Водная полимерная дисперсия и способ ее получения

 

Изобретение относится к полимерным средствам многоцелевого назначения, в частности к водной полимерной дисперсии и способу ее получения, содержащей водорастворимый полимер и полимерный диспергатор, отличающееся тем, что в качестве полимера содержит водорастворимый полимер со средней молекулярной массой по меньшей мере 5 10⁵ Дальтон. Водная полимерная дисперсия содержит водорастворимый полимер со средней молекулярной массой по меньшей мере 5 10⁵ Дальтон на основе 70 - 99 мас.% по меньшей мере одного водорастворимого мономера, 1 - 30 мас.% по меньшей мере одного гидрофобного мономера и 0 - 20 мас. % по меньшей мере одного амфифильного мономера - 5 - 80 мас.ч., полимерный диспергатор - 1 - 50 мас.ч. Технический результат: упрощение технологии и улучшение экологии. 2 с. и 13 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к полимерным средствам многоцелевого назначения, в частности к водной полимерной дисперсии на основе водорастворимого полимера и к способу ее получения.

Известна водная полимерная дисперсия, содержащая водорастворимый полимер на основе (мет) акриламида, по меньшей мере, одну соль и один диспергатор, который может представлять собой полимер (см. заявку ЕР 183466 А2, МКИ: С 08 F 2/10, 1986).

Известную дисперсию получают путем полимеризации водорастворимого мономера и, в случае необходимости, дальнейших мономеров при перемешивании в водном растворе по меньшей мере одной соли в присутствии диспергатора.

Недостаток известной водной полимерной дисперсии заключается в том, что содержание соли водной фазы в определенных случаях применения дисперсии приводит к проблемам, связанным с очисткой сточных вод. Кроме того, при высоком содержании полимера вязкость не всегда является достаточно низкой, что осложняет технологичность дисперсии.

Задача изобретения заключается в создании водной полимерной дисперсии, имеющей свободную от соли водную фазу при сохранении хороших технологических свойств.

Указанная задача решается предлагаемой водной полимерной дисперсией, содержащей водорастворимый полимер и, по меньшей мере, один полимерный диспергатор, за счет того, что в качестве полимера содержит водорастворимый полимер со средней молекулярной массой по меньшей мере 5 10⁵ Дальтон на основе 70 - 99 мас.% по меньшей мере одного водорастворимого мономера, 1 - 30 мас.% по меньшей мере одного гидрофобного мономера и 0 - 20 мас.% по меньшей мере одного амфифильного мономера, при следующем соотношении компонентов (мас. ч.): Вода - 100 Водорастворимый полимер указанного состава - 5 - 80 Полимерный диспергатор - 1 - 50 Предлагаемую водную полимерную дисперсию получают за счет того, что вышеприведенные мономеры полимеризуют в воде в присутствии по меньшей мере одного полимерного диспергатора и полученную полимерную дисперсию смешивают при перемешивании с дополнительным количеством полимерного диспергатора. Процесс смешения предпочтительно проводят при нагревании.

Согласно предпочтительному варианту изобретения по меньшей мере один из водорастворимых мономеров имеет, по меньшей мере, один ионный остаток, а гидрофобный мономер представляет собой соединение формулы (1) (I) в которой R₁ - водород или алкил с 1 - 4 атомами углерода, R₂ - алкил с 1 - 4 атомами углерода, циклоалкил с 5-12 атомами углерода, арил с 6 - 12 атомами углерода или группа формулы причем R₃ означает алкил с 2 - 8 атомами углерода, циклоалкил с 5-12 атомами углерода или арил с 6 - 12 атомами углерода, а Z - атом кислорода, группа NH или NR₃.

Арил означает, в частности, фенил или нафтил, незамещенные или замещенные алкилом с 1 - 4 атомами углерода.

Предпочтительными гидрофобными мономерами являются мономеры формулы (I)
(I)
в которой
R₁ - водород или метил,
R₂ - алкил с 1 - 4 атомами углерода, циклоалкил с 5-12 атомами углерода,
арил с 6-12 атомами углерода или группа формулы причем
R₃ означает алкил с 2-8 атомами углерода и Z означает атом кислорода или группу NR₃.

