BR112015016498B1 - dispersão de polímero, método para sua fabricação, e seu uso - Google Patents
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Abstract
DISPERSÃO DE POLÍMERO, MÉTODO PARA SUA FABRICAÇÃO, E SEU USO. A invenção refere-se a dispersões de polímeros, métodos para a preparação dos mesmos e ao uso dos mesmos. A s dispersões de polímero são preparadas em uma reação de polimerização radical que é iniciada através de uma combinação de iniciadores diferentes. As dispersões de polímero são uteis inter alia como floculantes, auxiliares de desaguamento (drenagem) e auxiliares de retenção na fabricação de papel.
Description
[001]A invenção refere-se as dispersões de polímeros, métodos para a preparação das mesmas e o uso das mesmas. As dispersões de polímeros são preparadas em uma reação radical de polimerização que é iniciada através de uma combinação de iniciadores diferentes. As dispersões de polímero são úteis inter alia como floculantes, auxiliares de desaguamento (drenagem) e auxiliares de retenção na fabricação de papel.
[002]Na fabricação de papel, um material para a fabricação do papel, isto é uma suspensão espessa aquosa de fibras de celulose tendo um conteúdo de água de usualmente mais do que 95% em peso é formada em uma folha de papel tipicamente tendo um conteúdo de água de menos do que 5% em peso. Por isso os aspectos de desa- guamento (drenagem) e de retenção da fabricação de papel são importantes com relação à eficiência e ao custo da fabricação. Tipicamente, um material celulósico fino é drenado em uma tela em movimento para a formação de uma folha que é em seguida secada. É bem conhecida a aplicação de polímeros solúveis em água à suspensão celulósica com a finalidade de efetuar a floculação dos sólidos celulósicos e aumentar a drenagem na tela em movimento. De acordo com um método de fabricação de papel bem conhecido, uma suspensão de material celulósico é formada, floculada por intermédio de um floculan- te, cortada mecanicamente, opcionalmente re-floculada por meio de um re-floculante, drenada em uma tela para a formação de uma folha e em seguida secada.
[003]A DE-A 44 06 624 descreve dispersões aquosas reticuladas de polímeros com baixa viscosidade que são preparadas através da polimerização de um monômero solúvel em água, opcionalmente um monômero hidrófobo e um agente de reticulação na presença de um dispersante polimérico. As dispersões são uteis como dispersantes, floculantes e auxiliares de retenção.
[004]A DE A 195 32 229 descreve dispersões aquosas de polí meros que podem ser reticulados e reticulados que são preparadas através da polimerização de um monômero solúvel em água, um composto de N-metilol, opcionalmente um agente de reticulação e opcionalmente um monômero hidrófobo na presença de um dispersante de polímero. As dispersões de polímero são uteis como espessantes, auxiliares de floculação na fabricação de papel, e adesivos, especificamente como revestimentos de papel de parede.
[005]A U.S. 5.840.804 descreve um método para a produção de dispersões de polímero de baixa viscosidade, com base em água e solúveis em água, que tem uma alta concentração da substância principal que compreende a polimerização dos seguintes componentes de monômeros: (a1) 50 - 99,999% em peso de pelo menos um monôme- ro solúvel em água; (a2) 0,001 - 1% em peso de pelo menos um mo- nômero de reticulação com pelo menos dois grupos polimerizáveis radicalmente etilenicamente não saturados; (a3) 0 - 30% em peso, especificamente de 1 a 25% em peso de pelo menos um monômero hi- drófobo, e (a4) de 0 - 25% em peso, especificamente 0,1 a 15% em peso de pelo menos um monômero anfifílico, em solução aquosa, na presença de pelo menos um dispersante de polímero, para a formação do polímero (A), em que a soma das quantidades dos componentes representados pelos monômeros (a1), (a2), (a3), e (a4) é de 100% dos monômeros, o peso médio de pelo molecular do polímero resultante (A) é de pelo menos 500.000 Daltons, e o polímero (A) é incompatível com o dispersante.
[006]A U.S 2008/033094 (A1) se refere a uma dispersão de po límero de água em óleo que compreende um polímero (A) que tem um conteúdo de monômero catiônico de pelo menos 55% em peso e pelo menos um dispersante de polímero (B) com base em dialquilaminoal- quil (met) acrilamidas que tenham um pelo molecular médio de mais do que 350.000 até 1 milhão g/ mol.
[007]A U.S. 2009/050571 (A1) descreve dispersões de polímero de água em água que contém um polímero (A) com uma fração de monômero catiônico de até 60% em peso e pelo menos um dispersan- te de polímero (B), com base nas dialquilaminoalquil (met) acrilamidas com um peso molecular médio de entre 75.000 e 350.000 g/ mol.
[008]As propriedades das dispersões de polímero da técnica precedente são, no entanto, não satisfatórias em todos os aspectos. SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[009]Um primeiro aspecto da invenção refere-se a um método para a fabricação de uma dispersão de polímero que compreende as etapas de:
[0010](A) preparar uma mistura de reação que compreende
[0011](i)um dispersante polimérico, e
[0012](ii)uma composição de monômero que compreende monômeros radicalmente polimerizáveis;
[0013](B) aquecendo, opcionalmente a mistura de reação até uma temperatura acima da temperatura ambiente;
[0014](C) polimerizando os monômeros radicalmente polimerizá- veis através da adição à mistura de reação em sequência ou ao mesmo tempo.
[0015](iii)uma quantidade predeterminada de um sistema de iniciador redox um agente de oxidação e um agente de redução;
[0016](iv)uma quantidade predeterminada de um primeiro ra dical iniciador auxiliar;
[0017](v)uma quantidade predeterminada de um segundo radical iniciador auxiliar;
[0018]com a condição de que pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do sistema de iniciador redox, pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do primeiro radical iniciador auxiliar, e pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do segundo radical iniciador auxiliar, sejam adicionadas à mistura de reação antes de 90% em mol dos monômeros radicalmente polimerizáveis, que estavam originalmente contidos na composição de monômeros, sejam polimerizados; e
[0019](D) opcionalmente, reduzindo o conteúdo residual de mo- nômeros através da adição à mistura de reação do restante da referida quantidade predeterminada do sistema de iniciador redox, o restante da referida quantidade predeterminada do primeiro radical iniciador auxiliar, e/ou o restante da referida quantidade predeterminada do segundo radical iniciador auxiliar; e/ou
[0020]um terceiro iniciador radical auxiliar.
[0021]Foi constatado de forma surpreendente que as dispersões de polímero obtidas dessa forma têm propriedades melhoradas, espe-cificamente sob condições de cisalhamento, com relação ao desa- guamento da lama, retenção do papel e retenção de cinzas.
[0022]A polimerização in situ na etapa (C) dos monômeros radi calmente polimerizáveis na presença de dispersantes poliméricos produz uma dispersão de polímero, na qual o polímero resultante que é obtido na etapa (C) é intercalado no dispersante polimérico formando, por meio disso um complexo inter penetrante.
[0023]As dispersões de polímero desse tipo não são obtidas atra vés da polimerização de monômeros na ausência do dispersante poli- mérico e adição do dispersante polimérico depois disso, porém necessitam da presença do dispersante polimérico durante a reação de po- limerização in situ. Por outro lado, produtos diferentes que exibem propriedades diferentes são obtidos de forma específica quando da adição de um dispersante polimérico a uma dispersão de polímero que tenha sido obtida de modo separado através da polimerização dos monômeros radicalmente polimerizáveis, um bloco de gel poderia ser obtido que não pudesse ser ainda manipulado de forma apropriada. Dependendo da concentração total dos monômeros, seria praticamente impossível distribuir de forma homogênea o dispersante polimérico no solvente da dispersão polimérica com a finalidade da formação de um complexo inter penetrante. Além disso, quando é tentada a introdução em seguida do dispersante polimérico na forma de uma solução, o conteúdo de solvente da mesma poderia diluir a composição total.
[0024]A figura 1 mostra as viscosidades da salmoura (mostradas como barras) e as viscosidades do produto (mostradas como □) da dispersão polimérica da invenção Pl-1 e a dispersão, polimérica comparativa PC-1.
