BR112012012978B1 - Polímeros funcionalizados por aldeído com estabilidade aprimorada e método de produção de um meio, tendo fibras celulósicas - Google Patents
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Abstract
polímeros funcionalizados por aldeído com estabilidade aprimorada e método de produção de um meio, tendo fibras celulósicas é apresentada uma composição que contém aditivos de estabilidade de sais inorgânicos selecionados e/ou orgânicos incorporados dentro de um produto polimérico funcionalizado por aldeído; o aditivo de estabilidade pode ser pós-adicionado ao produto polimérico final, adicionado ao recipiente de reação antes para induzir a funcionalização do polímero não-funcionalizado, ou adicionado em qualquer estágio durante a reação de funcionalização. os métodos para formação da composição e uso da composição para produzir uma mídia à base de fibra celulósica também são descritos.
Description
POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEÍDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA E MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UM MEIO, TENDO FIBRAS CELULÓSICAS
CAMPO TÉCNICO [001] O presente pedido de patente de invenção refere-se genericamente a formulações estabilizadas de polímeros funcionalizados por aldeido. Mais especificamente, o presente pedido de patente de invenção relata formulação de polímeros funcionalizados por aldeido estabilizado com um sal inorgânico, um aditivo orgânico, ou combinações destes. O presente pedido de patente de invenção tem particular relevância em formulações estabilizadas para uso na indústria de fabricação de papel.
ESTADO DA TÉCNICA [002] Polímeros funcionalizados por aldeido com base em poliacrilamida (e polímeros similares) proveem uma grande quantidade de benefícios na fabricação de papel e papelão, que inclui resistência úmida temporária, resistência à seca, resistência da folha úmida, cola secadora Yankee, pressão de desidratação aumentada. Embora os benefícios de tais produtos sejam bem estabelecidos, os polímeros sofrem de instabilidade por formação de gel resultante da curta validade e da concentração ativa baixa. Essa instabilidade limita a sua utilização dentro de algumas circunstâncias, apresenta problemas logísticos significativos de armazenamento e de envio, e resulta em lotes perdidos que requerem descarte. Adicionalmente, a estabilidade desses polímeros é sensível a concentrações ativas, que por sua vez aumenta custos de fabricação e envio bem como requer aumento do espaço de armazenagem.
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2/36 [003] O pedido de Patente estadunidense Série N° 10/785,403, Glyoxylated Polyacrilamide Composition Strenghtening Agent (Agente de resistência à composição de Poliacrilamida Glioxilada), revela uma poliacrilamida glioxilada acidificada dosada com glioxal adicional. O pedido de patente estadunidense Série N° 12/138,766, High Solids Glyoxylated Polyacrylamide (Poliacrilamida Glioxilada com Alto teor de Sólidos), revela uma composição de poliacrilamida glioxilada estabilizada que contém alta concentração de polímeros sólidos.
[004] Uma necessidade demonstrada existe, então, para formulações de polímeros funcionalizados por aldeido com base em poliacrilamida com estabilidade aprimorada e validade aumentada. Por essas razões, aumentar a estabilidade de tais polímeros é desejável para prolongar a validade em ativos fixos ou pré-determinados ou aumentar a concentração de ativos na validade pré-determinada. Uma validade maior é particularmente desejada nas circunstâncias das fábricas de papel onde tais polímeros não são continuamente seguidos, mas são seguidos apenas em um grau selecionado. Em adição, uma validade aumentada é desejável, onde remessas a longas distâncias são requeridas devido à falta de fabricantes no local de utilização.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [005] O presente pedido de patente de invenção consequentemente provê novas composições de polímeros funcionalizados por aldeido com aumento da estabilidade em relação às formulações da técnica anterior. O presente pedido de patente de invenção provê novas composições e métodos para sua preparação. Uma descrição do polímero
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3/36 básico em suas várias formas e métodos para preparação é provida abaixo e pode, além disso, ser encontrado no pedido de patente estadunidense N° 10/764,935, Métodos para Utilização de Polímeros Funcionalizados por Aldeido para Aprimoramento da Máquina de Desidratação de Papel.
[006] Em um aspecto preferencial, o presente pedido de patente de invenção inclui uma composição que contém aditivos de estabilidade selecionados de sais inorgânicos e/ou químicos orgânicos (algumas vezes coletivamente referido aqui como aditivo(s) de estabilidade), incorporado dentro de um produto polimérico com concentrações entre cerca de 0,5% em peso a cerca de 10% em peso. Em uma aplicação alternativa, o aditivo de estabilidade pode ser adicionado posteriormente ao produto polimérico final, adicionado ao recipiente de reação antes para induzir a funcionalização do polímero não funcionalizado, ou adicionado em qualquer estágio durante a reação de funcionalização.
[007] Em outro aspecto, o presente pedido de patente de invenção é uma composição para aprimoramento de um processo de fabricação de papel. Em uma aplicação preferida, a composição inclui um ou mais polímeros funcionalizados por aldeido com uma média de peso molecular de pelo menos cerca de 50.000 g/mol, e um ou mais agentes estabilizantes.
[008] Em outro aspecto, o presente pedido de patente de invenção provê um método para produzir uma mídia que contém fibras celulósicas, compreendendo a adição da composição revelada à mídia em qualquer ponto de um processo de fabricação de papel. Aspectos preferidos do presente
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4/36 pedido de patente de invenção relacionam-se à fabricação de papel e papelão em um processo de fabricação de papel.
[009] Em um aspecto adicional, o presente pedido de patente de invenção é um método para aumentar o tempo de armazenamento para uma composição compreendendo um ou mais polímeros funcionalizados por aldeido. O método inclui introduzir um ou mais agentes estabilizantes em um ou mais polímeros funcionalizados por aldeido, sendo que um ou mais agentes estabilizantes é selecionado do grupo consistindo de sais inorgânicos, aditivos orgânicos, e qualquer combinação desses. O tempo de armazenamento é medido em relação a um polímero funcionalizado por aldeido não-estabilizado.
[0010] É uma vantagem do presente pedido de patente de invenção prover o aumento do rendimento do reator, diminuir a capacidade de armazenamento, e/ou reduzir os custos de envio das formulações incluindo polímeros funcionalizados por aldeido.
[0011] Outra vantagem do presente pedido de patente de invenção é estender a validade do produto de polímeros funcionalizados por aldeido em concentrações ativas pré-determinadas ou aumentar a concentração de ativos em uma validade pré-determinada.
[0012] Outra vantagem do presente pedido de patente de invenção é proporcionar novos métodos para produzir formulações de polímeros funcionalizados por aldeido com estabilidade aumentada.
[0013] Características e vantagens adicionais serão descritas aqui, e serão evidentes a partir da Descrição Detalhada, Exemplos e Figuras.
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DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS a figura 1 ilustra a estabilidade utilizando um parâmetro de medida Dias para Gel em temperatura ambiente versus Viscosidade Brookfield do produto inicial (BFV), para um polímero preparado por glioxilação de um polímero de cloreto de dialil-dimetil-amônia co-acrilamida (5/95 de proporção molar) utilizando um glioxal para a proporção molar da acrilamida de 0,8% a 9% em peso;
a figura 2 ilustra a estabilidade utilizando um parâmetro de medida Dias para Gel em temperatura ambiente versus Viscosidade Brookfield do produto inicial (BFV), para um polímero preparado por glioxilação de um polímero de cloreto de dialil-dimetil-amônia co-acrilamida (5/95 de proporção molar) usando um glioxal para uma proporção molar de acrilamida de 0,8% a 12% em peso;
a figura 3 ilustra a estabilidade utilizando um parâmetro de medida Dias para Gel a 35°C versus Viscosidade Brookfield do produto inicial (BFV) para um polímero preparado por glioxilação de um polímero de cloreto de dialil-dimetil-amônia co-acrilamida (5/95 de proporção molar) usando um glioxal para uma proporção molar de acrilamida de 0,8% a 9% em peso;
a figura 4 ilustra a estabilidade utilizando um parâmetro de medida Dias para Gel em 35 °C versus Viscosidade Brookfield do produto inicial (BFV) para um polímero preparado por glioxilação de um polímero de cloreto de dialil-dimetil-amônia co-acrilamida [5/95 de proporção molar] usando um glioxal para uma proporção molar de acrilamida de 0,8% a 12% em peso;
a figura 5 ilustra dados tabulados mostrando o
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6/36 aumento de estabilidade para formulações glioxiladas a 0,8 DADMAC/AcAm (diallyldimethyl-ammonium chloride/acrylamide cloreto de dialil-dimetil-amônia/acrilamida) contendo uma variedade de aditivos diferentes com métodos diferentes de adição à temperatura ambiente (RT) e 35°C com concentrações ativas de 9% em peso;
a figura 6 ilustra dados tabulados mostrando o aumento de estabilidade para formulação glioxilada a 0,8 DADMAC/AcAm contendo uma variedade de aditivos diferentes com métodos diferentes de adição à temperatura ambiente (RT) e 35°C com concentrações ativas de 12% em peso; e a figura 7 ilustra a curva de teste de estabilidade (ou seja, Viscosidade Brookfield versus Dias) para formulações glioxiladas a 0,8 DADMAC/AcAm do presente pedido de patente de invenção (como pré-reação medida) com e sem 6% em peso de MgSCU adicionado antes do inicio da reação de glioxilação.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0014] As definições a seguir pretendem esclarecer e não pretendem ser limitativas.