В качестве примеров для гидрофобных мономеров формулы (I) следует назвать: стирол, п-метилстирол, п-метилстирол, п-винилтолуол, винилциклопентан, винилциклогексан, винилциклооктан, изобутен, 2-метилбутен-1, гексен-1, 2-метилгексен-1, 2-пропилгексен-1, этил(мет)акрилат, пропил(мет)акрилат, изопропил- (мет)акрилат, бутил(мет)акрилат, изобутил(мет)акрилат, пентил(мет)акрилат, гексил(мет)акрилат, гептил(мет)акрилат, октил(мет)акрилат, циклопентил(мет)акрилат, циклогексил(мет)акрилат, 3,3,5-триметилциклогексил(мет)акрилат, циклооктил(мет)акрилат, фенил(мет)акрилат, 4-метилфенил(мет)акрилат и 4-метоксифенил(мет)акрилат.

Кроме того, в качестве гидрофобных мономеров можно использовать: этилен, винилиденхлорид, винилиденфторид, винилхлорид или другие в основном (ар)-алифатические соединения с полимеризуемыми двойными связями. При этом возможны также комбинации различных гидрофобных мономеров.

Амфифильные мономеры могут представлять собой, например, соединение формулы (II)
(II)
в которой
A₁ - атом кислорода, группы NH, NR₄, причем R₄ означает алкил с 1 - 4 атомами углерода,
R₅ - водород или метил,
R₆ - алкилен с 1 - 6 атомами углерода,
R₇ и R₈ независимо друг от друга означают алкил с 1 - 6 атомами углерода,
R₉ - алкилен с 1 - 6 атомами углерода,
R₁₀ - алкил, арил и/или аралкил с 8 - 32 атомами углерода,
X- атом галогена, псевдогалоид, ацетат или группа SO₄CH₃, причем псевдогалоид представляет собой группы -CN, -OCN и -SCN,
или соединение формулы (III)
(III)
в которой
А₂ - атом кислорода, группа NH, NR₁₃, причем R₁₃ означает алкил с 1 - 4 атомами углерода,
R₁₁ - водород или метил,
R₁₂ - алкил, арил и/или аралкил с 8 - 32 атомами углерода,
Y - алкилен с 2 - 6 атомами углерода,
n - целое число от 1 до 50.

Амфифильным мономером является предпочтительно соединение формулы (II)
(II)
в которой
R₅-R₁₀ и X имеют вышеуказанные значения,
или соединение формулы (III)
(III)
в которой
R₁₁, R₁₂, Y и n имеют вышеуказанные значения.

В качестве полимерного диспергатора предпочтительно используют несовместимые с диспергированным полимером полиэлектролиты со средней молекулярной массой менее < 510⁵ Дальтон или простой полиалкиленовый эфир, который предпочтительно содержит 2 - 6 атомов углерода.

В качестве водорастворимого мономера можно использовать, например, соли акриловой и/или метакриловой кислоты общей формулы (IV)
(IV)
в которой
R'- водород или метил,
Q - ионы щелочных металлов, например, Na⁺ или К⁺, ионы аммония, например, NH⁴⁺, ⁺NR''₂H², ⁺NR''₃H или ⁺NR''₄, при этом R'' означает алкил с 1 - 6 атомами углерода, или другие одновалентные ионы с положительным зарядом.

Мономеры формулы (IV) представляют собой, например, (мет)акрилат натрия, калия или аммония.

Кроме того, в качестве водорастворимого мономерного компонента можно использовать, например, акриловую и/или метакриловую кислоту, а также метакриламиды формулы (V)
(V)
в которой
R^III - водород или метил,
R^IV и R^V независимо друг от друга означают водород, алкил с 1 - 5 атомами углерода или оксиалкил с 1 - 5 атомами углерода.

В качестве примеров мономера формулы (V) можно назвать следующие соединения: (мет)акриламид, 1-метил(мет)акриламид, N,N-диметил(мет)акриламид, N, N-ди-этил(мет)акриламид, N-метил- N-этил(мет)акриламид и N-оксиэтил(мет)акриламид.