[0025]A Figura 2 mostra o comportamento de "make-down" da dispersão polimérica da invenção PI-1 das dispersões poliméricas comparativas PC-1a e PC-1b.
[0026]A figura 3 mostra as viscosidades da salmoura da disper são polimérica da invenção PI-2 e da dispersão polimérica comparativa PC-2.
[0027]A figura 4 mostra o impacto positivo na retenção do políme ro á 500 ppm com relação a dispersão polimérica da invenção PI-2 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-2 e a em branco.
[0028]A figura 5 mostra o impacto positivo da retenção de cinza a 550°C r 500 ppm de polímero com relação à dispersão polimérica da invenção PI-2 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-2 e a em branco.
[0029]A figura 6 mostra o melhor desempenho de desaguamento da dispersão polimérica da invenção PI-2 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-2 e a em branco.
[0030]A figura 7 mostra o melhor desempenho de desaguamento da dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0031]A figura 8 mostra o impacto positivo sobre a retenção a 1500 ppm de polímero com relação à dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0032]A figura 8 mostra o impacto positivo sobre a drenagem a 1500 ppm de polímero com relação à dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0033]A figura 9 mostra o impacto positivo na drenagem a 1500 ppm de polímero para a dispersão polimérica da invenção PI-1 em comparação com a dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0034]A figura 10 mostra o impacto positivo sobre a retenção de cinza a 1500 ppm de polímero com relação à dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0035]A figura 11 mostra o impacto positivo sobre a retenção com relação à dispersão polimérica da invenção PI-1 e a combinação de PI-1 e aditivo quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0036]A figura 12, mostra o impacto positivo sobre a drenagem com relação à dispersão polimérica da invenção PI-1 e a combinação de PI-1 e aditivo quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0037]A figura 13 mostra o impacto positivo sobre a retenção a 1500 ppm de polímero com relação à dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0038]A figura 14, mostra o impacto positivo sobre a drenagem a 1500 ppm de polímero com relação à dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0039]A figura 15, mostra o impacto positivo sobre a retenção de cinza a 1500 ppm de polímero com relação à dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparado com o da dispersão polimérica comparativa PC-1 e a em branco.
[0040]A figura 16 mostra o impacto positivo sobre a retenção de cinzas a 1000 e 1500 ppm de polímero, com relação a dispersão de polímero da invenção PI-1 com baixos ativos e altos sais quando comparado a dispersão polimérica comparativa PC-1, a PC-1 com os baixos ativos correspondentes e a em branco.
[0041]Para a finalidade da especificação, o termo ("alq(acrilato") deve se referir a alcacrilato bem como a acrilato, o termo "(met) acrila- to)" deve se referir a metacrilato bem como a acrilato.
[0042]Para a finalidade da especificação, o termo ("homopolíme- ro") deve se referir a um polímero obtido através de polimerização de substancialmente um único tipo de monômero, enquanto que o termo "copolímero" deve se referir a um polímero obtido através da polimeri- zação de dois, três, quatro ou mais tipos diferentes de mono meros (co-monômeros).
[0043]Para a finalidade da especificação, "alquila" deve significar qualquer hidrocarboneto saturado, linear ou ramificado e /ou cíclico, que tenha um único parceiro de ligação, tal como metil, etil, n-propil, iso-propil, n-butil, iso-butil, sec-butil, terc-butil, pentil, hexil, heptil, octil, nonil, decil, isodecil, undecil, dodecil, tridecil, tetradecil, pentadecil, hexadecil, heptadecil, octadecil, nomadecil, eicosil, 2-etil-hexil, ciclopropil, ciclobutil, ciclopentil, ciclohexil, cicloheptil, ciclooctil, metilciclohexil, metilciclopentiletenil, adamantil, e semelhantes.
[0044]Para a finalidade da especificação, o termo "alquileno" deve significar qualquer hidrocarboneto saturado, linear ou ramificado e /ou cíclico, que tenha dois parceiros de ligação, tais como -CH2CH2-, - CH2CH2CH2- e -CH2CH(CH3)CH2-.
[0045]Para a finalidade da especificação, a expressão "solúvel em água", especificamente quando ela se relaciona a solubilidade em água de monômeros, se refere, de preferência a uma solubilidade em água pura em temperatura ambiente de pelo menos 10 g l-1, de mais preferência de pelo menos 25 g l-1, ainda e mais preferência de pelo menos 50 g l-1, ainda de mais preferência de pelo menos 100 g l-1, de maior preferência de pelo menos 250 g l-1, e especificamente de pelo menos 500 g l-1. Para a finalidade da especificação, a expressão "solúvel em água", especificamente quando ela se refere a solubilidade em água de polímeros, se refere de preferência a uma solubilidade em água pura em temperatura ambiente de pelo menos 1,0 g l-1, de mais preferência de pelo menos 2,5 g l-1, ainda de mais preferência de pelo menos 5,0 g l-1, ainda de mais preferência de pelo menos 10,0 g l-1, de maior preferência de pelo menos 25,0 g l-1, e especificamente de pelo menos 50,0 g l-1.
[0046]Para a finalidade da especificação, a expressão "inchável na água" significa de preferência que o polímero, de preferência o polímero que é obtido na etapa C, embora não sendo solúvel em água, absorve uma quantidade apreciável de água. Tipicamente, o pelo do polímero aumenta em pelo menos cerca de 2% em peso, de preferência em 5% em peso, depois de ter sido imerso em água em temperatura ambiente, como por exemplo, de 25°C durante uma hora, de mais preferência em cerca de 60 até cerca de 100 vezes o peso seco do mesmo.
[0047]Para a finalidade da especificação, "sequencialmente", co mo por exemplo, uma adição em sequência de compostos diferentes á uma mistura de reação, significa que somente depois de que o primeiro composto tenha sido adicionado completamente à mistura de reação, o segundo composto é adicionado, depois do que a adição completa do terceiro composto é adicionada e assim por diante.
[0048]Para a finalidade da especificação, "simultaneamente", como por exemplo, a adição de compostos diferentes á uma mistura de reação, significa que os referido0s compostos são adicionados no mesmo intervalo de tempo ou em intervalos de tempo que se sobrepõem.
[0049]As dispersões de polímero de acordo com a invenção po dem ser dispersões de polímero de água em água, tais como suspensões ou emulsões, dispersões de polímero de óleo em água, tais como suspensões ou emulsões, ou dispersões de polímeros de água em óleo, tais como suspensões ou emulsões, ou as misturas das mesmas.
[0050]Em uma modalidade de preferência, a dispersão de políme ro é uma dispersão de polímero de água em água. Para a finalidade da especificação, "dispersão de polímero de água em água" se refere a um sistema aquoso que contém um polímero solúvel em água ou que incha na água e um dispersante polimérico, em que o polímero solúvel em água ou que incha na água tenha sido obtido na etapa C através da polimerização in situ de monômeros adequados na presença do referido dispersante polimérico. As dispersões de polímero de água em água são bem conhecidas na técnica. A esse respeito pode ser referido, como por exemplo, as US-A 2004 0034145, US-A 20040046158, US-A 2005 0242045, e US-A 2007 0203290
[0051]Uma dispersão de água em água é baseada em um princí pio que envolve uma precipitação de um polímero em água, de preferência em uma solução aquosa de sal, como por exemplo, uma salmoura. O produto final obtido é uma dispersão estável de partículas microscópicas de polímero em água. Essas dispersões são isentas d solvente, tornando a faixa de produtos amigável ao meio ambiente.
