研究院
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:宋泳
合议组组长:吴进高
参审员:张雨竹
国际分类号:C08F222/02,C08F228/02,C08F4/40,C02F5/12
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:在判断一项权利要求的创造性时,如果该权利要求所述的技术方案和最接近的现有技术相比存在区别特征,但对于本领域的技术人员而言,引入上述区别特征得到该权利要求的技术方案是显而易见的,则该权利要求的技术方案不具备创造性。
全文:
本复审请求案涉及申请号为201410283283.5,名称为“获得衍生自衣康酸和/或其异构体与烯基磺酸钠的无规共聚物的方法及其产物的用途”的发明专利申请(下称本申请)。申请人为墨西哥石油研究院。本申请的申请日为2014年04月25日,优先权日为2013年04月25日,公开日为2014年10月29日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2017年08月09日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-20不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为申请人于2017年04月24日提交的权利要求第1-20项;2014年04月25日提交的说明书摘要、说明书第1-38页和说明书附图第1-10页。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种获得衍生自衣康酸和/或其异构体与乙烯磺酸钠的无规共聚物的方法,其特征在于它们是通过在酸性pH下、在水溶液中借助于自由基的聚合方法获得的,所述聚合方法由下述阶段组成:a)在水性介质中完全稀释单体;b)添加铁盐作为自由基形成促进剂;c)在低流量下添加引发剂并控制温度,其中所述引发剂是氧化还原体系且所述氧化还原体系是过氧化氢和硫酸铁铵,和d)在恒温和大气压下搅拌所述体系,所述衍生自衣康酸和/或其异构体与乙烯磺酸钠的无规共聚物特征在于具有下述结构式:

其中:R1=-H、-CH3,R2=-H、-CH2COOH、COOH,R3=-CH2COOH、H,R4=-H,R5=-H,R6=-SO3Na,n=2至75。
2. 根据权利要求1所述的获得所述共聚物的方法,其特征在于,所述引发剂相对于所述单体重量总和的重量百分比为1至50%。
3. 根据权利要求1所述的获得所述共聚物的方法,其特征在于,所述铁盐相对于所述单体重量总和的重量百分比为0.01至1%。
4. 根据权利要求1所述的获得所述共聚物的方法,其特征在于,所述溶液pH在1.0至3.5的范围内。
5. 根据权利要求4所述的获得所述共聚物的方法,其特征在于,所述方法的温度在50至100℃的范围内。
6. 根据权利要求1所述的获得所述共聚物的方法,其特征在于,反应时间在4至12小时的范围内。
7. 衍生自衣康酸和/或其异构体与乙烯磺酸钠的共聚物,其特征在于下述结构式:

其中:R1=-H、-CH3,R2=-H、-CH2COOH、COOH,R3=-CH2COOH、H,R4=-H,R5=-H,R6=-SO3Na,n=2至75。
8. 根据权利要求7所述的得到的共聚物,其特征在于,所述衣康酸异构体是顺式戊烯二酸、反式戊烯二酸、柠康酸和中康酸。
9. 根据权利要求7和8中任一项所述的得到的共聚物,其特征在于,所述共聚物化学结构是无规型。
10. 根据权利要求7和8中任一项所述的得到的共聚物,其特征在于,数均分子量在500至20,000AMU之间。
11. 根据权利要求7和8中任一项所述的得到的共聚物,其特征在于,衣康酸和/或异构体相对于乙烯磺酸钠的化学计量关系在1:9至9:1的范围内变化。
12. 根据权利要求7和8中任一项得到的共聚物的用途,其用于抑制和分散碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡和硫酸锶无机盐结垢,以及用于分散存在于高温、高压和超高盐度储油层中的粘土、碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶和氧化铁。
13. 根据权利要求12所述的共聚物的用途,其用于抑制和分散存 在于冷却系统和锅炉中的碳酸盐和硫酸钙无机盐结垢。