Кроме того, в качестве водорастворимого мономерного компонента можно использовать мономеры формулы (VI)
(VI)
в которой
R^VI - водород или метил,
L - группы

при этом
L₁ и L₄ означают алкилен или оксиалкилен с 2-6 атомами углерода, L₂
L₃, L₅, L₆ и L₇ означают алкил с 1 - 6 атомами углерода, а
Z - галоген, ацетат, группа SO₄CH₃,
Z₁ - кислород, группа NH или NR₄, где R₄ имеет вышеуказанное значение.

В качестве мономеров формулы (VI) можно назвать, например, следующие соединения: 2-(N, N-диметиламино)этил(мет)акрилат, 3-(N, N-диметиламино)пропил(мет)акрилат, 4-(N, N- диметиламино)бутил(мет)акрилат, 2-(N,N-диэтиламино)этил(мет)- акрилат, 2-окси-3-(N,N-диметиламино)пропил(мет)акрилат, хлорид 2- (N,N,N- триметиламмоний)-этил(мет)акрилата, хлорид 3-(N,N,N- триметиламмоний)пропил(мет)акрилата или хлорид 2-окси-3-(N,N,N- триметиламмоний)пропил(мет)-акрилата или (мет)акриламиды указанных соединений, как, например, 2-диметил-аминоэтил(мет)акриламид, 3- диметиламинопропил(мет)акриламид или хлорид 3- триметиламмонийпропил(мет)акриламида.

Кроме того, в качестве водорастворимых мономерных компонентов можно использовать этиленово-ненасыщенные мономеры, способные к образованию водорастворимых полимеров, такие, как, например, винилпиридин, N-винилпирролидон, стиролсульфокислота, N- винилимидазол или хлорид диаллилдиметиламмония. При этом также возможно использование комбинации разных водорастворимых мономеров.

В качестве примеров для амфифильных мономеров следует назвать соединения:










причем a = 6 - 15 и b = 1 - 50,

причем c = 6 - 18

причем X₁ = Cl или SO₄CH₃
d = 6 - 18

причем e = 2 - 6 и n = 6 - 18.

X₂ = Cl или SO₄CH₃.

Можно также использовать комбинацию разных амфифильных мономеров.

Полимерный диспергатор по химическому составу и средней молекулярной массе значительно отличается от водорастворимого полимера, причем полимерный диспергатор является несовместимым с водорастворимым полимером. Средняя молекулярная масса полимерных диспергаторов составляет порядка от 10³ до 5 10⁵ Д, предпочтительно от 10⁴ до 4 10⁵ Д.

Полимерные диспергаторы содержат, по меньшей мере, одну функциональную группу, например, эфирную группу, гидроксильную группу, карбоксильную группу, сульфо-группу, сложноэфирную группу серной кислоты, амино-группу, имино-группу, трет. амино-группу и/или четвертичные аммониевые группы. В качестве примера полимерного диспергатора можно называть: производные целлюлозы, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, сополимеры этиленгликоля и пропиленгликоля, поливинилацетат, поливиниловый спирт, крахмал и его производные, декстран, поливинилпирролидон, поливинилпиридин, полиэтиленимин, поливинилимидазол, поливинилсукцинимид, поливинил- -метилсукцинимид, поливинил-1,3-оксазолидон-2, поливинил- 2-метилимидазолин и сополимеры, которые кроме комбинаций мономерных компонентов вышеуказанных полимеров могут содержать, например, следующие мономерные компоненты: малеиновую кислоту, хлорангидрид малеиновой кислоты, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту, хлорангидрид итаконовой кислоты, (мет)акриловую кислоту и ее соли и (мет)акриламидные соединения. Предпочтительно в качестве полимерных диспергаторов используют простой полиалкиленовый эфир, например, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль или полибутиленовый эфир (1,4).