[0052]Em outra modalidade de preferência, a dispersão de polí mero é uma dispersão de polímero de água em óleo, ou uma dispersão de polímero de óleo em água. Quando a mistura de reação de acordo com a invenção é uma dispersão de óleo em água, de preferência uma emulsão, podem ser adicionados surfactantes que estabilizam a emulsão. O surfactante pode ser qualquer composto orgânico anfifílico, como por exemplo, estearato de sódio ou 4-(5-dodecil)ben- zeno sulfonato. A pessoa versada na técnica conhece surfactantes e é capaz de selecionar um surfactante apropriado para uma emulsão de óleo em água. Quando a mistura de reação de acordo com a invenção contém outros solventes que não a água, os solventes são de prefe-rência aqueles que são inertes nas reações de polimerização radicais descritas aqui, neste pedido de patente, isto é, aqueles solventes que não reagem em reações de transferência de cadeia com os radicais livres contidos na mistura de reação
[0053]O dispersante polimérico, bem como o polímero que é obti do na etapa C pode servir como um coagulante e/ou formador de flocos. A coagulação química é a alteração das partículas suspensas e coloidais de tal forma que elas aderem umas às outras, é um tipo de processo de tratamento químico. A coagulação é um processo que ocasiona a neutralização das cargas ou uma redução das forças de repulsão entre as partículas. A floculação é a aglomeração de partículas em aglomerações maiores ("flocos"). A coagulação é virtualmente instantânea, enquanto que a floculação necessita de algum tempo para o desenvolvimento dos flocos.
[0054]Para a finalidade da especificação, a expressão "dispersan- te polimérico" se refere de preferência a um polímero solúvel em água ou dispersável em água, de preferência altamente iônico, de preferência um polímero catiônico de peso molecular comparativamente baixo Quando a carga elétrica total associada com as partículas e a matéria orgânica em água é negativa, como por exemplo, a suspensão de fibras de celulose processada na fabricação de papel, os dispersantes carregados de forma positiva são adicionados de preferência para neutralizar a carga elétrica.
[0055]Deve ser enfatizado que a presença do dispersante poliméri- co durante a polimerização radical é essencial com relação às propriedades da dispersão de polímero resultante. Dispersões de polímero idênticas não são obtidas através da polimerização de monômeros radicalmente polimerizáveis na ausência do dispersante polimérico e a adição do dispersante polimérico em seguida. O dispersante polimérico é parte da dispersão dentro da qual o polímero é polimerizado a partir dos mo- nômeros radicalmente polimerizáveis na etapa C. Em outras palavras, o polímero obtido através da reação e polimerização é algumas vezes embebido no dispersante polimérico que está incialmente presente.
[0056]A estrutura interna do sistema de polímero inter penetrante resultante do dispersante polimérico e o polímero que é obtido na etapa C, no entanto, podem não ser produzidos através da mistura simples de um dispersante polimérico e um polímero obtido separadamente a partir dos mesmos monômeros polimerizáveis radicalmente como o polímero que é obtido na etapa C.
[0057]De acordo com o método da invenção, uma mistura de rea ção que compreende (i) um dispersante polimérico e (ii) uma composição de monômeros que compreenda monômeros radicalmente polime- rizáveis é submetida a uma reação de polimerização de radical(livre) na etapa C.
[0058]Em uma modalidade de preferência, a mistura de reação de acordo com a invenção é aquosa. De preferência, a mistura de reação aquosa compreende água, de preferência água deionizada. O conteúdo de água pode variar a partir de 0,01 até 99,99% em peso. Em uma modalidade de preferência, o conteúdo de água fica dentro da faixa a partir de 10 até 90% em peso, de mais preferência de 15 a 85% em peso, ainda de mais preferência de 20 até 80% em peso, ainda de mais preferência de 25 a 75% em peso, de maior preferência de 30 a 70% em peso e especificamente de 35 a 65% em peso, com base no peso total da mistura de reação aquosa. Em outra modalidade de preferência, o conteúdo de água fica dentro da faixa a partir de 35 até 90% em peso, de mais preferência de 40 até 80% em peso, ainda de mais preferência de 45 a 80% em peso, ainda de mais preferência de 50 até 75% em peso, de maior preferência de 55 até 70% em peso com base no peso total da mistura de reação aquosa.
[0059]De preferência o teor de água da mistura de reação aquosa é comparativamente baixo de tal modo que o conteúdo de água da dispersão de polímero em água em água resultante também é baixo. Sob essas circunstancias, não é necessária a evaporação e grandes quantidades de água a partir do produto depois do termino da polime- rização coma finalidade de ser obtido dispersões de polímero de água em água altamente concentradas.
[0060]A mistura de reação, de acordo com a invenção, compre ende um dispersante polimérico de preferência, o dispersante polimé- rico é iônico, de mais preferência catiônico. De preferência, o disper- sante polimérico é solúvel em água ou que pode se inchar em água. De preferência, o conteúdo do dispersante polimérico está dentro da faixa a partir de 0,1 até 40% em peso, de mais preferência de 0,5 até 35% em peso, ainda de mais preferência de 1,0 até 30% em peso, ainda de mais preferência de 5,0 até 25% em peso, de maior preferência de 10 até 20% em peso e especificamente de 12 até 16% em peso, com base no peso total da mistura de reação. De preferência, o conteúdo do dispersante polimérico está dentro da faixa a partir de 1 até 99% em peso, de mais preferência de 40 a 70% em peso ou de 70 até 90% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros. Em uma modalidade de preferência, o conteúdo do dispersante poli- mérico está dentro da faixa a partir de 60 + 20% em peso, de mais preferência de 60 + 15% em peso, de maior preferência de 60 + 10% em peso, e especificamente de 60 + 5% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros. Em outra modalidade de preferência, o conteúdo do dispersante polimérico está dentro da faixa a partir de 80 + 20% em peso, de mais preferência de 80 + 15% em peso, de maior preferência de 80 + 10% em peso, e especificamente de 80 + 5% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros.
[0061]Em uma modalidade de preferência, tem um peso molecular médio ponderal Mw de pelo menos 130.000 g/ mol. Em outra modalidade de preferência, o dispersante polimérico é um polímero solúvel em água que tem um peso molecular médio ponderal lar Mw de pelo menos 230.000 g/ mol. De preferência, o peso molecular médio ponderal Mw do dispersante polimérico está dentro da faixa a partir de 230.000 até 1.000.000 g mole1, de mais preferência 230.000 a 1.300.000 g mole1, ainda de mais preferência de 230.000 até 1.100.000 g mole1, ainda de mais preferência de 230.000 até 900.000 g mole1, de maior preferência de 230.000 até 700.000 g mole1, e especificamente de 230.000 até 500.000 g mole1. Em uma modalidade de preferência, o peso molecular médio ponderal Mw do dispersante polimérico está dentro da faixa a partir de 230.000 até 400.000 g mole1, de mais preferência de 280.000 até 350.000 g mol1.
[0062]Em uma modalidade de preferência, o peso molecular mé dio ponderal e/ou da composição química do dispersante polimérico é diferente do peso molecular médio ponderal e/ou a composição química do polímero que é obtido na etapa (C).
[0063]De preferência, a capacidade de dispersão do peso mole cular Mw/Mn do dispersante polimérico está dentro da faixa a partir de 1.0 até 4.0, de mais preferência de 1,5 até 3,5 e especificamente de 1,8 até 3,2. Em uma modalidade de preferência a Mw/Mn está dentro da faixa a partir de 2,7 + 0,7, de mais preferência de 2,7 + 0,7, ainda e mais preferência de 2,7 + 0,4, de maior preferência de 2,7 + 0,2, e especificamente de 2,7 + 0,1.
[0064]O dispersante polimérico pode ser não iônico ou ser iônico. De preferência, o dispersante polimérico é iônico, de preferência catiônico.
[0065]Em uma modalidade de preferência, o dispersante poliméri- co é um homopolímero ou um copolímero. Quando o dispersante poli- mérico for um homopolímero, ele é de preferência derivado a partir de um monômero catiônico. Quando o dispersante polimérico for um co- polímero, ele é de preferência derivado a partir de pelo menos um mo- nômero catiônico e pelo menos um co-monômero não catiônico.