14. 根据权利要求12和13中任一项所述的共聚物的用途,其中温度高达220℃。
15. 根据权利要求12和13中任一项所述的共聚物的用途,其中压力高达8000psi。
16. 根据权利要求12和13中任一项所述的共聚物的用途,其在选自氯化钠的盐的浓度高达450,000ppm的盐水中使用。
17. 根据权利要求12和13中任一项所述的共聚物的用途,其在碳酸钙形式的总硬度高达250,000ppm的盐水中使用。
18. 根据权利要求12和13中任一项所述的共聚物的用途,其在其中抑制和分散无机盐结垢的所述共聚物的浓度为1至10,000ppm的盐水中使用。
19. 根据权利要求12和13中任一项所述的共聚物的用途,其符合墨西哥NRF-005-PEMEX-2009标准,并在使用淡水且在陆地上建造的石油和化学工业的设备和管道中使用。
20. 根据权利要求12和13中任一项所述的共聚物的用途,其符合墨西哥NRF-005-PEMEX-2009标准,并在使用海水或来自储油层的地层水且在海上建造的石油和化学工业的设备和管道中使用。”
驳回决定认为:
1、权利要求1请求保护一种获得衍生自衣康酸和/或其异构体与乙烯磺酸钠的无规共聚物的方法。对比文件4(“衣康酸—丙烯磺酸钠共聚物的合成”,吴运娟 等,《工业水处理》,第27卷第11期,第26-27页,公开日为2007年11月30日)公开了一种衣康酸-丙烯磺酸钠共聚物。权利要求1与对比文件4的区别在于:①权利要求1中的含有磺酸钠基团的单体为乙烯磺酸钠(即R6为-SO3Na),而对比文件4为丙烯磺酸钠;②权利要求1的引发剂与对比文件4不同;③权利要求1还限定了共聚物的聚合度。基于上述区别特征,权利要求1的技术方案实际解决的技术问题是提高引发效率。乙烯磺酸钠与丙烯磺酸钠结构相似,本领域技术人员根据原料的可获得情况等因素可以选择乙烯磺酸钠替换丙烯磺酸钠。对比文件2(“马来酸水溶液法均聚合反应研究”,乔文强,《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技I辑》,第1期,第39-44页,公开日为2004年03月15日)公开了在pH值3左右采用过氧化氢和硫酸铁铵的引发体系催化马来酸的水溶液均聚反应,衣康酸与马来酸结构类似,本领域技术人员为了提高包括衣康酸的聚合体系的引发效率,有动机采用过氧化氢和硫酸铁铵作为引发剂。亚硫酸氢钠是氧化还原体系中常用的还原组分,其作用也是促进自由基的形成,在已经引入铁盐作为自由基形成促进剂的体系中,本领域技术人员可以省略该组分。共聚物的聚合度是本领域技术人员根据实际需要通过调节引发剂和单体的用量比例可以常规调节的。因此权利要求1不具备创造性。权利要求2-6的附加技术特征是公知常识,因此也不具备创造性。
2、权利要求7请求保护一种衍生自衣康酸和/或其异构体与乙烯磺酸钠的共聚物。权利要求7与对比文件4的区别在于:①权利要求7中的含有磺酸钠基团的结构单元对应的单体为乙烯磺酸钠(即R6为-SO3Na),而对比文件1为丙烯磺酸钠;②权利要求7还限定了共聚物的聚合度。结合权利要求1的评述理由,权利要求7也不具备创造性。权利要求8-11的附加技术特征或者是公知常识,或者已经被对比文件公开,因此也不具备创造性。
3、权利要求12请求保护得到的共聚物的用途。权利要求12与对比文件4的区别在于:①两者的共聚物有所不同;②权利要求12还限定了共聚物用于其他无机盐结垢以及用于分散储油层中的氧化铁等物质。结合权利要求1的评述理由,权利要求12也不具备创造性。权利要求13-20的附加技术特征或者是公知常识,或者已经被对比文件公开,因此也不具备创造性。此外,权利要求1-20相对于对比文件5(“水处理化学品”,第1版,刘明华,第339,363-365页,化学工业出版社,2010年01月31日)也不具备造性。
申请人墨西哥石油研究院(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2017年11月24日向专利复审委员会提出了复审请求,未对申请文件进行修改。
复审请求人认为:(1)根据本申请说明书附图5和6中可以确定,本申请的共聚物是无规共聚物,而对比文件4的共聚物是嵌段共聚物,因此二者结构不同,本申请具有两个性质不同的羧基,因此疏水性更优,具有更高盐度的耐受性能。(2)本申请的共聚物能够应用于高盐度和高硬度的条件,例如本申请实施例16的表15中记载了钙离子的浓度高达63181ppm,而对比文件4仅达到中等硬度条件下应用,即为250ppm。