Особенно предпочтительно в качестве полимерных диспергаторов используют полиэлектролиты, например, полимеры, содержащие мономерные компоненты, например, соли (мет)акриловой кислоты в качестве анионных мономерных компонентов, или квартернированные метилхлоридом производные N,N- диметилминотил(мет)-акрилата, N, N-диметиламинопропил(мет)акрилата, N,N-диметиламинооксироил-(мет)акрилата или N,N- димeтилaминoпpoпил(мeт)aкpилaмидa. В частности, в качестве полимерного диспергатора используют поли(диаллилдиметиламмонийхлорид) со средней молекулярной массой, составляющей от 5 10 до 4 10⁵ Д.

Кроме того, можно использовать низкомолекулярные эмульгаторы со средней молекулярной массой, составляющей < 10³ Д, в количестве от 0 до 5% от массы полимерной дисперсии.

При проведении предлагаемого способа вышеупомянутые мономеры используют в количестве 5 - 80 мас. частей, предпочтительно 10 - 50 мас. частей, в пересчете на 100 мас. частей воды в качестве среды, в которой проводится реакция (далее реакционная среда). Если водорастворимые мономеры и амфифильные мономеры используют в виде водного раствора, то водосодержание раствора входит в количество применяемой в качестве реакционной среды воды. Количество полимерного диспергатора в пересчете на 100 мас. частей воды в реакционной среде составляет 1 - 50 мас. частей, предпочтительно 2 - 40 мас. частей и особенно предпочтительно 5 - 30 мас. частей. Для начала полимеризации используют, например, радикальные инициаторы, т.е. инициаторы полимеризации, или высокоэнергетическое излучение, как, например, ультрафиолетовый свет. В качестве радикальных инициаторов предпочтительно используют такие, как, например, 2,2'- азабиизобутиронитрил, 2,2'-азобис(2-амидопропан)дигидрохлорид, предпочтительно растворенные в диметилформамиде, персульфат калия, аммония, перекись водорода, в случае необходимости в комбинации с восстановителем, таким, как, например, амин или сульфит натрия. Количество инициатора, в пересчете на смесь мономеров, обычно составляет 10^-5 - 5 вес. %, предпочтительно 10^-4 - 1 вес.%, причем инициатор можно добавлять полностью в начале полимеризации или же в начале полимеризации добавляют лишь часть инициатора, а его остаток добавляют в течение реакции. Кроме того, смесь мономеров можно добавлять в начале полимеризации либо полностью, либо частично с последующим добавлением остаточного количества в течение всего процесса полимеризации. Температура полимеризации составляет 0 - 100^oC, предпочтительно 40 - 55^oC. Полимеризацию проводят предпочтительно в атмосфере инертного газа, например, в атмосфере азота. Конечная конверсия мономеров составляет больше 97%, для чего обычно необходимы 1 - 8 часов полимеризации.

Для смешивания полимерного диспергатора с получаемой водной дисперсией полимера можно использовать как статические, так и динамические смесители. В то время как статические смесители действуют в результате создания режима завихрения, возникающего в жидкостных смесях при протекании через смеситель, режим завихрения в динамических смесителях создается активно.

Предпочтительно используют мешалки, такие, как, например, пропеллерная, дисковая, импеллерная, рамная, якорная мешалки, мешалка с ходовым винтом или спиральная мешалка, причем предпочтительно используют мешалки, которые в процессе смешивания создают незначительный перепад среза. В течение смешивания полимерный диспергатор предпочтительно порциями добавляют к получаемой водной дисперсии полимера. При этом продолжают размешиваться и вязкость смеси постоянно контролируют. Согласно особенно предпочтительной форме выполнения изобретения получаемую водную дисперсию полимера предварительно нагревают до температуры 30 - 90^oC, предпочтительно 40-70^oC, чтобы вязкость была как можно низкой во время процесса смешивания. Затем определяют вязкость дисперсии полимера и полученного путем разбавления водой 1%-го раствора (в пересчете на водорастворимый полимер).

Учитывая концентрацию полимера и среднюю молекулярную массу полимера вышеуказанных мономерных компонентов, предлагаемая водная полимерная дисперсия отличается низкой вязкостью по сравнению с полимерной дисперсией, состоящей из полимера без гидрофобных мономерных компонентов. Путем встроения амфифильных мономерных компонентов можно дальше снизить вязкость водной полимерной дисперсии. Благодаря этому значительно улучшается технологичность водной полимерной дисперсии с высоким содержанием полимера (и, тем самым, с высоким содержанием активного вещества).