[0066]Neste contexto, "derivado a partir de" significa que o esque leto do dispersante polimérico compreende unidades de repetição, isto é, unidades de repetição são incorporadas n esqueleto polimérico do dispersante polimérico, cujas unidades de repetição são formadas a partir dos monômeros correspondentes no decorrer da reação de po- limerização. Por exemplo, quando o dispersante polimérico é derivado a partir de trimetilamôniopropil acrilamida (= DIMAPA quat.) a repetição que se segue é incorporada ao esqueleto do polímero:
[0067]Quando o dispersante polimérico é um copolímero de pelo menos um monômero catiônico (como por exemplo, o DIMAPA quat.) e pelo menos um monômero não iônico (como por exemplo, acrilami- da), o conteúdo do monômero catiônico é de preferência de pelo menos 50% em peso, de mais preferência de 60% em peso, ainda d mais preferência de pelo menos 70% em peso, ainda de mais preferência de pelo menos 80% em peso, de maior preferência de pelo menos 90% em peso e especificamente de pelo menos 95% em peso, com base no peso total de todos os monômeros incorporados do dispersan- te polimérico.
[0068]De preferência o dispersante polimérico é derivado a partir de um ou mais monômeros catiônicos, de mais preferência a partir de um único monômero catiônico.
[0069]Em uma modalidade de preferência, o dispersante poliméri- co é derivado a partir de um ou mais monômeros polimerizáveis radicalmente, etilenicamente não saturados. De preferência, o dispersante polimérico é derivado a partir de uma composição de monômeros que compreende um monômero catiônico selecionado a partir do grupo que consiste de halogenetos de (alq) acrilamidoalquiltrialquil amônio (como por exemplo, halogenetos de trimetilamonioalquil (met) acrilato) halogenetos alquenil trialquil amônio e halogenetos de dialquenil dial- quil amônio (como por exemplo, halogenetos de dialil dialquil amônio). De mais preferência, o dispersante polimérico é um polímero catiônico derivado a partir de uma composição de monômeros que compreende um monômero catiônico selecionado a partir do grupo que consiste de halogenetos de trimetilamonio alquil(met)acrilatos, halogenetos de tri- metilamonio alquil(met) acrilamida e halogenetos de dialil dialquil amô- nio. De preferência os monômeros catiônicos acima mencionados compreendem de 6 a 25 átomos de carbono, de mais preferência de 7 a 20 átomos de carbono, de maior preferência de 7 a 15 átomos de carbono e especificamente de 8 a 12 átomos de carbono.
[0070]De preferência, o dispersante polimérico é derivado de:
[0071]- 30 até 100% em peso, de mais preferência de 50 a 100% em peso, ainda de mais preferência de 70 a 100% em peso de (alq) acrilamidoalquiltrialquil amônio, halogenetos de (alq) acriloilóxia alquil trialquil amônio, halogenetos de alquenil trialquil amônio, e/ou haloge- netos de dialquenil dialquil amônio, e
[0072]- de 0 a 70% em peso, de mais preferência de 0 a 50% em peso, ainda de mais preferência de 0 a 30% em peso de monômeros não iônicos, ainda de mais preferência de monômeros não iônicos po- limerizáveis radicalmente de acordo com a fórmula geral (I)em que R1 significa hidrogênio ou C1-C3 alquila; e R2 e R3 significam, independentemente um do outro, hidrogênio, C1-C5 alquila ou C1-C5 hidróxialquila, de maior preferência (alq) acrilamida.
[0073]Em uma modalidade de preferência, o dispersante poliméri- co é derivado a partir de um halogeneto de dialquenil dialquil amônio, de preferência um halogeneto de diaalquil dimetil amônio (DADMAC).
[0074]Em outra modalidade de preferência, o dispersante polimé- rico, é um copolimerizado de eplicloroídrina e dialquilamina, de preferência dimetilamina, isto é, cloreto de poli-[N,N-dimetil-2-hodroxi-propi- len-(1,3)- amônio].
[0075]Em ainda outra modalidade de preferência, o dispersante polimérico é derivado a partir de um monômero catiônico polimerizável radicalmente de acordo com a fórmula geral (II) em que R4 significa hidrogênio ou C1-C3 alquila, de preferência H ou metil; Z1 significa O ou NR5 com R5 sendo hidrogênio ou C1-C3 alquila; Y0 significa C2-C6 alquileno, opcionalmente substituído com um ou mais grupos hidróxi, de preferência C2-C6 alquileno; Y1, Y2, Y3 , independentemente um do outro, significa C1-C3 alquila, de preferência metil, e X- significa halogênio, pseudo halogênio (como por exemplo, CN, SCN, NCS, N3), acetato ou SO4CH3, de preferência cloreto.
[0076]De preferência, Y1, Y2, Y3 são idênticos, de preferência me- til. Em uma modalidade de preferência Z1 é O ou NH, Y0 é etileno ou propileno, R4 é hidrogênio ou metil, e Y1, Y2, Y3 são metil. O monômero catiônico de acordo com a fórmula geral (II) pode ser um éster (Z1 = O), tal como o (met) acrilato de trimetilamônio etil (ADAMR quat.). De preferência, no entanto, o monômero catiônico de acordo com a fórmula (I) é uma amida (Z1 = NH), especificamente trimetilamonio propil acrilamida (DIMAPA quat.).
[0077]Os monômeros catiônicos polimerizáveis radicalmente de preferência de acordo com a fórmula geral (II) incluem dialquilaminoal- quil (met) acrilatos ou dialquilaminoalquil (met) acrilamidas o sal de amônio de cloreto de metil quaternizado de dimetilamino metil (met) acrilato quaternizados, com de 1 a 3 átomos nos grupos de alquila ou alquileno, de mais preferência o sal de amônio do cloreto de metil qua- ternizado do dimetilamino metil (met) acrilato, dimetilamino etil (met) acrilato, dimetilamino propil (met) acrilato, dietilamino metil (met) acrila- to, dietilamino etil (met) acrilato, dietilamino propil (met) acrilato, dimeti- lamino metil (met) acrilamida, dimetilamino etil (met) acrilamida, dimeti- lamino propil (met) acrilamida, dietilamino metil (met) acrilamida, dieti- lamino etil (met) acrilamida, dietilamino propil (met) acrilamida.
[0078]Acrilato de dimetilamino etil quaternizado e dimetilamino propil acrilamidas são especificamente de preferência. A quarteniza- ção pode ser efetuada coma utilização de sulfato de dimetila, sulfato de dietila, cloreto de metila ou cloreto de etila. Em uma modalidade de preferência, os monômeros são quaternizados cloreto de metil.
[0079]Em uma modalidade de preferência, o dispersante poliméri- co é um homopolímero de trimetilamonio propil acrilamidas (DIMAPA quat.)
[0080]Quando o dispersante polimérico é um copolímero, ele é de preferência derivado a partir de pelo menos um monômero catiônico em combinação com pelo menos um monômero não iônico.
[0081]Os monômeros não iônicos adequados incluem os monô- meros não iônicos polimerizáveis radicalmente de acordo com a fórmula geral (I). Os exemplos de monômeros não iônicos polimerizáveis radicalmente de acordo com a fórmula geral (I) incluem (met) acrilamida, N-metil (met)acrilamida, N-isopropil(met)-acrilamida ou N,N-substituído (met)acrilamidas tal como N,N-dimetil(met) acrilamida, N,N-dietil(met) acrilamida, N-metil-N-etil(met) acrilamida ou N-hidroxietil(met)-acrila- mida.
[0082]Outros monômeros não iônicos adequados incluem os mo- nômeros não iônicos anfifílicos de acordo com a fórmula geral (III) em que Z2 significa O, NH ou NR6 com R6 sendo C1-C3-alquila, R7 significa hidrogênio ou C1-C3 alquila, R8 significa C2-C6 alquileno, R9 significa hidrogênio, C8-C32 alquil, C8-C32 aril e/ou C8-C32 aralquila, e n significa um número inteiro entre 1e 50, de preferência 1 e 20.
[0083]Os exemplos de monômeros anfifílicos da fórmula geral (III) incluem os produtos de reação do ácido (met) acrílico e os polietileno glicóis (10 a 50 unidades de oxido de etileno) que são eterificados com um álcool graxo, ou os produtos de reação correspondentes com a metacrilamida.
[0084]Em uma modalidade de preferência, o dispersante poliméri- co é substancialmente linear, isto é, não é derivado a partir de misturas de monômeros que contenham agentes de reticulação.
[0085]Em outra modalidade de preferência, o dispersante polimé- rico é reticulado. Os exemplos de agentes de reticulação adequados são conhecidos da pessoa versada na técnica.