[0015] Monômero de Acrilamida significa um monômero da fórmula:
R, O
H7C=C-CNHR2 onde Ri é H ou Alquila C1-C4 e R2 e H, Alquila C1-C4, arila, arilalquila. Monômeros de acrilamida preferidos são acrilamida e metacrilamida. A acrilamida é mais preferida.
[0016] Aldeido significa um componente que contém um ou mais grupos aldeido (-CHO) ou um grupo capaz de formar um grupo aldeido reativo, onde os grupos aldeidos são
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7/36 capazes de reagir com grupos de aldeidos reativos (exemplo, amino ou grupos amino) de um polímero como descrito aqui. Os aldeidos típicos incluem formaldeido, paraformaldeido, glutaraldeido, glioxal, semelhantes e qualquer outro aldeidos mono-funcionais e/ou poli-funcionais adequado. 0 glioxal é preferido.
[0017] Funcionalizados por Aldeido significa o produto de reação de um polímero precursor e um aldeido, onde grupo(s) aldeido reativo(s) de um polímero precursor reagiu com grupo(s) de terminal carbonila do aldeido.
[0018] Alquila significa um grupo monovalente derivado de um hidrocarboneto saturado de cadeia ramificada ou linear por meio da remoção de um átomo de hidrogênio único. Os grupos de alquila representativos incluem metila, etila, n- e isopropila, cetila, e semelhantes.
[0019] Alquileno significa um grupo bivalente, derivado de um hidrocarboneto saturado de cadeia linear ou ramificada, por remoção de dois átomos de hidrogênio. Os grupos alquilenos representativos incluem
| metileno, etileno, [0020] | propileno e semelhantes. | |||
| Grupo | amido significa | um grupo | da | |
| formula -C(O)NHYi | onde Yi é | selecionado de H, | alquila, arila | |
| e arilalquila. | ||||
| [0021] | Grupo | amino significa | um grupo | da |
formula -NHY2 onde Y2 é selecionado de H, alquila, arila e arilalquila.
[0022] Anfotérico significa um polímero derivado de monômeros catiônicos e monômeros aniônicos, e, possivelmente, outro(s) monômero(s) não-iônico(s). Os polímeros anfotéricos representativos incluem copolimeros
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8/36 compostos de ácido acrílico e DMAEA-MCQ (dimethylaminoethyl acrylate methyl chloride quaternary - cloreto quaternário de dimetilaminoetila acrilato metil), terpolimeros compostos de ácido acrílico, DADMAC e acrilamida, e semelhantes.
[0023] Arila significa um sistema de anel aromático monociclico ou multi-ciclico de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono. A arila é opcionalmente substituída com um ou mais grupos alquila Ci a C2o, alcoxi ou haloalquila. Os grupos arila representativos incluem fenila ou naftila, ou fenila substituída ou naftila substituída.
[0024] Arilalquila significa um grupo arilaalquileno, onde arila e alquileno são definidos aqui. Os grupos arilalquila representativos incluem benzila, feniletila, fenilpropila, 1-naftilmetila, e semelhantes. Benzila é preferida.
[0025] Monômero de haleto de amônio de dialilN,N-bisubstituido significa um monômero da fórmula a seguir:
(h2c=chch2) 2n+r3r4xonde R3 e R4 são independentemente alquila Ci a C2o, arila, ou arilalquila e X é um contra-ion aniônico. Os contra-ions aniônicos representativos incluem halogênio, sulfato, nitrato, fosfato e semelhantes. Um contra-ion aniônico preferido é haleto. Cloreto é preferido. Um monômero de haleto de amônia dialil-N,N-bisubstituido preferido é cloreto de dialil-dimetil-amônio.
[0026] Polímero de dispersão significa um polímero solúvel em água disperso em uma fase continua aquosa que contém um ou mais sais orgânicos ou inorgânicos e/ou um ou mais polímeros aquosos. Exemplos representativos
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9/36 de dispersão por polimerização de polímeros solúveis em água em uma fase continua aquosa podem ser encontrados nas patentes estadunidenses Nos: 5,605,970; 5,837,776;
5, 985, 992; 4, 929, 655; 5, 006, 590; 5, 597,859; e 5,597,858 nas patentes europeias Nos: 183,466; 657,478; e 630,909.
[0027] Polímero de emulsão e polímero de látex significa uma emulsão polimérica compreendendo um polímero funcionalizado por aldeido de acordo com este pedido de patente de invenção na fase aquosa, um óleo hidrocarboneto para a fase oleosa e água em óleo. Os polímeros de um agente emulsificante emulsão inversa são hidrocarbonetos contínuos com os polímeros solúveis em água dispersos dentro da matriz de hidrocarboneto. Os polímeros de emulsão inversa são então invertidos ou ativados para utilização por meio da liberação do polímero obtido de partículas utilizando cisalhamento, diluição e, geralmente, um outro surfactante. Vide a patente estadunidense N°: 3,734,873, incorporado aqui por referência. As preparações representativas de polímeros de emulsão inversa de alto peso molecular são descritas nas patentes estadunidense Nos: 2,982,749; 3,284,393; e 3,734,873. Vide também Hunkeler, et al., Mecanismos, Cinética e Modelagem da Microssuspensão
Inversa Homopolimerização de Acrilamida, Polímero, Vol. 30(1), pp 127-42 (1989); e Hunkeler et al., Mecanismos, Cinética e Modelagem da Polimerização de Microssuspensão Inversa: 2. Copolimerização de Acrilamida com Monômeros Catiônicos de Amônia Quaternária, Polímero, vol. 32(14), pp 2626-40 (1991) .
[0028] Monômero significa um componente polimerizável alilico, vinilico ou acrílico. O monômero pode
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10/36 ser aniônico, catiônico, não-iônico, ou zwiteriônico.
Monômeros de vinílico são preferidos, são mais preferidos.
[0029] Monômeros solúveis e monômeros acrílicos em água, não-iônicos representativos incluem acrilamida, metacrilamida,
N,Ndimetilacrilamida,
N,N-dietilacrilamida,
Nisopropilacrilamida,
N-vinilformamida,
Nvinilmetilacetamida,
N-vinil-pirrolidona, hidroxietilmetacrilato, hidroxietil-acrilato, hidroxipropil-acrilato, hidroxipropil-metacrilato,
N-t-butilacrilamida,
Nmetilolacrilamida, acetato de vinila, álcool vinílico, e semelhantes.