Путем добавления полимерного диспергатора в водном растворе к получаемому полимеру вязкость еще раз значительно уменьшают, благодаря чему возможно еще большее содержание полимера, то есть активного вещества в предлагаемой дисперсии.

При разбавлении водой водной полимерной дисперсии фактическая вязкость повышается до очень высокого максимума, причем система становится прозрачной. При этом проявляется сгущающее действие диспергированного полимера. При содержании полимера, составляющем 1%, вязкость находятся на высоком уровне, причем предпочтительно используемый диспергатор, поли(диаллилдиметиламмонийхлорид), одновременно служит в качестве активного вещества, т.е., в качестве связывающего примеси в циркуляционной воде вещества и вещества, содействующего флокуляции, например, в случае коагуляции ила сточных вод. Дальнейшим преимуществом предлагаемой водной полимерной дисперсии является высокая устойчивость к срезу и стойкость при хранении. Так, например, невысокая вязкость водного раствора с содержанием полимера 1% сохраняется почти полностью также после продолжительного перемешивания. Отсутствие органических растворителей обеспечивает безопасное обращение с дисперсией (не может воспляменяться), а также экологически беспроблемное использование ее в качестве сгустителя, флокулянта для взвешенных частиц с электрическим зарядом, в качестве повышающего удерживающую способность средства при производстве бумаги и/или в качестве улучшающего условия в почве средства. В изолированной или обезвоженной форме предлагаемый полимер можно также использовать в качестве обезвоживающего средства, например, в области гигиены.

Изобретение далее поясняется с помощью примеров его осуществления. Приведенные в них физические данные определяют следующим образом.

Динамическая вязкость [мПа с]: согласно промышленному стандарту Германии DIN 53018/53019.

Средняя молекулярная масса: путем гельпроникающей хроматографии (стандарт: поли(хлорид 2-триметил-аммоний-этилакрилата).

Значение Штаммбергера ЗШБ (сек): определение временной характеристики по величине мутности при флокулянтсодержащих растворах после окончания процесса флокуляции согласно разработанным заявителем инструкциям, при этом определяют время оседания хлопьев на определенном пути.

Пример 1
А.

685,6 г 35%-ного водного раствора поли(диаллилдиметиламмонийхлорида) со средней молекулярной массой 3,18 10⁵ Дальтон, 180 г акриламида, 250 г 80%-ного водного раствора хлорида 2-триметиламмонийэтилакрилата, 20 г бутилакрилата и 856 г воды подвергают дегазации азотом и при перемешивании нагревают до температуры 50^oC. Затем добавляют 0,04 г 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропана] . Перемешивают в течение 3 часов, затем температуру повышают до 75^oC и добавляют еще 0,4 г 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропана]. Полимеризация завершена по истечении еще одного часа. Динамическая вязкость полученной водной дисперсии полимера составляет ₁= = 60000 мПа с. Динамическая вязкость 1%-ного водного раствора полимера в пересчете на полимер составляет ₂= = 2100 мПа с. Значение Штаммбергера составляет 7,4 сек. Средняя молекулярная масса полимера в дисперсии составляет > 10⁶ Дальтон. Полимер состоит из 95 мас. % водорастворимых мономерных звеньев и 5 мас. % гидрофобных мономерных звеньев.

Б.

1000 г полученной согласно А. дисперсии полимера нагревают в сушильном шкафу до температуры 50^oC. Затем посредством пропеллерной мешалки, работающей со скоростью 200 оборотов/мин, добавляют в течение 5 минут 111,1 г 40 %-ного водного раствора поли(диаллилдиметиламмонийхлорида) со средней молекулярной массой 3,18 10⁵ Дальтон.

Получают дисперсию следующей характеристики:
₁= 31600 мПа с;
₂= 1920 мПа с;
ЗШБ: 8,2 сек.