经形式审查合格,专利复审委员会于2018年01月11日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为:对比文件4中的共聚物结构式的写法仅是一种示意,需要从制备聚合物的方法本身来判断聚合物的实际结构,因而坚持驳回决定。
随后,专利复审委员会成立合议组对本案进行审理。
合议组于2018年10月17日向复审请求人发出复审通知书,指出:
1、权利要求1与对比文件4的区别在于:(1)权利要求1中的含有磺酸钠基团的单体为乙烯磺酸钠,而对比文件4为丙烯磺酸钠;(2)权利要求1的引发体系为硫酸铁铵和过氧化氢,而对比文件4为亚硫酸氢钠水溶液和过氧化氢;(3)权利要求1还限定了共聚物的聚合度,而对比文件4中没有限定。乙烯磺酸钠与丙烯磺酸钠结构相似,是市售可得的常见的含有可自由基聚合的碳碳双键及磺酸钠基团的单体。本领域技术人员均知晓此类共聚物是常用的采油用防垢剂(参见《采油用剂》,赵福麟著,石油大学出版社出版,1997年06月第1版,2001年04月第2次印刷,第120、130、132、135页,下称公知常识性证据1)。并且该公知常识性证据1的第135页记载了在防垢中,聚合物的质量浓度一般在0.1-20mg.L-1的范围。他们都有较好的热稳定性,如聚丙烯酸盐(PAA)可用到120℃,而聚顺丁烯二酸(PMA)可用到180℃。因此本领域技术人员能够根据生产实践的需要将对比文件4中的丙烯磺酸钠替换成乙烯磺酸钠,并预期到其应当具有相似的防垢效果。对比文件2公开了在pH值3左右采用过氧化氢和硫酸铁铵的引发体系催化马来酸的水溶液均聚反应,在引发马来酸聚合时过氧化氢和硫酸铁铵的引发体系效率更高。衣康酸与马来酸均为烯基二羧酸,本领域技术人员有动机采用过氧化氢和硫酸铁铵作为引发剂,用于对比文件4中相同的氧化还原反应自由基引发体系中。用于防垢剂的共聚物分子量通常为50000以下,在此基础上,本领域技术人员能够根据实际需要通过调节共聚物的聚合度,从而获得具有适宜低分子量的阻垢剂。因此权利要求1不具备创造性。权利要求2-6的附加技术特征是本领域公知常识,因此也不具备创造性。
2、权利要求7与对比文件4的区别在于:(1)权利要求7中的含有磺酸钠基团的结构单元对应的单体为乙烯磺酸钠,而对比文件1为丙烯磺酸钠;(2)权利要求7还限定了共聚物的聚合度。结合对权利要求1的评述,权利要求7也不具备创造性。在此基础上,权利要求8-11也不具备创造性。
3、权利要求12与对比文件4的区别在于:(1)两者的共聚物有所不同;(2)权利要求12还限定了共聚物用于硫酸钡、硫酸锶等无机盐结垢以及用于分散存在于高温、高压和超高盐度储油层中的多种金属盐。对比文件4与权利要求12的共聚物的结构相似,因此本领域技术人员能够预期对比文件4的共聚物也应当能够应用于相似的环境中,因此本领域技术人员容易想到将共聚物用于其他无机盐结垢以及用于分散储油层中的多种金属盐等物质。此外,公知常识性证据1中还记载了共聚物具有较好的热稳定性,可以用于高温环境中;而高压、高盐也是一般的采油工艺中的常见作业环境。因此该权利要求也不具备创造性。在此基础上,权利要求13-20也不具备创造性。
复审请求人于2019年02月01日提交了意见陈述书,未对申请文件进行修改,并提交了以下附件:
附件1:巴斯夫和Merck技术资料,复印件共55页,公开日期不详;
附件2:“Effect of the different chain transfer agents on molecular weight and optical properties of poly(methacrylate)”,Onur Cetinkaya 等,Optical Materials ,第70期,公开日期为2017年05月31日,第25-30页及作者信息页,复印件共7页;
附件3:“Pre-prepared Microemulsion Flooding in Enhanced Oil Recovery:A Review”,Z Jeirani等,Petroleum Science and Technology,第32期,公开日期为2014年12月31日,第180-193页及打印信息页,复印件共15页;
附件4:“ESR Studies of Copolymerization of Water-Soluble Monomers with Acrylonitrile”,Zenxzi Izumi等,Polymer Journol,第5卷第2期,公开日期为1973年12月31日,第208-215页,复印件共8页。