[0086]De preferência, o dispersante polimérico reticulado é deri vado a partir de uma composição de monômero que contenha de 0,0001 até 1,25% em peso de um ou mais agentes de reticulação eti- lenicamente não saturados, de preferência de 0,0001 até 1,0% em peso, de mais preferência de 0,0001 até 0,5% em peso, ainda de mais preferência de 0,0001 até 0,1% em peso, ainda de mais preferência de 0,0001 até 0,05% em peso, de maior preferência e especificamente de 0,0001 até 0,02% em peso com base no peso total dos monômeros.
[0087]A mistura de reação pode conter componentes dispersan- tes adicionais em combinação com o dispersante polimérico. Em uma modalidade de preferência a mistura de reação é aquosa e pode conter componentes dispersantes adicionais solúveis em água em combinação com o dispersante polimérico. Sob essas circunstancias, a pro- porção em peso do dispersante polimérico para os referidos componentes dispersantes adicionais solúveis em água fica de preferência dentro da faixa a partir de 1: 0,01 até 1: 0,5, de preferência 1: 0,01. A título de exemplo, os derivados de celulose, acetatos de polivinila, derivados de amido, dextranos, polivinil pirrolidonas, polivinil piridinas, polietileno iminas, poliaminas, polivinil imidazola, polivinil succinimidas, polivinil-2-metil succinimidas, polivinil-1,3-oxazolidin-2-0nas, polivinil-2- metil imidazolinas e/ou os respectivos copolímeros das mesmas com o ácido maleico, anidrido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ani- drido itacônico, ácido (met) acrílico, dais do ácido (met)acrílico e/ou compostos de (met) acrilamidas podem ser mencionados como os componentes dispersantes adicionais solúveis em água.
[0088]Além do dispersante polimérico, a mistura de reação com preende uma composição de monômero.
[0089]Em uma modalidade de preferência, os monômeros radi calmente polimerizáveis compreendem um monômero radicalmente polimerizável não iônico de acordo com a fórmula geral (I), e/ou um monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (II).
[0090]Opcionalmente, a composição de monômeros pode tam bém compreender um agente de reticulação, de preferência um agente de reticulação etilenicamente não saturado, e/ou um monômero hidró- fobo, de preferência um éster de C4-16 alquila, hidrófobo do ácido (met) acrílico; e/ou um monômero etilenicamente não saturado.
[0091]Em uma modalidade de preferência, os monômeros radical mente polimerizáveis compreendem um monômero não iônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (I), que é selecionado a partir do grupo que consiste de (met) acrilamida, N-metil (met) acri- lamida, N,N-dimetil (met) acril-amida, N-etil (met) acrilamida, N,N-dietil (met) acrilamida, N-metil-N-etil(met)-acrilamida, N-isopropil (met) acri- lamida, e N-hidroxietil(met)acrilamida.
[0092]Em outra modalidade de preferência, os monômeros radi calmente polimerizáveis compreendem um monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (II), que é selecionado a partir do grupo que consiste de halogenetos de trimetilamô- nio- C2-C6 alquil(met)acrilato, e halogenetos de trimetilamônio- C2-C6 alquil(met) acrilamidas.
[0093]Em uma modalidade de preferência, a composição de mo- nômeros compreende:
[0094](a) pelo menos 5% em peso, de preferência pelo menos 20% em peso de um monômero radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (I);
[0095](b) pelo menos 5% em peso, de preferência pelo menos 15% em peso, de mais preferência pelo menos 20% em peso ou 25% em peso; de preferência de 10 a 30% em peso ou de 40 a 60% em peso, de mais preferência de 25 até 25% em peso ou de 23 até 32% em peso ou de 45 até 55% em peso de um monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (II);
[0096](c) opcionalmente, até 1,25% em peso de um agente de reticulação etilenicamente não saturado de preferência;
[0097](d) opcionalmente, até 1,25% em peso de um éster de C4 16 alquila, hidrófobo do ácido (met) acrílico; e
[0098](e) opcionalmente, outros monômeros etilenicamente não saturados;
[0099]todas as percentagens sendo com base na quantidade mo lar dos monômeros.
[00100] Nesse contexto a soma dos valores de% em peso não necessitam chegar a 100% em peso, uma vez que outros monômeros etilenicamente não saturados (e) podem estar contidos na composição de monômeros, isto é, na mistura de reação, o que tem que ser levado em conta quando da determinação da quantidade total de monômeros. No entanto, de preferência, a composição de monômeros consiste dos monômeros (a) e (b) de tal forma que a soma dos dois valores em% em peso alcança a 100% em peso, isto é, nenhum dos outros monô- meros está presente.
[00101] A composição de monômeros contem pelo menos 5% em peso, de preferência pelo menos 20% em peso, de preferência pelo menos 25% em peso, de mais preferência pelo menos 30% em peso, ainda de mais preferência pelo menos 35% em peso, ainda de mais preferência pelo menos 40% em peso, de maior preferência pelo menos 45% em peso e, especificamente pelo menos 50% em peso de um mo- nômero não iônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (i), com base na quantidade molar de todos os monômeros.
[00102] Em uma modalidade de preferência, a composição de mo- nômeros contém 20 até 60% em peso de preferência 40 ± 15% em peso de mais preferência 40 ± 12% em peso ainda de mais preferência 40 ± 9% em peso ainda de mais preferência 40 ± 7% em peso de maior preferência 40 ± 6 5 em peso e especificamente 40 ± 5% em peso de um monômero não iônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (I), com base na quantidade total molar de todos os monômeros. Em outra modalidade de preferência, a composição de monômeros contem de 30 até 70% em peso, de preferência 50 ± 15% em peso, de mais preferência 50±12% em peso, ainda de mais preferência 50 ± 9% em peso, ainda de mais preferência 50 ± 7% em peso, de maior preferência 50 ± 6 5 em peso e especificamente 50 ± 5% em peso de um monômero não iônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (I), com base na quantidade total molar de todos os monômeros. Em ainda outra modalidade de preferência, a composição de monômeros contem de 50 até 90% em peso, de prefe- rência 73 ± 15% em peso, de mais preferência 73 ± 12% em peso, ainda de mais preferência 73 ± 9% em peso, ainda de mais preferência 73 ± 7% em peso, de maior preferência 73 ± 6 5 em peso e especificamente 73 ± 5% em peso de um monômero não iônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (I), com base na quantidade total molar de todos os monômeros. Em ainda outra modalidade de preferência a composição de monômeros contem de 60 até 95% em peso, de preferência 80,±,15% em peso, de mais preferência 80 ± 12% em peso, ainda de mais preferência 80 ± 9% em peso, ainda de mais preferência 80 ± 7% em peso, de maior preferência 80 ± 6% em peso, e especificamente 80 ± 5% em peso de um monômero não iôni- co radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (I), com base na quantidade total molar de todos os monômeros.
[00103] De preferência, o monômero não iônico radicalmente poli- merizável etilenicamente não saturado de acordo com a fórmula (I) é solúvel em água.
[00104] De preferência, o monômero não iônico radicalmente polime- rizável de acordo com a fórmula (I) é selecionado a partir do grupo que consiste de (met) acrilamida, N-metil(met)acrilamida, N-isopropil(met) acrilamida, N,N-dimetil(met)acrilamida, N,N-daindail (met) acrilamida, N- metil-N-etil(met)acrilamida e N-hidroxaindail (met) acrilamida. A acrila- mida é a de preferência específica.
[00105] A composição de monômeros contém ainda, pelo menos 5% em peso, de preferência pelo menos 20% em peso, de preferência pelo menos 25% em peso, de mais preferência pelo menos 30% em peso, ainda de mais preferência pelo menos 35% em peso, ainda de mais preferência pelo menos 40% em peso, de maior preferência pelo menos 45% em peso e especificamente pelo menos 50% em peso de um monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula (II), como definida acima, com base na quantidade total molar de todos os monômeros.