[0030] Monômeros aniônicos representativos incluem ácido acrílico, e seus sais, incluindo, mas não limitado a acrilato de sódio e acrilato de amônio, ácido metacrílico, e seus sais, incluindo, mas não limitado metacrilato de sódio e metacrilato de amônia, ácido
2acrilamido-2-metilpropanosulfônico (AMPS), o sal de sódio de
AMPS, vinil sulfonato de sódio, sulfonato de estireno, ácido maleico e seus sais incluindo, mas não limitado a sal de sódio e sal de amônio, sulfonato, itaconato, acrilato de sulfopropil ou metacrilato ou outras formas solúveis em água destes ou outros ácidos carboxílicos ou sulfônicos polimerizáveis. Acrilamida sulfometilada, sulfonato de alila, vinil sulfonato de sódio, ácido itacônico, ácido acrilamidometilbutanoico, ácido fumárico, ácido vinilfosfórico, ácido vinilsufônico, ácido alilfosfônico, acrilamida sulfornetilada, acrilamida f o s f onomet i1ada, anidrido itacônico e semelhantes.
[0031] Monômeros catiônicos representativos
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11/36 incluem amina monoalila, amina dialila, vinil amina, acrilatos e metacrilatos de dialquilaminoalquil e seus sais ácidos ou quaternários incluindo, mas não limitado a, sal quaternário de cloreto de metila acrilato de dimetilaminoetila (DMAEA«MCQ), sal quaternário de sulfato de metila acrilato de dimetilaminoetila, sal quaternário de cloreto de benzil acrilato, sal de ácido sulfúrico acrilato de dimetilaminoetila, sal de ácido clorídrico de acrilato de dimetilaminoetila, sal quaternário de cloreto de metila metacrilato dimetilaminoetila, sal quaternário de sulfato de metila metacrilato dimetilaminoetila, sal quaternário de cloreto de benzila metacrilato dimetilaminoetila, sal de ácido sulfúrico de metacrilato de dimetilaminoetila, sal de ácido clorídrico de metacrilato de dimetilaminoetila, dialquilaminoalquilacrilamidas ou metacrilamidas e seus sais quaternários ou ácidos tais como, cloreto de acrilamidopropiltrimetilamônio, sal quaternário de sulfato de metila acrilamida dimetilaminopropil, sal de ácido sulfúrico de dimetilaminopropil acrilamida, sal de ácido clorídrico dimetilaminopropil acrilamida, cloreto de metacrilamido propiltrimetilamônio, sal quaternário de sulfato de metila dimetilaminopropil metacrilamida, sal de ácido sulfúrico dimetilaminopropil metacrilamida, sal de ácido clorídrico dimetilaminopropil metacrilamida, dietilaminoetilacrilato, dietilaminoetil metacrilato, cloreto dialilaetilamônio e cloreto de amônio dialiladimetil (DADMAC). Grupos alquila são geralmente alquila Ci a C4.
[0032] Monômeros zwiteriônicos representativos são aqueles que têm uma molécula polimerizável que contém proporções iguais na funcionalidade (carregado) catiônica e
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12/36 aniônica, de modo que a molécula seja líquida e completamente neutra. Os monômeros zwiteriônicos representativos específicos incluem betaina N,N-dimetil-Nacriloiloxietil-N-(3-sulfoproil)-amônio, betaina N,Ndimetil-N-acrilamidopropil-N-(2-carboximetil)-amônio, betaina N,N-dimetil-N-acrilamidopriopil N-(3-sulfopropil)amônio, betaina N,N-dimetil-N-acilamidopropil-N-(2carboximetil)-amônio, betaina 2-(metiltio)-etil metacriloilS-(sulfopropil)-sulfônico, fosfato de
2-[ (2acriloiletil)dimetilamonio]etil-2-metil, fosfato de 2(acriloiloxietil)-2'-(trimetilamônio)etil, ácido fosfórico de [(2-acriloiletil)dimetilamônio]metil,
2metacriloiloxietil fosforilcolina (MPC), 2'-isopropil fosfato (AAPI 2-[(3- acrilamidopropil)dimetilamino]etil) , hidróxido de l-vinil-3-(3-sulfopropil)imidazolio, cloreto de (2-acriloxietil)carboximetil metilsulfônio, betaina de 1—(3— sulfopropil)-2-vinilpiridinio, betaina N-(4-sulfobutil)-N metil-N, N-dialilamino amônio (MDABS), betaina
N,N-dialil-Nmetil-N-(2-sulfoetil) amônio, e semelhantes.
significa uma pasta aquoso de minerais, drenando [0033] Processo de fabricação de papel um método de fazer produtos de papel compreendendo formar um suprimento de fabricação tais como suprimento de papel carbonato papelão de celulósico (opcionalmente, com cargas de cálcio, argilas, etc.) para formar a folha de papel e secando a folha.
Deve-se perceber que qualquer suprimento adequado pode ser utilizado. Suprimentos representativos incluem, por exemplo, polpa virgem, polpa reciclada, polpa kraft, (branqueada ou não branqueada), polpa sulfito, polpa mecânica, fibras de plásticos poliméricos e semelhantes, e
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13/36 qualquer combinações das polpas mencionadas. As etapas de formar o suprimento de fabricação de papel, drenagem e secagem, podem ser executadas por meio de qualquer maneira geralmente conhecida por aqueles com experiência na técnica. Outros aditivos de fabricação de papel podem ser utilizados como coadjuvantes com o tratamento de polímeros presente nesse pedido de patente de invenção, embora deva ser enfatizado que nenhum coadjuvante é requerido para eficaz atividade. Esses aditivos de fabricação de papel incluem, por exemplo, auxiliares de retenção (exemplo, microparticulas, floculantes, poliméricos e coagulantes inorgânicos, etc.), aditivos de resistência a seco e úmido (exemplo, engomadores catiônicos, polímeros poliamidoamina com base em epicloridrina), agentes de ajustes (exemplo, medida de resina, botões de alquileno ceteno, alcenilo anidrido succinico), e semelhantes, e combinações dos acima mencionados.
[0034] Os polímeros funcionalizados por aldeido do presente pedido de patente de invenção podem ser adicionados em localizações de parte úmida para aditivos de parte úmida, tais como ser adicionado ao armazenamento fino ou armazenamento denso. A atual localização da parte úmida não é considerada como sendo critica, mas os polímeros funcionalizados por aldeido são preferivelmente adicionados antes da adição de outros aditivos catiônicos. Suas adições à parte úmida não são necessárias, e a opção de adicioná-los após a formação da folha (exemplo, próximo da seção de prensa) também pode ser praticada. Por exemplo, o polímero pode ser vaporizado na folha úmida antes de entrar na seção de prensa, e isto pode ser o modo preferencial de adição
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14/36 para reduzir dosagens ou os efeitos de interferências que podem ocorrer na parte úmida. Outro aditivo de parte úmida tradicional pode ser utilizado em combinação com os polímeros funcionalizados por aldeido, incluindo auxiliares de retenção, aditivos de resistência, tais como engomadores, agentes de ajustes e semelhantes. Ainda que os polímeros funcionalizados por aldeido tenham demonstrado considerável utilidade nas aplicações de papel e papelão, a estabilização desses polímeros por meio da prática desse pedido de patente de invenção é idealizada para ser útil em qualquer aplicação onde tais polímeros são utilizados e não precisa ser limitada a fabricação de papel.
[0035] Por exemplo, quando utilizar polímeros funcionalizados por aldeido como descrito aqui, tendo uma carga aniônica liquida, um método para fixar o polímero à fibra é necessário. Esta fixação é tipicamente realizada pela utilização de material catiônico em conjunto com os polímeros. Tais materiais catiônicos são mais frequentemente coagulantes também inorgânicos (exemplo, alume, cloretos de polialuminio, cloreto ou sulfato de ferro e qualquer outro sal hidrolizante catiônico), ou orgânicos (exemplo: pDADMACs (Polydiallyldimethylammonium Chloride - cloreto de polidialilametilamonio) , EPI/DMAs (epichloridrindimethylamine - epicloridrina-dimetilamina), PEIs (Polyethyleneimine - polietilenoimina), PEIs modificados ou qualquer outro de carga alta e baixa densidade para polímeros de peso molecular médio). Adicionalmente, materiais catiônicos adicionados para outros objetivos como engomar, resistência em úmido, ou aditivos de retenção podem também servir para fixar o polímero aniônico. Nenhum aditivo
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15/36 adicional é necessário para fixar polímeros funcionalizados por aldeido catiônicos para os componentes fornecidos, (exemplo, fibra e carga).