复审请求人认为:(1)虽然乙烯磺酸钠和丙烯磺酸钠这两种单体在化学结构中都含有磺酸盐基团和双键,但它们的双键位置不同,因此乙烯磺酸钠单体在共聚过程中往往比丙烯磺酸钠具有更强的反应性;在共聚过程中当希望获得衍生自乙烯磺酸钠的相对低分子量共聚物时,不需要使用链转移剂来控制所需的平均分子量,而在使用丙烯磺酸钠获得低分子量的共聚过程中,必须使用这类化合物以允许控制共聚物的平均分子量。(2)本申请共聚物的应用之一是具有超高盐度和硬度的原生水和高温的油藏中,因此其设计始于具有最低等级疏水性的链烯基-磺酸型单体,其辛醇-水分配系数将保证所得的共聚物相对于油具有最大可能的水亲和性。具有以上全部特征的单体是乙烯磺酸钠,这与丙烯磺酸钠单体刚好相反,因此就本申请的工业应用之一的功能而言,其不能用于本申请。据此,本申请开发的共聚物具有低平均分子量,并且在高温、高盐度和高硬度的油田中用作防垢剂,这不是能够从对比文件和现有技术中推知的简单任务,本申请的共聚物共聚过程中不能使用异丙醇作为原料或链转移剂,因为在使用过程中会产生不期望的微乳液。(3)本申请的共聚物相对于丙烯酸和乙烯磺酸钠的共聚物相比,在5ppm时具有27%的优异性能。本申请共聚物在200ppm碳酸钙和5ppm浓度下效率高于95%,而对比文件4的共聚物在低盐度和硬度(150ppm的碳酸钙和5ppm浓度)的条件下,其共聚物的效率为95.61%。综上,本申请共聚物可以在极端条件下低浓度的应用,这种情况不适用于对比文件4中所示的共聚物,因此具备创造性。
合议组于2019年02月26日再次发出复审通知书,指出:权利要求1请求保护一种获得衍生自衣康酸和/或其异构体与乙烯磺酸钠的无规共聚物的方法,当该共聚物为衣康酸与乙烯磺酸钠的无规共聚物时,对比文件4也公开了一种衣康酸-丙烯磺酸钠共聚物,并记载了该共聚物具有优良的阻垢分散性能。权利要求1与对比文件4的区别在于:(1)权利要求1中的含有磺酸钠基团的单体为乙烯磺酸钠,而对比文件4为丙烯磺酸钠;(2)权利要求1的引发体系为硫酸铁铵和过氧化氢,而对比文件4为亚硫酸氢钠水溶液和过氧化氢;(3)权利要求1还限定了共聚物的聚合度,而对比文件4中没有限定;(4)权利要求1的制备方法中没有使用分子链转移剂异丙醇,而对比文件4中使用了该分子链转移剂。乙烯磺酸钠与丙烯磺酸钠结构相似,是市售可得的常见的含有可自由基聚合的碳碳双键及磺酸钠基团的单体。此类含有带有羧基的不饱和二酸与乙烯磺酸盐的共聚物是本领域常用的采油用防垢剂。对比文件2给出了Fe2 既能起引发作用又能起终止作用的技术启示。本领域技术人员有动机采用过氧化氢和硫酸铁铵作为引发剂,用于对比文件4中相同的氧化还原反应自由基引发体系中。根据公知常识性证据1,用于防垢剂的共聚物分子量通常为50000以下,本领域技术人员能够根据实际需要通过调节共聚物的聚合度,从而获得具有适宜低分子量的阻垢剂。利用链转移反应调节分子量的方法包括分子量调节剂的应用,其中异丙醇是该聚合反应中公知的调节剂,因其分子中与伯碳原子相连的氢原子特别活泼,易和增长着的大分子自由基作用发生链转移,因此可用于调节聚合物分子量(参见《高分子合成原理及工艺学》,李克友等主编,科学出版社出版,2001年03月第二次印刷,公开日为2001年03月31日,第68页表5.7、第219页第9-10行、第228页(7),下称公知常识性证据2)。由于乙烯磺酸钠和丙烯磺酸钠这两种单体在自由基溶液聚合过程中所表现出来的链转移反应不同,本领域技术人员根据聚合产品分子量的要求,能够选择是否使用异丙醇分子链转移剂来实现分子链的转移,从而控制产品的分子量。因此该权利要求1不具备创造性。对于R1-R3为其他可选基团,即为衣康酸异构体与乙烯磺酸钠共聚物的技术方案时,这些衣康酸异构体的单体结构均与对比文件4公开的衣康酸单体类似,本领域技术人员根据生产实践的需要可以选择结构相似的其他适宜单体进行共聚反应,并且能够预期到其具有相似的反应性能,获得的共聚物也应当有相似的技术效果。因此权利要求1的上述技术方案也不具备创造性。基于相似理由,权利要求2-20也不具备创造性。
复审请求人于2019年06月13日提交了意见陈述书,未对申请文件进行修改,提交了对比文件4以及如下附件(编号续前):
附件5:“Use of Soluble Oils for Oil Recovery”,L.W.Holm等,Journal of Petroleum Technology,公开日期为1971年12月,第1475-1483页,复印件共9页;