[00106] Em uma modalidade de preferência, a composição de mo- nômeros contém de 40 até 80% em peso de preferência 60 ± 1 5% em peso, de mais preferência 60 ± 1 2% em peso, ainda de mais preferência 60 ± 9% em peso, ainda de mais preferência 60 ± 7% em peso, de maior preferência 60 ± 6% em peso, e especificamente 60 ± 5% em peso de um monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula (II), com base na quantidade total molar de todos os monômeros. Em outra modalidade de preferência, a composição de monômeros contém de 30 até 70% em peso, de preferência 50 ± 5% em peso, de mais preferência 50 ± 12% em peso, ainda de mais preferência 50 ± 9% em peso, ainda de mais preferência 50 ± 7% em peso, de maior preferência 50 ± 6% em peso, e especificamente 50 ± 5% em peso de um monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula (II), com base na quantidade total molar de todos os monômeros. Em ainda outra modalidade de preferência, a composição de monômeros contém de 10 até 50% em peso, de preferência 27 ± 15% em peso, de mais preferência 27 ± 1 2% em peso, ainda de mais preferência 27 ± 9% em peso, ainda de mais preferência 2 7± 7% em peso, de maior preferência 27 ± 6% em peso, e especificamente 27 ± 5% em peso de um monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula (II), com base na quantidade total molar de todos os monômeros. Em ainda outra modalidade de preferência, a composição de monômeros contém de 12 até 40% em peso, de preferência 20 ± 8% em peso, de mais preferência 20 ± 7% em peso, ainda de mais preferência 20 ± 6% em peso, ainda de mais preferência 20 ± 5% em peso, de maior preferência 20 ± 4% em peso, e especificamente 20 ± 3% em peso, de um monômero catiônico radicalmente polime- rizável de acordo com a fórmula (II), com base na quantidade total molar de todos os monômeros.
[00107] De preferência, o monômero catiônico radicalmente polime- rizável de acordo com a fórmula geral (II) é solúvel em água.
[00108] De preferência, o monômero catiônico radicalmente polime- rizável de acordo com a fórmula geral (II) é uma amida (Z = NH), como por exemplo, os halogenetos de trimetilamônioalquil(met) acrilamidas, especificamente dimetilaminopropil acrilamidas quaternizada com cloreto de metila (DIMAPA quat.)
[00109] No entanto, de mais preferência, o monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (II) é um éster (Z1 = O), como por exemplo, os halogenetos de (met) acrilato de trime- tilamonioalquil, especificamente o (met) acrilato de dimetilaminoetil, quaternizado com o cloreto de metila (ADFAME quat.). De preferência, o monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (II) é selecionado a partir do grupo que consiste de sais de amônio quaternizados com o cloreto de metil do (met) acrilato de dimetilaminometil, (met) acrilato de dimetilaminoetil, (met) acrilato de dimetilaminopropil, dimetilaminometil (met) acrilamida, dimetilaminoetil (met) acrilamida e dimetilaminopropil (met) acrilamida.
[00110] De preferência, as proporções de reatividade do radical do monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (II) do monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (I) r2 estão cada uma dentro da faixa a partir de 0,01 até 100, de mais preferência de 0,02 até 50, a\inda de mais preferência de 0,05 até 20, de maior preferência de 0,1 a 10 e especificamente de 0,2 a 5. Neste contexto, r1 é definido como a proporção de duas constantes de propagação que envolvem um radical do mo- nômero catiônico etilenicamente não saturado. A proporção sempre compara a constante de propagação com relação ao monômero do mesmo tipo adicionando ao radical (k11) relativo à constante de propagação com relação à adição do co-monômero (k12), isto é, r1 = k11/ k12.Em analogia, f2 = k22/ k21. Detalhes adicionais podem ser referidos em, como por exemplo, Paul C. Hiemenz, Polymer Chemistry, Marcel Dekker New York, 1984, Chapter 7.2.
[00111] Em uma modalidade de preferência, o monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (I) é a acri- lamidas e/ou o do monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (II) é ADAME quat.
[00112] Quando o dispersante polimérico também é derivado a partir de um monômero catiônico etilenicamente não saturado, o referido mo- nômero catiônico etilenicamente não saturado pode ser diferente ou idêntico com o monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula (II) contido na composição de monômeros, isto é, na mistura de reação. De preferência, ambos os monômeros são diferentes um do outro de tal forma que as unidades de repetição do polímero que é obtido na etapa C são diferentes das unidades de repetição do dis- persante polimérico. Por esse motivo, o dispersante polimérico e o polímero que é obtido na etapa (C) de preferência são diferentes um do outro, a referida diferença envolvendo possivelmente variáveis físicas tais como pesos moleculares diferentes e/ou estruturas químicas diferentes, bem como uma composição de monômeros diferente.
[00113] A composição de monômeros pode conter até 1,25% em peso de um ou mais agentes de reticulação etilenicamente não saturados de preferência, com base no peso total dos monômeros.
[00114]Em uma modalidade de preferência, a mistura de reação não contém agente de reticulação.
[00115]Os agentes de reticulação são conhecidos das pessoas versadas na técnica. Alguns aspectos já foram descritos acima em conexão com o dispersante polimérico reticulado. Esses aspectos também devem ser aplicados aos agentes de reticulação do polímero reticulado que é obtido na etapa C e vice versa.
[00116] De acordo com a invenção, o agente de reticulação contem, de preferência grupos etilenicamente não saturados que são radicalmente polimerizáveis. De preferência, o agente de reticulação etileni- camente não saturado contem 2, 3, 4 ou 5 grupos etilenicamente não saturados.
[00117] A composição de monômeros pode conter opcionalmente até 1,25% em peso de um ou mais agentes de reticulação etilenica- mente não saturados de preferência, de preferência 0,0001 até 1,25% em peso de um ou mais agentes de reticulação etilenicamente não saturados, de preferência de 0,0001 até 1,0% em peso, de mais preferência de 0,0001 até 0,5% em peso, ainda de mais preferência de 0,0001 até 0,1% em peso, ainda de mais preferência de 0,0001 até 0,05% em peso, de maior preferência e especificamente de 0,0001 até 0,02% em peso com base no peso total dos monômeros.
[00118] Uma pessoa versada na técnica percebe que a quantidade total dos agentes de reticulação não tem que estar necessariamente presente a partir do início da reação de polimerização. Ele também pode ser adicionado durante a reação de polimerização. Se o próprio agente de reticulação não conter nenhum de grupos radicalmente po- limerizáveis, isto é, se a reticulação estiver sendo baseada em outra química, a quantidade total do agente de reticulação pode ainda ser adicionada em seguida á reação de polimerização radical. Nesse contexto, o agente de reticulação pode ser adicionado à mistura de reação depois da etapa C, contanto que se execute uma reação posterior de tal forma que a dispersão de polímero resultante da mesma contenha um polímero reticulado.
[00119] Por esse motivo, em uma modalidade de preferência, o método para a fabricação de uma dispersão de polímero compreende as etapas de;
[00120](A) preparar uma mistura de reação que compreenda
[00121](i)um dispersante polimérico; e
[00122](ii)uma composição de monômeros que compreenda monômeros radicalmente polimerizáveis que compreenda
[00123]- de 0 até 1,25% em peso de um éster hidrófobo do ácido C4-18 alquila com base no peso total dos monômeros; e
[00124]- opcionalmente, outros monômeros etilenicamente não sa turados;
[00125](B) opcionalmente, aquecer a mistura de reação até uma temperatura acima da temperatura ambiente;
[00126](C) polimerizar os monômeros radicalmente polimerizáveis através da adição à mistura de reação em sequência ou simultaneamente:
[00127] (iii) uma quantidade predeterminada de um sistema de iniciador redox que compreenda um agente de oxidação e um agente de redução;
[00128](iv)uma quantidade predeterminada de um primeiro ini ciador de radical auxiliar;
[00129](v)uma quantidade predeterminada de um segundo iniciador de radical auxiliar; com a condição de que pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do sistema de iniciador redox, pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do primeiro iniciador de radical auxiliar, e pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do segundo iniciador de radical auxiliar sejam adicionadas à mistura de reação antes de 90% em mol dos monômeros radicalmente polimerizáveis, que estavam contidos originalmente na composição de monômeros, sejam polimerizados, de tal modo que seja obtido um pré polímero e
[00130](D) opcionalmente, reduzir o conteúdo residual de monôme- ros através da adição à mistura de reação do restante da referida quantidade predeterminada do sistema de iniciador redox, o restante da referida quantidade predeterminada do primeiro iniciador de radical auxiliar, e/ou o restante da referida quantidade predeterminada do segundo iniciador de radical; e/ou
[00131] um terceiro iniciador de radical; e
[00132](E) adicionar 0,0001 até 1,25% em peso de um ou mais agentes de reticulação, com base no peso total dos monômeros empregados na etapa (A) ao pré polímero obtido dessa forma; e
[00133](F) submeter o pré polímero a uma reação de reticulação(reação posterior);
[00134] de tal forma que a dispersão de polímero resultante contenha um polímero reticulado.