[0036] Em uma aplicação, aumentos úteis em desidratação podem ser atingidos com dose de polímeros funcionalizados por aldeido em um intervalo de 0,05 para 15,0 libras polimero/tonelada de fibra seca com resultados economicamente úteis, normalmente atingidos em um intervalo de 0,05 a 6,0 libras/tonelada dependendo de circunstâncias particulares da fabricação de papel (equipamento de fabricação de papel e matérias primas de fabricação de papel utilizada) e tipo de atividade desejada. Deve ser avaliado que os polímeros funcionalizados por aldeido são úteis para todas as classificações de papel e papelão, incluindo tipos de cartões, tipos de papel fino, tipos de lenços de papel/toalhas. Tipos de cartões reciclados utilizando OCC (Antigos recipientes de papelão ondulado) com ou sem desnecessária mistura, tipos de papel fino alcalinos e tipos de lenços de papel/toalhas tem sido particularmente reagentes.
[0037] Polímeros para inclusão na composição e método deste pedido de patente de invenção são polímeros funcionalizados por aldeido preparados pela reação de um polímero precursor ou pré-formado, compreendendo um ou mais porções de aldeidos reativos com um ou mais aldeidos. Tais polímeros podem ter várias estruturas incluindo linear, ramificada, estrelada, em bloco, enxertado, dendrimeros e semelhantes, e qualquer outra estrutura adequada. Polímeros preferidos compreendem aqueles que têm grupos de amino ou amido como porções de aldeido reativas. Estes polímeros
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16/36 precursores ou pré-formados podem derivar de qualquer recurso adequado e sintetizado utilizando um método adequado. Por exemplo, um polímero aldeido reativo pode ser formado por meio de emulsão, dispersão, ou polimerização de solução e pode conter espécies noniônicas, catiônicas, aniônicas e zwiteriônicas monoméricas com o polímero. Além disso, essas espécies monoméricas podem estar presentes em qualquer quantidade e em qualquer combinação no polímero.
[0038] Em uma aplicação, poliaminas são preparadas pela modificação de uma poliamina pré-formada, por exemplo, pela hidrólise de um copolímero acrilamidavinil-formamida utilizando ácido ou base como descrito nas Patentes estadunidenses Nos. 6,610,209 e 6,426,383.
[0039] Em uma aplicação, poliaminoamidos podem ser preparados por aminação direta de ácidos carboxilicos polialquilas e transaminação de copolimeros que contém ácido carboxilico e unidades de (meta)acrilamida, como descrito no pedido de Patente estadunidense N° 4,919,821.
[0040] Em uma aplicação, os polímeros préformados são preparados como uma emulsão ou polímero de látex. Por exemplo, a fase aquosa é preparada pela mistura em água de um ou mais monômeros solúvel em água, e qualquer aditivos de polimerização tais como sais inorgânicos, quelantes, tampão de pH e semelhantes. A fase óleo é preparada pela mistura de hidrocarbonetos líquidos inertes com um ou mais óleos solúveis surfactante. A mistura surfactante deve ter um baixo equilíbrio hidrófilolipofilico (HLB), para garantir a formação de uma emulsão continua de óleo. Surfactantes apropriados para emulsão de polimerização água-em-óleo, os quais estão comercialmente
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17/36 disponíveis, estão compilados na Edição Estadunidense de Emulsificantes e Detergentes de McCutcheon' s. A fase oleosa pode necessitar ser aquecida para garantir a formação de uma solução de óleo homogênea. A fase óleo é então carregada em um reator equipado com um misturador, termopar, tubo de purificação de nitrogênio e um condensador. A fase aquosa é adicionada ao reator contendo a fase óleo com agitação vigorosa para formar uma emulsão.
[0041] A emulsão resultante é aquecida à temperatura desejada, purificada com nitrogênio e um iniciador radical livre é adicionado. A mistura de reação é agitada por várias horas dentro de uma atmosfera de nitrogênio a uma temperatura desejada. Após completar a reação, a emulsão de polímero água-em-óleo é resfriada a temperatura ambiente, onde qualquer aditivo póspolimerização, tais como antioxidantes, ou um surfactante alto HLB (como descrito na Patente estadunidense 3,734,873) podem ser adicionados. A emulsão de polímeros resultante é um liquido de livre flutuação. Uma solução aquosa de polímero de emulsão água-em-óleo pode ser gerada pela adição de uma quantidade desejável de polímeros de emulsão à água com mistura vigorosa na presença de surfactante alto HLB (como descrito na Patente estadunidense 3,734,873).
[0042] Em outra aplicação, o polímero préformado utilizado no presente pedido de patente de invenção pode ser um polímero de dispersão. Em um tipo procedimento para preparar um polímero de dispersão, uma solução aquosa contendo um ou mais sal inorgânico ou sal orgânico, um ou mais monômeros solúveis em água, qualquer aditivo de polimerização tais como auxiliares tecnológicos, quelantes,
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18/36 tampão de pH, um polímero estabilizador solúvel em água é carregado para um reator equipado com um misturador, um termopar, um tubo de purificação de nitrogênio e um condensador de água. A solução de monômero é misturada vigorosamente, aquecida à temperatura desejada e então um iniciador radical livre é adicionado. A solução é purificada com nitrogênio enquanto mantém a temperatura e misturada por várias horas. Após esse tempo, a mistura é resfriada para a temperatura ambiente, e quaisquer aditivos pós-polimerização são carregados para o reator. Dispersão continua por água dos polímeros solúveis em água são líquidos de livre flutuação com a viscosidade do produto, geralmente em um intervalo de cerca de 100 para cerca de 10,000 cP, medidos em um baixo cisalhamento.
[0043] Em outra aplicação, os polímeros préformados ou precursores utilizados no presente pedido de patente de invenção são polímeros de solução. Em um tipo procedimento para preparar um polímero de solução, uma solução aquosa contendo um ou mais monômeros solúveis em água e quaisquer aditivos de polimerização adicionais, tais como quelantes, tampão de pH e semelhantes, é preparada. Esta mistura é carregada para um reator equipado com um misturador, termopar, tubo de purificação de nitrogênio e um condensador de água. A solução é misturada vigorosamente, aquecida à temperatura desejada, e então um ou mais iniciadores de polimerização de radical livre são adicionados. A solução é purificada com nitrogênio enquanto mantém a temperatura e misturada por várias horas. Tipicamente, a viscosidade da solução aumenta durante este período. Após a polimerização ser concluída, o conteúdo do
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19/36 reator é resfriado a temperatura ambiente e então transferida para armazenagem. A viscosidade do polímero de solução varia extensamente, e dependem da concentração e peso molecular e estrutura do componente polímero ativo.
[0044] Reações de polimerização são tipicamente iniciadas por qualquer meio que resulta na geração de um radical livre adequado. Radicais derivados termicamente, onde as espécies de radical resultam de térmica, dissociação homolitica de um azo, peróxido, hidroperóxido e composto de perestenos são preferidos. Iniciadores preferidos são compostos azo incluindo 2,2'-azobis(2-amidonopropano) dicloridato, dicloridato,
2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-ila)propano]
2,2'-azobis(isobutironitrolo) (AIBN), 2,2' azobis(2,4-dimetilvaleronitrila) (AIVN), semelhantes, e combinações destes. Os iniciadores mais preferenciais incluem peróxidos, tais como perssulfato de amônio, perssulfato de sódio, semelhantes e combinações destes.
[0045] Em uma aplicação alternativa, os processos de polimerização podem ser realizados como um processo de lote ou em etapas. Em um processo de lote representativo, todos os monômeros são reagidos juntos, enquanto que em uma etapa ou processo de semi-lote, uma porção de um monômero é retirada da reação principal e adicionada ao longo do tempo para afetar a direção composicional de um copolímero ou a formação de dispersão de partículas. Em um continuo processo de aplicação, todos os monômeros são adicionados ao longo do tempo e afetam diferentemente a direção composicional.