К полученной дисперсии добавляют в тех же условиях в течение 5 минут дальнейшие 222,2 г 40%-ного раствора поли(диаллилдиметиламмонийхлорида) со средней молекулярной массой 3,18 x 10⁵ Дальтон.

Получают дисперсию следующей характеристики:
₁= 15300 мПа с;
₂= 1320 мПа с;
ЗШБ: 7,5 сек.

На 100 мас. частей воды дисперсия содержит 26,6 мас. части водорастворимого полимера и 24,9 мас. части полимерного диспергатора.

Если применять гидрофобный мономер в количествах 1 и 30 мас.%, соответственно, то получают дисперсию, которая также позволяет решать поставленную выше задачу.

Пример 2
1000 г полученной аналогично примеру 1А. водной дисперсии полимера нагревают в сушильном шкафу до температуры 50^oC. Затем с помощью пропеллерной мешалки, работающей со скоростью 200 об/мин, добавляют в течение 5 минут 111,1 г 35%-ного водного раствора поли(диаллилдиметиламмонийхлорида) со средней молекулярной массой 1,05 10⁵ Дальтон.

Получают дисперсию следующей характеристики:
₁= 28700 мПа с;
₂= 1850 мПа с;
ЗШБ: 7,25 сек.

К полученной дисперсии добавляют в течение 5 минут в тех же условиях дальнейшие 222,2 г 25%-ного водного раствора поли(диаллилдиметиламмонийхлорида) со средней молекулярной массой 1,05 10⁵ Дальтон.

Получают дисперсию следующей характеристики:
₁= 7800 мПа с;
₂= 1280 мПа с;
ЗШБ: 8,4 сек.

На 100 мас. частей воды дисперсия содержит 25,9 мас. части водорастворимого полимера и 21,7 мас. части полимерного диспергатора.

Пример 3
А.

391,4 r 35%-ного водного раствора поли(диаллилдиметиламмонийхлорида) со средней молекулярной массой = 3,18 х 10⁵ Дальтон, 90 г акриламида, 125 г 80%-ного водного раствора хлорида 2-триметиламмонийэтилметакрилата, 10 г бутилакрилата и 385,6 г воды подвергают дегазации азотом и при перемешивании нагревают до температуры 53^oC. Затем добавляют 0,02 г 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропана] в 0,18 г воды. После истечения трех часов при перемешивании нагревают до температуры 65^oC и добавляют дальнейшие 0,2 г 2,2'-азобис[2-(2- имидазолин-2-ил)пропана] в 1,8 г воды. Полимеризация закончена через дальнейший час. Полученный полимер состоит из 95 мас.% водорастворимых звеньев и 5 мас.% гидрофобных мономерных звеньев.

Полученная дисперсия имеет следующую характеристику:
₁= 261000 мПа с;
₂= 2590 мПа с;
₂= 2400 мПа с (после перемешивания в течение 10 мин в охлажденном состоянии)
ЗШБ: 10,2 сек.

ЗШБ: 10,4 с (после перемешивания в течение 10 мин в охлажденном виде).

Б.

100 г полученной согласно А. водной дисперсии полимера нагревают в сушильном шкафу до температуры 50^oC. Затем посредством пропеллерной мешалки, работающей со скоростью 200 об/мин, добавляют в течение 5 минут 166,6 г 40%-ного водного раствора поли (диаллилдиметиламмонийхлорида) со средней молекулярной массой 3,18 10⁵ Дальтон.

Получают дисперсию следующей характеристики:
₁= 51900 мПа с;
₁= 50400 мПа с (после перемешивания в течение 10 минут в холодном состоянии);
₂= 1800 мПа с;
₂ = 1770 мПа с (после перемешивания в течение 10 минут в холодном состоянии);
ЗШБ: 11,1 сек.

ЗШБ: 11,5 с (после перемешивания в течение 10 минут в холодном состоянии).

На 100 мас. частей воды дисперсия содержит 26,95 мас. части водорастворимого полимера и 27,4 мас. части полимерного диспергатора.