[00135] A respeito disso, a expressão "composição de monômeros" também deve incluir as composições que compreendam os pré polímeros e o agente de reticulação antes de ser efetuada a reação de reticulação.
[00136] A composição de monômeros pode conter até 1,25% em peso de um éster hidrófobo do ácido C4-18 alquila, com base no peso total dos monômeros. No entanto, de preferência, a composição d mo- nômeros não contém nenhum dos ésteres hidrófobos do ácido C4-13 alquila, tais como o acrilato de butila, metacrilato de butila, acrilato de laurila, metacrilato de laurila e semelhantes.
[00137] De preferência a composição de monômeros não contém nenhum dos monômeros hidrófobos. Nesse contexto, monômeros hi- drófobos são de preferência definidos como monômeros que não são solúveis em água. Por esse motivo, a composição de monômeros não contem de preferência, nenhum dos monômeros que tenham uma solubilidade em água pura em temperatura ambiente abaixo de 10 g l-1, de mais preferência abaixo de 25 g l-1, ainda de mais preferência abaixo de 100 g l-1,, de maior preferência abaixo de 250 g l-1, e especificamente abaixo de 500 g l-1.
[00138] De preferência, a composição de monômeros não contém nenhum dos monômeros hidrófobo de acordo com a fórmula geral (V)R12 na qual R12é hidrogênio ou c1-5 alquila; e R13 é alquila, cicloalquila, arila ou aralquila que tenham de 1 a 20 átomos de carbono; ou -c(=O)-Z0-R14 em que Z0 é O, NH ou NR14 com R14 sendo alquila, cicloalquila, arila ou aralquila cada uma tendo de 1 até 20 átomos de carbono.
[00139] A composição de monômeros pode conter outros monôme- ros etilenicamente não saturados de sejam radicalmente polimerizá- veis, de preferência, no entanto, a composição d monômeros não contêm esses monômeros, isto é, de preferência consiste de componentes (a) e (b), e opcionalmente (c) e (d), e de preferência especifica consiste dos componentes (a) e (b).
[00140] Em uma modalidade de preferência da mistura de reação de acordo com a invenção,
[00141]- o dispersante de polímero é um polímero catiônico deri vado a partir de pelo menos um monômero selecionado a partir de ha- logenetos de (met) acrilato de trimetilamonioalquil, e halogenetos de (met) acrilamida de trimetilamonioalquil, e/ou
[00142]- a composição e monômeros compreendem um monômero catiônico polimerizável radicalmente de acordo com a fórmula geral (II) que é selecionado a partir do grupo que consiste de halogenetos de (met) acrilato de trimetilamonioalquil, e halogenetos de (met) acrilami- da de trimetilamonioalquil; e/ou
[00143]- a composição de monômeros compreende um monômero não iônico polimerizável radicalmente de acordo coma fórmula geral (I), que é (met) acrilamida.
[00144] Em uma modalidade de preferência especifica da mistura de reação de acordo com a invenção,
[00145]- o dispersante polimérico é derivado de um ou mais mo- nômeros que compreendem um halogeneto de (alq) acrilamidoalquil trialquil amônio;
[00146]- a composição de monômeros compreende um monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (II) que é um halogeneto de (alq) acriloilóxialquil trialquil amônio; e
[00147]- a composição de monômeros compreende um monômero não iônico radicalmente polimerizável de acordo coma fórmula geral (I) que é uma (met) acrilamida.
[00148] O método, de acordo com a invenção, inclui a etapa de submeter uma mistura de reação a uma reação de polimerização com radical livre. Usualmente, antes que a reação de polimerização de radical livre seja iniciada, a mistura de reação é preparada a partir dos componentes da mesma (I) e (II), isto é, a partir do dispersante polimé- rico e da composição de monômeros.
[00149] A preparação das misturas de reação é conhecida das pessoas versadas na técnica. Os componentes podem ser adicionados simultaneamente ou consecutivamente. Os componentes podem ser adicionados através de meios convencionais, como por exemplo, através de despejar ou pingar líquidos, através da dosagem de pós, e os semelhantes.
[00150] Em princípio, não é necessário que a quantidade total de cada um dos componentes esteja inicialmente presente quando a mistura de reação é preparada. Alternativamente, a dispersão parcial dos monômeros pode ser efetuada no início da polimerização, o restante dos monômeros sendo adicionados como porções adicionadas ou como uma alimentação continua distribuída durante toda a duração da polimerização. Por exemplo, somente uma determinada parte de um componente específico, como por exemplo, somente 70% em peso do monômero catiônico polimerizado radicalmente de acordo com a fórmula geral (II), pode ser inicialmente empregada e em seguida, possivelmente no decorrer da reação de polimerização, o restante do referido componente especifico, como por exemplo, 30% do monômero ca- tiônico polimerizável radicalmente de acordo com a fórmula geral (II) seja empregado.
[00151] Em uma modalidade de preferência do método de acordo com a invenção, antes e/ou depois da etapa (C) um sal, de mais preferência um sal solúvel em água é adicionado em quantidades de 0,1 até 5% em peso, com base no peso total da mistura de reação.
[00152] Sais de amônio, metal alcalino e/ou metal alcalino terroso, d preferência sais de amônio, sódio, potássio, cálcio e/ou magnésio, podem ser usados como os sais solúveis em água. Esses sais podem ser sais de um ácido inorgânico ou de um ácido orgânico, d preferência de um ácido orgânico carboxílico, ácido sulfônico, ácido fosfônico ou de um ácido mineral. Os sais solúveis em água são de preferência os sais de um ácido alifático ou aromático, mono-, di- ou poli carboxí- lico, de um ácido hidróxi carboxílico, de preferência o ácido acético, ácido propiônico, ácido cítrico, ácido oxálico, ácido succínico, ácido malônico, ácido adípico, ácido fumárico, ácido maleico ou ácido ben- zóico, ou ácido sulfúrico, ácido clorídrico ou ácido fosfórico. De preferência muito especifica o cloreto de sódio, sulfato de amônio e/ou o sulfato de sódio são usados como os sais solúveis em água.
[00153] Os sais podem ser adicionados antes, durante ou de pois da polimerização a polimerização de preferência sendo executada na presença de um sal solúvel em água.
[00154] Depois que a mistura de reação tenha sido preparada na etapa (A) é submetida a uma reação de polimerização de radical livre na etapa (C), isto é, a composição e monômeros compreendendo os monômeros radicalmente polimerizáveis é polimerizada na presença do dispersante polimérico, e por mio disso produzindo o polímero disperso na dispersão polimérica.
[00155] A pessoa versada na técnica conhece como polimerizar monômeros radicalmente em uma mistura de reação. A pessoa versada na técnica conhece principalmente como modificar a quantidade e o tipo do iniciador com a finalidade de modificar as propriedades do produto de polímero resultante, como por exemplo, o peso molecular médio do mesmo.
[00156] Tipicamente a reação de polimerização é executada na presença de um ou mais iniciadores de polimerização convencionais. Os radicais podem ser formados, como por exemplo, quando da he- mólise induzida termicamente ou fotoquimicamente das ligações simples ou das reações redox.
[00157] No que se segue, o termo "iniciador" deve compreender todos os compostos bem como as combinações de compostos que sejam capazes de gerar radicais através de indução térmica ou foto química e/ou através de reações redox.