[0046] A polimerização e/ou condições de reações de pós-polimerização são selecionados tais que o
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20/36 polímero resultante compreende porções de aldeido reativos (ou seja, o polímero pré-formado ou precursor) tem um peso molecular de ao menos cerca de 1.000 g/mol, preferivelmente cerca de 2.000 g/mol a cerca de 10.000.000 g/mol. Este polímero é então funcionalizado para reagir com um ou mais aldeidos. Aldeidos adequados incluem qualquer composto contendo um ou mais grupos aldeidos (-CHO) funcionais (ou seja, aldeidos mono-funcionais ou suficiente reatividade para reagir reativos (ou seja, grupos amino polifuncionais) e tendo com as porções de aldeido ou amido) do polímero.
Aldeidos representativos incluem formaldeido, paraformaldeido, glutaraldeido, glioxal, semelhantes, e qualquer ou aldeido reativo adequado.
[0047]
Em uma aplicação, polímero funcionalizado por aldeido preparado pela reação de poliamida ou poliamida com um ou mais aldeidos em um pH entre 4 e
12. A concentração total de uma cadeia polimérica (ou seja, polímero pré-formado ou precursor com porções de aldeido reativos) mais aldeidos é entre cerca de 2 para cerca de por cento do peso.
Geralmente, uma solução aquosa de uma cadeia de polímero é preparada para um melhor índice de controle de reação e aumento da estabilidade do produto.
O pH da solução de cadeia polimérica aquosa é aumentada entre cerca de para
12. A temperatura de reação é geralmente cerca de
20°C para cerca de 80°C preferencialmente cerca de
20°C para cerca de
40°C. Uma solução aldeido aquosa adicionada à solução de cadeia polimérica aquosa com boa mistura para prevenir a formação de gel. O aumento do nível de viscosidade é monitorado utilizando um viscosimetro Brookfield para seguir a reação
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21/36 de reações cruzadas. 0 aumento da viscosidade de 0,5 cps indica um aumento no peso molecular do polímero e um aumento de reações cruzadas do polímero precursor.
[0048] Geralmente, o aumento da viscosidade desejada corresponde a um nível desejado de atividades as quais geralmente atinge o máximo ou um ponto de diminuição de atividade em uma viscosidade especifica. A taxa de reação depende da temperatura, concentração total de polímeros e aldeidos, a proporção de aldeido para grupo funcional amido/amino e pH. Altas taxas de glioxilação (em casos onde glioxal é utilizado como o aldeido) são esperadas quando a temperatura, concentração total de polímeros e aldeidos, a proporção de aldeido para grupo funcional amido/amino ou pH é aumentado. A taxa da reação pode ser reduzida pelo decréscimo da concentração total de polímeros e aldeidos, a proporção de aldeido para grupo funcional amido/amino ou pH (entre cerca de 2 para cerca de 3,5) . O total de aldeidos não reacionados ao final da reação aumenta quando a proporção de aldeido para grupo funcional amido/amino é aumentada.
[0049] Em uma aplicação preferida, o polímero precursor é preparado de uma DADMAC e copolímero acrilamida. Monômeros de DADMAC e acrilamida podem estar presentes em uma proporção peso-peso no polímero precursor de cerca de 5/95 para cerca de 95/5, respectivamente. Este copolímero precursor preferivelmente tem um peso molecular médio de cerca de 17.000 g/mol e é reagido, por exemplo, com glioxal. A quantidade de glioxal pode variar, mas é usualmente adicionada para atingir uma proporção mol de glioxal para acrilamida de 0,1 a 1,0. Uma proporção peso-peso
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DADMAC/acrilamida preferencial é 10/90.
[0050] As condições de reação são preferencialmente selecionadas, de forma que a proporção molar de um polímero precursor para aldeido é de cerca de 0,05 para cerca de 1,5. Essa abrangência de proporção mol pode resultar em uma ampla abrangência de porções de aldeido reativos do polímero precursor sendo funcionalizado. Por exemplo, de cerca de 9% mol para mais que 50% mol das porções de aldeido reativos podem ser funcionalizadas. Além disso, dependendo de uma combinação particular de aldeidos escolhidos, de cerca de 20 para cerca de 50% ou mais dessas porções reativas podem ser poli-reagidos.
[0051] Em uma aplicação, 15% mol, preferencialmente ao menos cerca de 20% mol de grupos de amino ou amido no polímero reage com o aldeido para formar o polímero funcionalizado por aldeido.
Os polímeros funcionalizados por aldeido resultante tem um peso molecular médio de ao menos cerca de
100.000 g/mol, preferencialmente ao menos cerca de
300.000 g/mol.
[0052]
Em uma aplicação, polímero funcionalizado por aldeido é formado por um ou mais polímeros precursores com uma porção de aldeidos reativos selecionados de qualquer combinação de aminos, amidos e hidroxila.
[0053] Em uma aplicação, polímero funcionalizado por aldeido é copolimero compreendendo cerca de 1 para cerca de 99% mol de monômeros de acrilamida e cerca de 95% mol para 1% mol de um ou mais monômeros catiônicos, aniônicos, não-iônicos, ou zwiteriônicos, ou uma mistura desses. Copolimeros preparados de monômeros aldeidos
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23/36 reativos não-iônicos e monômeros catiônicos tem uma mudança catiônica de cerca de 1 para cerca de 50% mol, mais preferivelmente de cerca de 1 para cerca de 30% mol. Copolímeros preparados de monômeros aldeídos reativos nãoiônicos e monômeros aniônicos preferivelmente tem uma mudança aniônica de cerca de 1 para cerca de 50% mol, mais preferivelmente de cerca de 1 para cerca de 30% mol. Monômeros zwiteriônicos preferivelmente compreendem 1 para cerca de 95% mol, preferivelmente, 1 para cerca de 50% mol de monômeros zwiteriônicos.
[0054] Em outra aplicação, os polímeros funcionalizados por aldeído são polímeros anfoteros que preferivelmente tem uma carga positiva completa. Polímeros anfoteros preferidos são compostos de até cerca de 40% mol de monômeros catiônicos e até cerca de 20% de monômeros aniônicos com os monômeros restantes preferivelmente sendo monômeros aldeídos reativos. Os polímeros anfoteros mais preferidos compreende cerca de 5 para cerca de 10% de monômeros catiônicos e cerca de 0,5 para cerca de 4% mol de monômeros aniônicos com os monômeros restantes preferivelmente sendo monômeros aldeídos reativos.
[0055] Em uma aplicação, a composição do polímero revelada compreende de cerca de 10 para cerca de 90% mol de aldeído não relacionado.
[0056] Em uma mais uma aplicação, a estabilidade do produto na prateleira depende da temperatura de armazenagem, viscosidade inicial do produto, valor total dos monômeros reativos, concentração total de polímeros e aldeídos, a proporção de aldeídos para grupos funcionais de aldeídos reativos, peso médio molecular precursor e pH.
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Geralmente, o pH de um produto é mantido à um pH baixo (2 a 3.5) e a concentração total de polímeros e aldeidos é otimizada para estender a estabilidade de prateleira.
[0057] Em um aplicação preferida do presente pedido de patente de invenção, os polímeros funcionalizados por aldeido do presente pedido de patente de invenção também compreende um agente estabilizante em um valor abrangendo de cerca de 0,5% de peso para cerca de 10% de peso, com base no peso total da composição.
[0058] Adição de um ou mais agentes estabilizantes para a composição resulta em aumento no tempo de armazenamento ou vida útil. Em um método preferido para aumentar o tempo de armazenamento para a composição dos polímeros funcionalizados por aldeido do presente pedido de patente de invenção, um ou mais agentes estabilizantes são introduzidos na mistura de reação enquanto o precursor é submetido à funcionalização por aldeido ou para o produto funcionalizado por aldeido. O(s) agente(s) estabilizante(s) adicionado(s) preferivelmente aumenta o tempo de armazenagem como medida relativa a um polímero funcionalizado por aldeido não estabilizado comparável. Um método representativo para medir estabilidade inclui determinar a viscosidade do produto até isso rapidamente aumentar para o ponto de formação de gel exibido durante um extenso tempo de armazenamento relativo a um polímero funcionalizado por aldeido não estabilizado comparável. Um exemplo desta técnica de medição é provido no Exemplo 8 abaixo.