附件6:“Determination of the Molecular-Weight Characteristics of Polyacrylic Acid and Its Copolymer with Butyl Acrylate”,E.V.Sivtsov等,Macromolecular Compounds and Polymeric Materials,2010年第83卷第4其,公开日期为2010年12月31日,第728-731页,复印件共4页;
附件7:“The solubility, specific gravity and index of refraction of aqueous solutions of fumaric, maleic and i-malic acids”,N.A.Lange等,公开日期为1930年07月31日,第2602-2604页,复印件共3页;
附件8:“Polymeric multifunctional carboxylic acids as crosslinking agents for cotton cellulose: Poly (itaconic acid) and in situ polymerization of itaconic acid",Zhiping Mao等,Journal of Applied Polymer Science,第79卷,公开日期为2001年12月31日,第319-326页,复印件共8页;
附件9:美国专利US 4485223公开说明书,公开日期为1984年11月27日,复印件共5页;
附件10:“Thermodynamic Parameters for the protonation of carboxylic acids in aqueous tetraehylammonium iodide solutions”,Alessandro De Robertis等,Journal of Solution Chemistry,第19卷第6期,公开日期为1990年12月31日,第569-587页,复印件共19页;
附件11:中国发明专利CN101830571A公开说明书,公开日期为2010年09月15日,复印件共10页;
附件12:中国发明专利CN101898837A公开说明书,公开日期为2010年12月01日,复印件共6页。
复审请求人认为:上述附件5中显示了异丙醇是在强化采油工艺中用于稳定微乳液的成分,该成分会在油井中以数个月的平均寿命影响稳定乳液的形成。因此合成工艺中不可以使用异丙醇以避免产生不稳定的乳液。现有的证据仅表明在衣康酸与烯基磺酸类型的不同单体之间的共聚过程中必须使用异丙醇(例如附件12、13),因此开发出一种类似于本申请所要求的聚合方法而不使用异丙醇作为链转移剂的方法是不可能的。附件6中记载了异丙醇作为链转移剂的活性:在异丙醇中合成的共聚物的分子量低于在水中制备的分子量宽度大致相等的那些共聚物的。因此本领域技术人员将不能从对比文件4和2的教导得到如本申请所要求的方法。此外马来酸和衣康酸的结构类似,它们的物理和/或化学行为并不必然相似。附件7表明尽管是具有相似结构特性的烯基二羧酸,它们的水溶解度完全不同。类似地,在衣康酸(一种烯基二羧酸)的聚合过程中没有证据表明使用硫酸铁铵和过氧化氢的氧化还原系统。附件10中提及衣康酸是一种弱酸,其保证了本申请方法的pH在1.5至3的范围内和保证乙烯磺酸钠不会经受任何类型的反应而导致生成乙烯磺酸或其结构具有“磺酸”类型片段的共聚物;而对于对比文件4中所描述的方法的情况这是不可行的,因为其使用强酸硫酸,后者与丙烯磺酸钠反应生成相应的丙烯磺酸,因此该方法的pH总是小于1。综上,根据上述对比文件无法获得本申请的技术方案,本申请具备创造性。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人在复审阶段未对申请文件进行修改,因此本复审请求审查决定所依据的审查文本为复审请求人于2017年04月24日提交的权利要求第1-20项;2014年04月25日提交的说明书摘要、说明书第1-38页和说明书附图第1-10页。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
在判断一项权利要求的创造性时,如果该权利要求所述的技术方案和最接近的现有技术相比存在区别特征,但对于本领域的技术人员而言,引入上述区别特征得到该权利要求的技术方案是显而易见的,则该权利要求的技术方案不具备创造性。