Пример 4
Повторяют пример 1 с той разницей, что в качестве полимерного диспергатора на обеих стадиях применяют поли(диаллилдиметиламмонийхлорид), и кватернированный метилхлоридом N,N-диметиламиноэтилакрилат в весовом соотношении 40 : 60. При этом получают дисперсию, которая также позволяет решать поставленную выше задачу.

Если применять полимерный диспергатор в количествах 1 и 50 мас. частей соответственно, на 100 мас. частей воды, то получают дисперсию, которая также позволяет решать поставленную выше задачу.

Пример 5
Повторяют пример 1 с той разницей, что применяют 10 г (2,5 мас.%) бутилакрилата и 10 г (2,5 мас. %) состоящего из 20 этиленоксидных звеньев с концевой группой C₁₃H₂₇ метилметакрилата. При этом получают дисперсию, которая также позволяет решать поставленную выше задачу.

Пример 6
Повторяют пример 1 с той разницей, что получают дисперсию с содержанием водорастворимого полимера, равным 5 и 80 мас. частей, соответственно, на 100 мас. частей воды. При этом поставленная выше задача также решается.

Пример 7
Сравнительный пример: Добавление водного раствора полимерного диспергатора до полимеризации полимера.

К 1000 г раствора мономера согласно примеру 3 А. добавляют 166,6 г 40%-ного водного раствора поли(диаллилдиметиламмонийхлорида) со средней молекулярнной массой 3,18 10⁵ Дальтон и затем полимеризуют аналогично примеру 3.

Получают дисперсию следующей характеристики:
₁= 227000 мПа с;
₁= 220000 мПа с (после перемешивания в течение 10 минут в холодном состоянии);
₂= 1440 мПа с;
₂= 1390 мПа с (после перемешивания в течение 10 минут в холодном состоянии);
ЗШБ: 12,4 сек.

ЗШБ: 14,5 сек (после перемешивания в течение 10 минут в холодном состоянии).

Формула изобретения

1. Водная полимерная дисперсия, содержащая водорастворимый полимер и полимерный диспергатор, отличающаяся тем, что в качестве полимера содержит водорастворимый полимер со средней молекулярной массой по меньшей мере 5 10⁵ Дальтон на основе 70 - 99 мас.% по меньшей мере одного водорастворимого мономера, 1 - 30 мас.% по меньшей мере одного гидрофобного мономера и 0 - 20 мас.% по меньшей мере одного амфифильного мономера при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Вода - 100
Водорастворимый полимер на основе 70 - 99 мас.% по меньшей мере одного водорастворимого мономера, 1 - 30 мас.% по меньшей мере одного гидрофобного мономера и 0 - 20 мас.% по меньшей мере одного амфифильного мономера - 5 - 80
Полимерный диспергатор - 1 - 50.

2. Водная полимерная дисперсия по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один водорастворимый мономер содержит по меньшей мере одну ионную группу.

3. Водная полимерная дисперсия по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что гидрофобный мономер представляет собой соединение формулы I

в которой R₁ - водород или алкил с 1 - 4 атомами углерода;
R₂ - алкил с 1 - 4 атомами углерода, циклоалкил с 5 - 12 атомами углерода, арил с 6 - 12 атомами углерода или группа формулы

причем R₃ означает алкил с 2 - 8 атомами углерода, циклоалкил с 5 - 12 атомами углерода или арил с 6 - 12 атомами углерода;
Z - атом кислорода, группа NH или NR₃, при этом R₃ имеет указанное значение.

4. Водная полимерная дисперсия по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что амфифильный мономер представляет собой соединение формулы II

в которой A₁ - атом кислорода, группы NH или NR₄, причем R₄ означает алкил с 1 - 4 атомами углерода;
R₅ - водород или метил;
R₆ - алкилен с 1 - 6 атомами углерода;
R₇ и R₈ независимо друг от друга означают алкил с 1 - 6 атомами углерода,
R₉ - алкилен с 1 - 6 атомами углерода;
R₁₀ - алкил, арил и/или аралкил с 8 - 32 атомами углерода;
X - атом галогена, псевдогалоид, группа SO₄CH₃ или ацетат.