[0059] Em outra aplicação, tal método de aumento de tempo de armazenagem pode incluir as etapas de (i) pré-formar um polímero com uma ou mais porções de
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25/36 aldeídos reativos; (ii) adicionar um ou mais aldeídos reativos ao polímero pré-formado; (iii) induzir reação entre o polímero pré-formado e um ou mais aldeído reativos para formar um ou mais polímeros funcionalizados por aldeído; e (IV) adicionar um ou mais agente estabilizante escalonado, lote, semi-lote, contínuo ou intermitente a qualquer momento e em qualquer proporção, antes, durante, ou após as etapas antecedentes.
[0060] Em outra aplicação, tal método pode incluir as etapas de (i) pré-formar um polímero com uma ou mais porções de aldeídos reativos; (ii) adicionar um ou mais aldeídos reativos ao polímero pré-formado para formar uma mistura de reação; (iii) adicionar um ou mais agente estabilizante à mistura de reação, e (iv) induzir reação entre o polímero pré-formado e um ou mais aldeídos reativos para formar uma composição de polímeros funcionalizados por aldeído estabilizado.
[0061] Em mais uma aplicação, tal método pode incluir as etapas de (i) pré-formar um polímero com uma ou mais porções de aldeídos reativos; (ii) adicionar um ou mais aldeídos reativos ao polímero pré-formado; (iii) induzir reação entre o polímero pré-formado e um ou mais aldeídos reativos para formar um ou mais polímeros funcionalizados por aldeído; e (IV) adicionar um ou mais agentes estabilizantes aos polímeros funcionalizados por aldeído para formar uma composição de polímeros funcionalizados por aldeído estabilizado.
[0062] Agentes estabilizantes representativos são sais inorgânicos, aditivos orgânicos, e qualquer combinação desses.
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26/36 [0063] Classes de sais inorgânicos representativos são sais de metal alcalino, sais de metais alcalinos terrosos, sais de metal de transição, hidratos dos mesmos, semelhantes, e qualquer combinação dos acima mencionados. Exemplos específicos de sais inorgânicos incluem MgSCU e suas formas hidratadas (exemplo, MgSO47H2O) , MgCÍ2 e suas formas hidratas (exemplo, MgCÍ26H2O) , Mg(acetato)2 e suas formas hidratadas (exemplo, Mg (AOc) 24H2O) , ZnSCU e suas formas hidratadas (exemplo: ZnSO47H2O) , Na2SO4, NaCL, (NH4)2SO4, e qualquer combinação dos acima mencionados.
[0064] Aditivos orgânicos são geralmente selecionados de dióis, trióis, sacarideo, semelhantes, e qualquer combinação dos acima mencionados.
Exemplos específicos de aditivos orgânicos incluem glicerol, etilenoglicol, ureia, e qualquer combinação dos acima mencionados.
[0065] Os acima mencionados podem ser melhores entendidos por meio da referência dos seguintes exemplos, os quais são para finalidade ilustrativa e não para se limitar ao objetivo do presente pedido de patente de invenção.
Exemplo 1 [0066] O ponto inicial da viscosidade do produto se refere à Viscosidade Brookfield [BFV] na qual uma reação de ligações cruzadas de funcionalizados por aldeido (glioxilação neste exemplo em particular) foi dissipada por ácido e foi medida com o Brookfield fuso n°l a 60 rpm e 25°C. Para efetuar uma comparação apropriada de estabilização entre duas amostras, as amostras devem ter a mesma BFV inicial. Na prática, produzir amostras ao mesmo
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BFV inicial é difícil de atingir devido ao controle de viscosidade ser limitado.
[0067] Consequentemente, a estabilidade das amostras sem aditivos foi determinada dentro de uma grade de BFVs iniciais para 2 concentrações ativas e à temperatura ambiente (21°C) e 35°C. Utilizando lotes estabilizados como medidos pelos dias para gel versus a BFV inicial, dados foram adequados para uma segunda ordem polinomial e esta equação foi então utilizada para determinar a estabilidade em qualquer BFV inicial. As figuras 1 a 4 proveem os lotes e os polinômios adequados utilizados para determinar a estabilidade das amostras sem tratamento que foram utilizadas para comparação da estabilidade de amostras contendo vários aditivos. Estes dados ilustram também a grande mudança na estabilidade como uma função da BFV inicial.
Exemplo 2 [0068] As figuras 5 e 6 ilustram a comparação entre a estabilidade das amostras preparadas com vários aditivos, bem como, um método de adição e estabilidade de referência calculadas pela equação apresentada nas Figuras 1 a 4, utilizando a temperatura apropriada e o percentual em peso de polímeros ativos. A inspeção das tabelas e das Figuras 5 e 6 indica que aumentos demonstráveis na estabilidade podem ser atingidos com a adição de vários aditivos examinados. Em particular, MgSO47H2O, MgCl26H2O, ZnSO47H2O, glicerol e etilenoglicol parecem ser aditivos úteis para melhorar a estabilidade de polímeros funcionalizados por aldeido. MgSO47H2O pré-glioxilação adicionado parece prover o maior aumento na estabilidade.
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Exemplo 3 [0069] Este exemplo ilustra a preparação de 95/5% mol do copolimero acrilamida/DADMAC. Em um balão de reação de 1.500mL, equipado com um agitador mecânico, termopar, condensador, tubo de purificação de nitrogênio e porta adicional foram adicionados 116,4g de água doce ou deionizada, 26,3g de ácido fosfórico, 63,8g de 62% de uma solução aquosa de cloreto de dialil-dimetil-amônia (disponível pela Nalco Company, Naperville, IL) , 7,6 g de formato de sódio, e 0,09g de ácido etilenodiaminotetracético e sal tetra-sódio. A mistura da reação foi movimentada a 400 rpm e o pH ajustado de 4,7 para 4,9 usando 17,3 g de 50% de solução aquosa de hidróxido de sódio. A mistura resultante foi aquecida a 100°C e purificada com nitrogênio a 50 mL/min. Após atingir 100°C, 17,6 g de 25,0% de solução aquosa de perssulfato de amônio é adicionada a mistura de reação por um período de 135 minutos. Cinco minutos após iniciar a adição de perssulfato de amônio, 750,9 de 49.5% de uma solução aquosa de acrilamida é adicionada à mistura de reação, por um período de 120 minutos. A reação foi mantida a 100°C por 180 minutos após a adição de perssulfato de amônio. A mistura de reação foi então resfriada para a temperatura ambiente e o pH foi ajustado de 5,2 para 5,8 utilizando 50% de uma solução aquosa de hidróxido de sódio ou ácido sulfúrico concentrado. O produto passou de viscoso, claro para solução âmbar. O produto tinha um peso molecular de cerca de 20.000g/mol. Exemplo 4 [0070] Este exemplo ilustra a glioxilação de 95/5% mol do copolimero acrilamida/DADMAC com 0,8 para 1
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29/36 glioxal para uma proporção molar de ativos de 9,0% (glioxal total e polímero) . Em um balão de reação de 2.000 mL, equipado com um agitador mecânico, termopar, condensador, porta adicional e válvula de amostragem, na parte inferior do reator foram adicionados 238,0 g de 41% de uma solução aquosa de 95/5% mol do copolímero acrilamida/DADMAC, preparado como no Exemplo 4, e 1304, Og de água doce ou deionizada. A solução de polímero foi movimentada a 400 rpm. O pH da solução foi ajustado de 8,8 para 9,1 por meio da adição de 5,8g de 50% de solução aquosa de hidróxido de sódio. A temperatura da reação foi ajustada de 24° para 26°C. Glioxal (143,0 g de 40% de uma solução aquosa) foi adicionado à mistura de reação por 20 a 30 minutos. A Viscosidade Brookfield (Viscômetro Programável Brookfield LVDV-II+ , LV fuso n° 1 a 60 rpm, Brookfield Engineering Laboratories, Inc, Middleboro, MA) da mistura de reação foi cerca de 4 para 5 cps após a adição de glioxal. O pH da mistura de reação foi mantido em cerca de 7,0 para 8,8 em cerca de 24 a 26°C com boa mistura. A Viscosidade Brookfield foi monitorada e após atingir o valor do aumento de viscosidade desejada maior que ou igual a 1 cps (5 para 200 cps, >100.000 g/mol) o pH da mistura de reação foi decrescida de 2 para 3,5 pela adição de ácido sulfúrico (93%) para reduzir substancialmente a velocidade da reação. O aumento da velocidade de viscosidade foi encontrado para ser dependente do pH de reação e da temperatura. Quanto maior o pH da mistura de reação, mais rápido a velocidade da reação aumenta. O aumento da velocidade de reação foi controlado por meio do decréscimo do pH da mistura de reação. O produto foi de claro para turvo, incolor para
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30/36 âmbar, líquido com uma viscosidade Brookfield maior ou igual a 5 cps. O produto resultante foi mais estável em armazenagem quando a viscosidade Brookfield do produto é menor que 40 cps e quando o produto foi diluído com água com baixos percentuais de ativos. O produto pode ser preparado com um maior ou menor percentual de ativos totais por meio do ajuste da meta da viscosidade do produto desejada. Análises de C13 NMR de uma amostra preparada indicou que cerca de 70 a 80% do glioxal foi não reacionado e 15 para 35% mol das unidades de acrilamida reagiu com glioxal.