2.1、权利要求1请求保护一种获得衍生自衣康酸和/或其异构体与乙烯磺酸钠的无规共聚物的方法(具体参见案由部分)。当该共聚物为衣康酸与乙烯磺酸钠的无规共聚物时,对比文件4也公开了一种衣康酸-丙烯磺酸钠共聚物,并记载了该共聚物具有优良的阻垢分散性能。共聚物的合成过程如下:在装有温度计、两个滴液漏斗、回流冷凝器及搅拌器的四口反应瓶中按n(衣康酸)∶n(丙烯磺酸钠) =6∶1的比例加入衣康酸、丙烯磺酸钠,同时加入硫酸亚铁铵(铁盐的下位概念)、分子链转移剂异丙醇和含有适量硫酸的蒸馏水(相当于权利要求1的阶段a)和b)),加热到一定温度,然后分别滴加亚硫酸氢钠水溶液和过氧化氢(即氧化还原体系的引发剂,相当于权利要求1的阶段c))。控制滴加速度,在一定时间内滴完;在滴加过程中,微加热保持一定的反应温度;滴加完毕,加热到回流状态再反应1.5 h;反应完毕后,将部分链转移剂异丙醇减压蒸馏分出;冷却到室温出料,即得到浅黄色较黏稠液体的衣康酸-丙烯磺酸钠聚合物(参见对比文件4第26页第1.2节和摘要)。
从上述方法可知,对比文件4的共聚物是在水溶液中以亚硫酸氢钠水溶液和过氧化氢的氧化还原体系为引发剂进行自由基的聚合方法获得的,从整体制备方法来看,共聚合的单体是一起加入到聚合体系中的,而且也没有引入特别的手段控制聚合产物的规整度,因此该方法获得的共聚物也理应为无规共聚物。由于共聚单体中衣康酸为主要成分,且体系中存在适量硫酸,据此该聚合反应体系理应是在酸性pH下进行的。反应瓶中装有搅拌器,加热到回流状态再反应,且由于在聚合反应过程中并未引入加压或者减压的过程,因此反应过程理应是在恒温和大气压下搅拌反应体系进行的。此外整体的反应体系是在蒸馏水存在下搅拌进行,因此共聚单体也是在水性介质中完全稀释的;氧化还原体系是在控制滴加速度下且在一定时间内滴完,滴加过程中微加热并控温,因此同样是在低流量下添加引发剂并控制温度。综上,权利要求1与对比文件4的区别在于:(1)权利要求1中的含有磺酸钠基团的单体为乙烯磺酸钠,而对比文件4为丙烯磺酸钠;(2)权利要求1的引发体系为硫酸铁铵和过氧化氢,而对比文件4为亚硫酸氢钠水溶液和过氧化氢;(3)权利要求1还限定了共聚物的聚合度,而对比文件4中没有限定;(4)权利要求1的制备方法中没有使用分子链转移剂异丙醇,而对比文件4中使用了该分子链转移剂。
根据本申请说明书的记载,现有技术的采油结垢抑制剂不能够在更恶劣的条件下应用,例如高盐度、高酸性和高温高压的条件下应用;本申请通过制备衣康酸和乙烯磺酸钠无规共聚物防垢剂,从而能够实现在高盐度、高温高压条件下应用(参见本申请说明书第2页倒数第2段至第4页最后一段)。在说明书实施例部分公开了具体的衣康酸和乙烯磺酸钠无规共聚物的制备并记载了该共聚物的防垢效果。从说明书表8-18来看,本申请的无规共聚物确实起到了防垢剂的效果,能够在较高钙离子浓度,多种金属离子组成以及高温高压条件下获得了优异的防垢效果,并且具有低毒性能;尤其是相对于现有技术的聚丙烯酸而言,获得了更好的防垢效果。
对此合议组认为:对于区别特征(1),乙烯磺酸钠与丙烯磺酸钠结构相似,是市售可得的常见的含有可自由基聚合的碳碳双键及磺酸钠基团的单体。此外,虽然对比文件4记载了衣康酸-丙烯磺酸钠共聚物是用于水处理阻垢作用中,但是本领域技术人员均知晓此类共聚物是常用的采油用防垢剂。在采油工艺中,使用防垢剂防止结垢是最常用的方法,防垢剂是指能防止或延缓水中无机物质形成垢沉淀的化学剂,一种好的防垢剂应满足高效、无毒、与其他化学剂配伍……等要求。低相对分子质量(小于5*104)的带羧基链接的均聚物和共聚物可用于防垢。并且丙烯酸与乙烯磺酸钠的共聚物,以及顺丁烯二酸与乙烯磺酸钠的共聚物均是本领域已知的可用于防垢的聚合物,其结构如下:
(参见公知常识性证据1)。并且该公知常识性证据1的第135页记载了在防垢中,聚合物的质量浓度一般在0.1-20mg.L-1的范围。他们都有较好的热稳定性,如聚丙烯酸盐(PAA)可用到120℃,而聚顺丁烯二酸(PMA)可用到180℃。由此可见,此类含有带有羧基的不饱和二酸与乙烯磺酸盐的共聚物是本领域常用的采油用防垢剂,因此本领域技术人员能够根据生产实践的需要将对比文件4中的丙烯磺酸钠替换成乙烯磺酸钠,并预期到其应当具有相似的防垢效果。