5. Водная полимерная дисперсия по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что амфифильный мономер представляет собой соединение формулы III

в которой A₂ - атом кислорода, группа NH или NR₁₃, причем R₁₃ означает алкил с 1 - 4 атомами углерода;
R₁₁ - водород или метил;
R₁₂ - алкил, арил и/или аралкил с 8 - 32 атомами углерода;
Y - алкилен с 2 - 6 атомами углерода;
n - целое число 1 - 50.

6. Водная полимерная дисперсия по пп.1 - 5, отличающаяся тем, что полимерный диспергатор представляет собой полиэлектролит с молекулярной массой менее 5 10⁵ Дальтон.

7. Водная полимерная дисперсия по пп.1 - 6, отличающаяся тем, что полимерный диспергатор представляет собой простой полиалкиленовый эфир, причем алкиленовые группы имеют 2 - 6 атомов углерода.

8. Водная полимерная дисперсия по пп.1 - 7 в качестве флокулянта для взвешенных частиц с электрическим зарядом, повышающего удерживающую способность средства при производстве бумаги, сгустителя, обезвоживающего средства и/или улучшающего условия в почве средства.

9. Способ получения водной полимерной дисперсии путем полимеризации мономеров в воде в присутствии полимерного диспергатора, отличающийся тем, что полученную полимерную дисперсию смешивают при перемешивании с дополнительным количеством полимерного диспергатора, причем на 100 мас. ч. воды используют 1 - 50 мас.ч. полимерного диспергатора и 5 - 80 мас.ч. мономеров, содержащих по меньшей мере один водорастворимый мономер, по меньшей мере один гидрофобный мономер и по меньшей мере один амфифильный мономер в соотношении 70 - 99 : 1 - 30 : 0 - 20.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве диспергатора используют полиэлектролит с молекулярной массой менее 5 10⁵ Дальтон.

11. Способ по пп.9 и 10, отличающийся тем, что используют по меньшей мере один водорастворимый мономер, содержащий по меньшей мере одну ионную группу.

12. Способ по пп.9 - 11, отличающийся тем, что в качестве гидрофобного мономера используют соединение формулы I

в которой R₁ - водород или алкил с 1 - 4 атомами углерода;
R₂ - алкил с 1 - 4 атомами углерода, циклоалкил с 5 - 12 атомами углерода, арил с 6 - 12 атомами углерода или группа формулы

причем R₃ означает алкил с 2 - 8 атомами углерода, циклоалкил с 5 - 12 атомами углерода или арил с 6 - 12 атомами углерода;
Z - атом кислорода, группа NH или NR₃, при этом R₃ имеет указанное значение.

13. Способ по пп.9 - 12, отличающийся тем, что в качестве амфифильного мономера используют соединение формулы II

в которой A₁ - атом кислорода, группа NH или NR₄, причем R₄ означает алкил с 1 - 4 атомами углерода;
R₅ - водород или метил;
R₆ - алкилен с 1 - 6 атомами углерода;
R₇ и R₈ независимо друг от друга означают алкил с 1 - 6 атомами углерода;
R₉ - алкилен с 1 - 6 атомами углерода;
R₁₀ - алкил, арил и/или аралкил с 8 - 32 атомами углерода;
Х - атом галогена, псевдогалоид, группа SO₄CH₃ или ацетат.

14. Способ по пп.9 - 12, отличающийся тем, что в качестве амфифильного мономера используют соединение формулы III

в которой A₂ - атом кислорода, группа NH, или NR₁₃, причем R₁₃ означает алкил с 1 - 4 атомами углерода;
R₁₁ - водород или метил;
R₁₂ - алкил, арил/или аралкил с 8 - 32 атомами углерода;
Y - алкилен с 2 - 6 атомами углерода;
n - целое число 1 - 50.

15. Способ по пп.9 - 14, отличающийся тем, что в качестве диспергатора используют простой полиалкиленовый эфир, алкиленовая группа которого содержит 2 - 6 атомов углерода.

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 22-2002

(73) Патентообладатель:
Фирма "Штокхаузен ГмбХ и Ко.КГ" (DE)

Договор № 14491 зарегистрирован 28.05.2002

Извещение опубликовано: 10.08.2002