Exemplo 5 [0071] Este exemplo ilustra a glioxilação de 95/5% mol do copolimero acrilamida/DADMAC com 0,8 para 1 glioxal para uma proporção molar de ativos de 9,0% (glioxal total e polímeros) e com uma adição em peso de 6% de MgSO47H2O de forma a estabilizar o produto. Em um balão de reação de 2.000-mL, equipado com um agitador mecânico, termopar, condensador, porta adicional e válvula de amostragem, na parte inferior do reator foram adicionados 283,2g de uma solução aquosa de 95/5% mol do copolimero acrilamida/DADMAC, preparado como no Exemplo 3, 123g de
MgSO47H2O, e 1.435, Og de água doce ou deionizada. A solução de polímero foi movimentada a 500 rpm. O pH da solução foi ajustado de 8,8 para 9,1 por meio da adição de 12g de 50% de solução aquosa de hidróxido de sódio. A temperatura da reação foi ajustada de 24° para 26°C. Glioxal (170,0 g de 40% de solução aquosa) foi adicionado a mistura de reação por 30 a 40 minutos. A Viscosidade Brookfield (Viscômetro Brookfield DV-E fuso n° 1 a 60 rpm) da mistura de reação foi cerca de 5 para 6 cps após a adição de glioxal. O pH da
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31/36 mistura de reação foi ajustado de 7,5 para 8,8 utilizando 10% de solução aquosa de hidróxido de sódio (11,5 g) . A Viscosidade Brookfield (Viscômetro Brookfield DV-E fuso n° 1 a 60 rpm) da mistura de reação foi cerca de 5 para 6 cps após a adição de hidróxido de sódio. O pH da mistura de reação foi mantido em cerca de 7,0 para 8,8 e cerca de 24° para 26°C com boa mistura. A Viscosidade Brookfield foi monitorada e após atingir o valor da meta de viscosidade (5 para 200 cps, >100, 000 g/mol) o pH da mistura de reação foi decrescida de 2 para 3,5 pela adição de ácido sulfúrico (93%) . O produto foi de claro para turvo, incolor para âmbar, liquido com uma viscosidade Brookfield maior ou igual a 6cps. O produto pode ser preparado com um maior ou menor percentual de ativos totais por meio do ajuste da meta da viscosidade do produto desejada. O agente estabilizante também pode ser adicionado antes, durante, ou depois da glioxilação em qualquer % em peso desejado.
Exemplo 6 [0072] Este exemplo ilustra que a eficiência da pressão de desidratação de um representante do polímero funcionalizado por aldeido não foi diminuída pela presença de um aditivo de estabilidade MgSO47H2O. O polímero glioxilado DADMAC/Acrilamida avaliado foi preparado com glioxal em uma proporção molar de 0,8 de acrilamida com uma concentração de ativos de 9,0% em peso. Os polímeros foram preparados ambos com e sem MgSO47H2O em uma concentração de 6,0% em peso e foram comparadas à experimentação da fábrica de papel.
[0073] A experimentação foi executada em uma máquina de papel Fourdrinier com um molde superior Belbond e
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32/36 uma seção de prensa consistindo de 2 rolos simples de prensa, o primeiro dos quais sendo um rolo de vácuo. A experimentação da prensa de desidratação foi conduzida em uma categoria de papel fino alcalino em uma base de peso de 119#/3000 pés2 e um papel cinza de 16% em peso. A prensa de desidratação foi monitorada por pressão de vapor na principal seção de secagem antes da prensa de colagem. A umidade do papel foi regulada para um valor constante por meio da mudança do total de vapor na seção de secagem, como indicado pela pressão de vapor. Se a umidade do papel aumentou, uma grande pressão de vapor foi requerida ou a velocidade da máquina desacelerou. Uma vez que a pressão de vapor máxima foi atingida, a máquina deve desacelerar normalmente para manter a umidade constante do papel. Uma pressão de vapor máxima nesta máquina foi de 95 psi. Normalmente, uma ligeira queda na pressão era executada para manter alguma folga para o sistema para lidar com variações naturais que ocorrem em todas as máquinas de papéis.
[0074] Resultados experimentais estão apresentados na Tabela 1. O experimento foi iniciado com o produto sem o peso de 6% do estabilizador MgSO47H2O para a dose ativa usada normalmente em uma fabricação nessa categoria e foi alimentada por armazenamento denso. Dados de parâmetros para a velocidade da máquina e a seção principal de vaporização foram coletados. Em seguida, o produto com o peso de 6% do estabilizador MgSO47H2O foi substituído pelo produto sem o estabilizador numa base de ativos iguais. Após algum tempo de equilíbrio, a velocidade estabilizada da máquina mantinha-se inalterada enquanto a pressão do vapor era ligeiramente inferior. Assim a velocidade da máquina
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33/36 podería ser mantida com menos vapor, indicando uma possível ligeira melhora na pressão de desidratação.
Subsequentemente, a dose do produto foi reduzida para zero (indicada como Nenhum na Tabela
Este ponto demonstra o que pode acontecer se o produto for removido. Como também notado na Tabela 1, após um tempo de equilíbrio, a velocidade da máquina foi reduzida de
1.122 pés/min para
1.067 pés/min, mas isso requereu um ligeiro aumento na pressão de vapor para atingir a velocidade mais baixa. Esses dados mostraram que não houve perda na atividade de pressão de desidratação ocorrida quando o peso de 6% do MgSO47H2O utilizado para estabilização estava presente no produto.
Tabela 1: Cronologia e Resultados
| Duração (min) | Produto | Dosagem de Ativos | Velocidade da Máquina pés/min | Seção principal de vaporização |
| 120 | sem o peso de 6% de MgSC>47H2O | 2 #/tonelada | 1122 | 91 psi |
| 126 | com o peso de 6% de MgSC>47H2O | 2 #/tonelada | 1122 | 89 psi |
| 72 | Nenhuma | fechado | 1067 | 92 psi |
Exemplo 7 [0075] Este exemplo ilustra que a eficiência da resistência a seco e úmido de um polímero funcionalizado por aldeido representativo, não foi prejudicada pela presença de um agente estabilizante. Os polímeros glioxilado DADMAC/acrilamida [proporção de peso 10/90] avaliados foram e preparados com glioxal para uma proporção molar 0,8 de acrilamida com uma concentração de ativos de 9,0% de peso. Os polímeros foram preparados com e sem MgSO47H2O em uma concentração de 6,0% em peso e foram comparados por meio de avaliação por folhas manuais de laboratório. As folhas manuais foram preparadas a partir de uma fibra kraft de polpa macia branqueada não refinada utilizando um equipamento de formação da folha manual Nobel & Wood com uma
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34/36 prensa simples de estreitamento e um tambor secador. 0 peso básico foi de 60 gsm e o pH fornecido foi de 6,3. As folhas foram condicionadas durante a noite em uma sala de temperatura/umidade controlada [23°C e umidade de 50%], e testes físicos foram medidos dentro das mesmas condições. Tração à seco foi medida de acordo com o método T4 94 TAPPI utilizando um Testador Universal de Materiais Thwing-Albert e uma extensão de 4 polegadas. Trações são normalizadas pelo peso básico, e os resultados reportados como índices de tração. Trações úmidas são determinadas da mesma maneira que as trações secas exceto que a tira de teste teve contato com um pincel atômico úmido de 1/4 de polegada para saturar o cetro da tira de teste com água deionizada.