对于区别特征(2),对比文件2公开了在pH值3左右采用过氧化氢和硫酸铁铵的引发体系催化马来酸的水溶液均聚反应,并阐述了Fe3 催化过氧化氢分解的机理:Fe3 被过氧化氢还原成Fe2 ,Fe2 可被过氧化氢氧化成Fe3 ,并产生羟基自由基,Fe2 也可与羟基自由基反应(即消耗自由基),故Fe2 既能起引发作用又能起终止作用。对于过氧化氢和硫酸铁铵的引发体系,Fe2 是由Fe3 反应得到的,其浓度较低,消耗自由基少,能有效引发马来酸聚合;而对于过氧化氢与硫酸亚铁的引发体系,由于体系中存在较多的Fe2 ,对于马来酸聚合体系,不能起到有效的引发作用(参见对比文件2第40页表3.1编号5,第43页表3.3编号2,第43-44页3.1.2)。从上述分析可知,在引发马来酸聚合时过氧化氢和硫酸铁铵的引发体系效率更高。衣康酸与马来酸均为烯基二羧酸,本领域技术人员有动机采用过氧化氢和硫酸铁铵作为引发剂,用于对比文件4中相同的氧化还原反应自由基引发体系中。
对于区别特征(3),根据公知常识性证据1,用于防垢剂的共聚物分子量通常为50000以下,在此基础上,本领域技术人员能够根据实际需要通过调节共聚物的聚合度,从而获得具有适宜低分子量的阻垢剂。
对于区别特征(4),本申请和对比文件4的反应机理相同,均是共聚单体的自由基溶液聚合,而自由基溶液聚合的特征就是可能存在链转移反应,由于链转移反应,将导致聚合物分子量较低,链转移反应因聚合单体活性的不同而变化。同时本领域公知,利用链转移反应调节分子量的方法包括分子量调节剂的应用,其中异丙醇是该聚合反应中公知的调节剂,因其分子中与伯碳原子相连的氢原子特别活泼,易和增长着的大分子自由基作用发生链转移,因此可用于调节聚合物分子量(参见公知常识性证据2)。由于乙烯磺酸钠和丙烯磺酸钠这两种单体双键位置不同,因此乙烯磺酸钠单体在共聚过程中往往比丙烯磺酸钠具有不同的反应活性,因此这两种单体在自由基溶液聚合过程中所表现出来的链转移反应也不同。在此基础上,本领域技术人员根据聚合产品分子量的要求,能够选择是否使用异丙醇分子链转移剂来实现分子链的转移,从而控制产品的分子量,并且能够预期到不使用异丙醇所获得的技术效果。
综上,在对比文件4的基础上结合对比文件2以及本领域的公知常识,得出该权利要求1的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的,因此该权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于R1-R3为其他可选基团,即为衣康酸异构体与乙烯磺酸钠共聚物的技术方案时,这些衣康酸异构体的单体结构均与对比文件4公开的衣康酸单体类似,本领域技术人员根据生产实践的需要可以选择结构相似的其他适宜单体进行共聚反应,并且能够预期到其具有相似的反应性能,获得的共聚物也应当有相似的技术效果。因此权利要求1的上述技术方案也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2、权利要求2-6是从属权利要求,进一步限定了引发剂和铁盐的用量、溶液pH、反应温度和时间。而这些原料用量及反应条件是本领域技术人员根据实际需要可常规调节的,其技术效果是可以预料的。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求2-6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3、权利要求7请求保护一种衍生自衣康酸和/或其异构体与乙烯磺酸钠的共聚物。对比文件4公开了一种衣康酸-丙烯磺酸钠的共聚物(参见对权利要求1的评述)。权利要求7与对比文件4的区别在于:(1)权利要求7中的含有磺酸钠基团的结构单元对应的单体为乙烯磺酸钠,而对比文件1为丙烯磺酸钠;(2)权利要求7还限定了共聚物的聚合度。对于上述区别特征,参见对权利要求1的评述。由此可知,在对比文件4的基础上结合本领域公知常识,获得权利要求7的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的,因此该权利要求7不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.4、权利要求8-11是从属权利要求,其中结合权利要求1的评述理由,权利要求9和11的附加技术特征已被对比文件4公开;衣康酸异构体与衣康酸结构相似,本领域技术人员根据生产实践的需要能够选择合适的衣康酸异构体用于相似反应条件和相似性能的共聚物的制备。在公知常识性证据1已经公开了防垢剂聚合物为低分子量聚合物的基础上,本领域技术人员也可根据生产实际的需要制备所需低分子量的防垢剂共聚物。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求8-11也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.5、权利要求12请求保护得到的共聚物的用途。结合权利要求1的评述理由,对比文件4还公开了共聚物用于碳酸钙阻垢及氧化铁分散,具有良好的阻垢分散性能(参见对比文件4第27页第2.2、2.4子节)。权利要求12与对比文件4的区别在于:(1)两者的共聚物有所不同;(2)权利要求12还限定了共聚物用于硫酸钡、硫酸锶等无机盐结垢以及用于分散存在于高温、高压和超高盐度储油层中的多种金属盐。对于区别特征(1),参见对权利要求7-8的评述;对于区别特征(2),在对比文件4公开的用途的基础上,对比文件4与权利要求12的共聚物的结构相似,因此本领域技术人员能够预期对比文件4的共聚物也应当能够应用于相似的环境中,因此本领域技术人员容易想到将共聚物用于其他无机盐结垢以及用于分散储油层中的多种金属盐等物质。此外,公知常识性证据1中还记载了共聚物具有较好的热稳定性,可以用于高温环境中;而高压、高盐也是一般的采油工艺中的常见作业环境。
由此可知,在对比文件4的基础上结合本领域的公知常识,得出该权利要求的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的,因此该权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.6、权利要求13-20是从属权利要求,进一步限定了共聚物用于抑制和分散无机盐结垢时应用的场所和共聚物浓度。冷却系统和锅炉是常产生碳酸钙、硫酸钙无机盐结垢的场所,将抑制和分散结垢的共聚物应用在这些系统和设备中是本领域的惯用手段。由于对比文件4与权利要求12的共聚物的结构相似,因此本领域技术人员能够预期对比文件4的共聚物也应当能够应用于相似的环境中,而且结合公知常识性证据1的记载,共聚物在高温、高压和超高盐度储油层中的应用及作为阻垢剂的应用是显而易见的,其可使用的最高温度、压力、盐浓度和硬度也是本领域技术人员可以显而易见得到的。对比文件4还公开了阻垢试验中共聚物的浓度为6 mg/L(即6ppm,落入权利要求18限定的范围)(参见对比文件4第27页2.2和表1)。而为使共聚物的使用规范化,符合一定的国家标准是本领域技术人员容易想到的;将共聚物分散剂用于不同地点建造的石油和化学工业的设备和管道中采用的水体系也是本领域的惯用手段。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求13-20也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于复审请求人的意见陈述
对于复审请求人的上述意见陈述(详见案由部分),合议组认为,首先对于上述附件而言,其中绝大部分为外文文献,但是复审请求人在描述附件中公开的内容时,没有给出相应的具体出处,更没有对应附件原文记载的内容进行翻译,仅仅是对所述内容的模糊概括,据此合议组无法对复审请求人所描述的附件中记载内容进行核实,因此无法确定上述内容的真实性。此外,由于意见陈述书中的模糊记载,因此合议组无法针对附件中记载的内容进一步核实其与本申请的反应机理和反应条件以及反应体系是否相关或者相近,在此基础上无法确定上述附件中公开的内容与本申请是否相关联,据此对于上述附件的关联性合议组不予认可。
此外,即使如复审请求人所述,现有技术中在油井领域不可以使用异丙醇以避免产生不稳定的乳液,在此基础上本领域技术人员知晓该技术常识,那么在本申请的合成工艺中更具有技术启示不使用异丙醇分子链转移剂,并且也能够预期其技术效果。此外,复审请求人仅仅是提供了有限的证据,此时无法足以证明现有技术中衣康酸与烯基磺酸类型的不同单体之间的共聚过程中必须使用异丙醇,更不可能证明不使用异丙醇作为链转移剂的方法是不可能的。此外,根据化合物的水溶解度的差异来推论其在聚合反应中的差异巨大,这样的推论本身即缺乏理论基础,同样,复审请求人认为对比文件4中使用硫酸导致pH值的差异,所以无法用于本申请的聚合反应也是缺乏证据支持。综上对于复审请求人的意见合议组不予支持。
基于上述事实和理由,合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年08月09日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。


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