[0076] A Tabela 2 abaixo apresenta o índice de resultado de tração a seco e a úmido para o polímero glioxilado DADMAC/AcAm equivalente com ou sem 6% em peso do aditivo de estabilidade de MgSO47H2O. Os resultados demonstraram que nenhuma perda de desempenho da resistência foi detectada mediante adição do aditivo.
Tabela 2: índice de Resultado de Tração
| Teste de Resistência | Dose, 1b/Tonelada | Sem MgSO47H2O | 95% Limite Conf. | Com MgSO47H2O | 95% Limite Conf. |
| índice de Tração Seca Nm/G | 0 | 27,8 | 1,0 | 27,8 | 1,0 |
| 4 | 37,1 | 2,3 | 37,0 | 1,5 | |
| 8 | 46,2 | 1,6 | 42,9 | 1,4 | |
| 16 | 52,2 | 1,8 | 50,0 | 1,9 | |
| índice de Tração Úmida Nm/G | 0 | 1,5 | 0.0 | 1,5 | 0,0 |
| 4 | 8,0 | 0,6 | 8,8 | 0,4 | |
| 8 | 11,8 | 0,5 | 11,5 | 0,5 | |
| 16 | 15,3 | 0,9 | 15,2 | 0,8 |
Exemplo 8 [0077] A Figura 7 ilustra uma curva de um teste de estabilidade (exemplo, Viscosidade Brookfield versus Dias) para 0,8 das formulações glioxiladas DADMAC/AcAm (como
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35/36 pré-reação medida) com e sem 6% em peso de MgSCU adicionado antes do início da reação glioxilada.
[0078] Todas as composições e métodos revelados e reivindicados aqui podem ser produzidos e executados sem experimentação indevida à luz da atual revelação. Enquanto este pedido de patente de invenção pode ser aplicado em várias formas diferentes, aqui estão descritas em detalhes nas aplicações preferidas específicas do presente pedido de patente de invenção. O presente pedido de patente de invenção é uma exemplificação dos princípios do presente pedido de patente de invenção e não pretende limitar o presente pedido de patente de invenção às particulares aplicações ilustradas. Em adição, qualquer lista de exemplos aqui apresentada deve ser interpretada como incluindo qualquer combinação dos itens listados.
[0079] Qualquer variação fornecida, que em termos absolutos ou termos aproximados destina-se a abranger ambos, e qualquer definição utilizada aqui pretende clarear e não limitar. Não obstante a variação numérica e a definição de parâmetros amplos do vasto âmbito do presente pedido de patente de invenção são aproximadas, os valores numéricos definidos nos exemplos específicos são reportados tão precisamente quanto possível e devem ser todos entendidos como incluindo o termo a cerca de. Qualquer valor numérico, entretanto de forma inerente contém certos erros resultantes, necessariamente, do desvio padrão encontrado em seus respectivos testes de medição. Além disso, todas as variações reveladas aqui são para serem entendidas para abranger qualquer e todas as sub-variações (incluindo valores inteiros e fracionados) incorporadas
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36/36 neste .
[0080] Além disso, o presente pedido de patente de invenção abrange toda e qualquer combinação de algumas ou de todas as várias aplicações descritas nessa.
Toda e qualquer patente, aplicação de patente, trabalhos científicos e outras referências citadas nesta aplicação, bem como todas as referências citadas neste, são por meio deste incorporadas para referência em sua totalidade. Deve ser também entendido que várias mudanças e alterações nas aplicações preferidas do presente pedido de patente de invenção descritas aqui serão evidentes para aqueles com experiência na técnica. Tais mudanças e alterações podem ser feitas sem se afastar da essência e objetivo do presente pedido de patente de invenção e sem diminuir suas intenções de vantagens. Consequentemente, isso se destina que tais mudanças e modificações sejam abrangidas pelo apêndice de reivindicações.
Claims (14)
1. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição, caracterizada por ter: (i) pelo menos uma emulsão, látex, dispersão/solução de polímeros funcionalizados por aldeido com um peso molecular médio em peso de, pelo menos, 50.000 g/mols, (ii) pelo menos, um agente estabilizante, tendo um sal inorgânico selecionado de formas hidratadas de sulfato de magnésio, formas hidratadas de cloreto de magnésio, formas hidratadas de acetato de magnésio, formas hidratadas de sulfato de zinco e qualquer combinação dos precedentes e (iii) água.
2/4 referida(s) emulsão, látex, dispersão/solução de polímeros funcionalizados por aldeido ser(em) formada(s) por reação de um ou mais polímero(s) precursor(es), tendo porções reativas com aldeido, com pelo menos um tipo(s) de aldeidos monofuncionais/polifuncionais em uma razão molar de 0,05 a 1,5, respectivamente.
2. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por pelo menos uma emulsão, látex, dispersão/solução de polímeros funcionalizados por aldeido estar(em) presente(s) de forma estável em uma quantidade de 2% em peso a 25% em peso com base no peso total da composição.
3/4 acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por o agente estabilizante estar presente na composição de 0,5% em peso a 10% em peso com base no peso total da composição.
3. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por pelo menos uma emulsão, látex, dispersão/solução de polímeros funcionalizados por aldeido ter(em) um copolímero formado a partir de monômeros de cloreto de dialildimetilamônio e monômeros de acrilamida em uma razão peso-peso de 10/90, respectivamente.
4/4
4. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por as
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5. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por uma ou mais emulsão, látex, dispersão/solução de polímeros funcionalizados por aldeido ser(em) formada(s) por reação de um polímero pré-formado, tendo pelo menos uma porção(ões) reativa(s) com aldeido, com pelo menos um aldeido(s) selecionado(s) do grupo consistindo em: formaldeido, paraformaldeido, glioxal, glutaraldeido e combinações respectivas.
6. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de acordo com a reivindicação número 5, caracterizado por, pelo menos, 2% em mols das porções funcionalizadas com aldeido na referida emulsão, látex, dispersão/solução de polímero funcionalizado com aldeido serem, pelo menos, di-reagidas.
7. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por a emulsão, látex, dispersão/solução de polímeros funcionalizados por aldeido ter(em) um peso molecular médio em peso de, pelo menos, 300.000 g/mols.
8. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de
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9. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por o sal inorgânico ser uma forma hidratada de sulfato de magnésio.
10. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado pelo agente estabilizante incluir um aditivo orgânico selecionado do grupo consistindo em: dióis, trióis, polióis, sacarideos, glicerol, etilenoglicol, ureia e qualquer combinação dos precedentes.
11. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UM MEIO, TENDO FIBRAS CELULÓSICAS, tendo a adição da composição de polímeros funcionalizados por aldeido com estabilidade aprimorada da reivindicação número 1, caracterizado por dita adição ao meio ser em qualquer ponto em um processo de fabricação de papel.
12. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UM MEIO, TENDO FIBRAS CELULÓSICAS, tendo a adição da composição de polímeros funcionalizados por aldeido com estabilidade aprimorada de acordo com a reivindicação número 11, caracterizado por a composição ser adicionada a um ponto selecionado a partir do grupo consistindo em: extremidade úmida, incluindo estoque fino/estoque espesso, indiretamente aplicada à folha de papel através da aplicação ao secador Yankee, diretamente à folha de papel e qualquer combinação dos precedentes.
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aprimorada, de acordo com a reivindicação número 11, caracterizado pelo meio ter, ainda, carga(s) mineral(ais).
14. POLÍMEROS FUNCIONALIZADOS POR ALDEIDO COM ESTABILIDADE APRIMORADA, estabelecendo uma composição de acordo com a reivindicação número 1, caracterizado por ter um pH de 2 a 3,5.
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