[00158] O método, de acordo com a invenção, pode compreender a adição de um foto-iniciador à mistura de reação. Os foto-iniciadores de preferência são capazes da geração de radicais livres em um comprimento de onda entre 200 e 800 nm. Os exemplos adequados com relação aos foto-iniciadores incluem as alfa dicetonas, monocetais de alfa dicetonas ou ceto aldeídos, aciloínas e os éteres correspondentes das mesmas, halometil-S-triazinas substituídas com cromóforo, halo- metil-oxadiazolas substituídas com cromóforo, hidroperóxido de cume- no, éter de etil benzoína, 2,2-dimetil-2-fenil acetofeno, 1-hidroxi ciclo- hexil-1-fenil cetona (Irgacure - 184) e bis (2,4,6-trimetil benzoíl) fenil fosfina (Irgacure - 819). Os foto-iniciadores podem opcionalmente ser combinados com um sensibilizador foto químico. Os exemplos de sen- sibilizadores foto-químicos incluem as cetonas, corantes, porfirinas e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos.
[00159] De preferência, no método de acordo com a invenção nenhum foto-iniciador é adicionado à mistura de reação.
[00160] Os iniciadores radicais de preferência compreendes compostos orgânicos e inorgânicos que se decompõem dentro dos radicais tais como os peróxidos e compostos azo. Os compostos peroxo são, por exemplo, os hidro peróxidos, peróxidos de dialquila, peróxidos de diacil e per ésteres. Muitos compostos peroxo orgânicos também são solúveis em solventes e monômeros orgânicos e por esse motivo podem ser usados em solventes, polimerização, polimerização em volume e polimerização em suspensão. Os iniciadores inorgânicos são especialmente adequados em fase aquosa, suspensão ou emulsão.
[00161] O processo de iniciação pode ser acelerado através da adição de ácidos que sejam capazes de se desassociar em radicais, tais como o ácido sulfúrico ou o ácido nítrico. Outros catalisadores também podem ser usados para melhorar o desempenho do sistema de iniciação redox, tal como a hidroquinona.
[00162] Os sistemas de iniciação redox que são caracterizados através de períodos de indução bastante curtos e uma ativação de energia relativamente baixa compreendem um agente de oxidação e um agente de redução que regem um com o outro, formando um radical. Como os agentes de oxidação, principalmente os peróxidos orgânicos e inorgânicos são usados. Os agentes de redução adequados incluem íons de metal de valência baixa ou compostos isentos de metal que são fáceis de serem oxidados, como por exemplo, compostos que contenham enxofre. Outros sistemas de iniciador redox compreendem um composto de peroxo, íons de metal (como por exemplo, "Fe") e um outro agente de redução (como, por exemplo, sulfeto de hidrogênio), em que o Fe2+ reage com o composto peroxo formando Fe3+ que é por sua vez de novo reduzido através do agente de redução (como por exemplo, o sulfeto de hidrogênio).
[00163] Se o sistema de iniciação redox contém um íon de metal, o metal está presente de preferência como um íon de complexo oxidável no estado de oxidação mais baixo de um sistema redox. Os metais de preferência são os metais de transição a partir dos grupos V até VIII, I e II. Os sistemas de redox- metal de preferência incluem Cu+/ Cu2+, Cu/Cu+, Fe°/Fe2+, Fe2/Fe3+, Ru2/Ru3+, Ru3/Ru4+, Os270s3+, Vn/V(n+1)+, Cr2/Cr3+, Co/Co2+, Co2/Co3+, Ni°/Ni+, Ni/Ni2+, Ni2/Ni3+, Mn°/Mn2+, Mn2/Mn3+, Mn3/Mn4+ ou Zn/Zn2+.
[00164] Os sistemas de iniciação redox são usados principalmente em fase aquosa para polimerizações em solução, suspensão ou emulsão.
[00165] O sistema de iniciador redox da invenção pode consistir de mais do que um agente de oxidação e mais do que um agente de redução.
[00166] De preferência o sistema de iniciador redox da invenção é solúvel em água.
[00167] Os exemplos de agentes de oxidação adequados que são contidos no sistema de iniciador redox incluem os persulfatos tais como o persulfato de sódio, persulfato de potássio ou persulfato de amô- nio; peroxidifosfatos, peroxido de hidrogênio, hidro peróxido de t-butil, hidro peróxido de cumeno e sais céricos, cloritos, hipocloritos. De preferência, os agentes de oxidação têm um potencial redox a partir de 0,6 até 2,5 V, como por exemplo, persulfatos (2,1 V), peroxido de hidrogênio (1,14 V), cloritos (0,66 V), e hipo cloritos (0,89 V). Outros agentes de oxidação adequados incluem aqueles peróxidos orgânicos e peróxidos inorgânicos que estão descritos em conexão com o primeiro iniciador radical auxiliar mais abaixo, aqui, neste pedido de patente.
[00168] O persulfato (isto é, peroxodissulfato) forma radicais em temperaturas cima de 30°C e por esse motivo também pode ser usado sem o agente de redução adicional.
[00169] Os agentes de redução adequados que estão contidos no sistema de iniciador redox incluem o bissulfito de sódio, potássio e amônio, o sulfito de sódio, potássio e amônio; sulfitos de hidrogênio, tiossulfatos; aminas, ácidos e os seus sais, tais como o ácido ascórbi- co e o ácido eritórbico. De preferência, o agente de redução tem um potencial redox de a partir de -2 até 0,3 V, como por exemplo, sulfitos (-1,12 V), sulfitos de hidrogênio (-0,08 V), tiossulfatos (-0,017 V), ácido ascórbico (0,127 V), ácido eritórbico (0,127 V) e os sais dos mesmos (0,127 V).
[00170] Os sistemas adequados de iniciador redox incluem, porém não estão limitados a uma combinação de persulfato (como por exemplo, sais de persulfato de sódio, potássio e amônio) e um agente de redução (como por exemplo, sais de metassulfito de hidrogênio de sódio, potássio e amônio, sulfito e bissulfito de hidrogênio), como por exemplo, uma combinação de persulfato de sódio e de bissulfato de sódio, uma combinação de persulfato de sódio e de ácido ascórbico; uma combinação de um peroxido orgânico e uma amina terciária, como por exemplo, uma combinação de um peroxido de benzoíl e dimeti- lanilina, uma combinação de hidro peróxido de cumeno e anilinas, e uma combinação de um peroxido orgânico e um metal de transição, como por exemplo, uma combinação de hidro peróxido de cumeno e naftato de cobalto, ou uma combinação de hidro peróxido de cumeno e de sulfato (II) de ferro. Outros exemplos incluem uma combinação de hidro peróxido de cumeno e metabissulfito de sódio; uma combinação de peroxido de hidrogênio e ácido ascórbico; uma combinação de per- sulfato de amônio e de sulfato férrico.
[00171] Em uma modalidade de preferência, a quantidade relativa em peso do agente de oxidação está na faixa de a partir de 0,0001 até 0,1% em peso, de mais preferência 0,0003 até 0,05% em peso, ainda de mais preferência 0,0004 até 0,01% em peso, ainda de mais preferência 0,0006 até 0,008% em peso, de maior preferência 0,0008 até 0,005% em peso, e especificamente 0,001 até 0,003% em peso, com relação ao peso total da mistura de reação. Em outra modalidade de preferência, a quantidade relativa em peso do agente de oxidação está na faixa a partir de 0,0001 até 0,1% em peso, de mais preferência de 0,0005 até 0,08% em peso, ainda de mais preferência de 0,001 até 0,05% em peso, ainda de mais preferência de 0,002 até 0,01% em peso de maior preferência de 0,003 até 0,008% em peso e especificamente de 0,004 até 0,006% em peso, com relação ao peso total da mistura de reação.
[00172] Em uma modalidade de preferência, a quantidade do agente de oxidação está na faixa a partir de 0,0001 até 1% em peso, de mais preferência 0,0005 até 0,1% em peso, ainda de mais preferência 0,0008 até 0,010% em peso, ainda de mais preferência 0,0030 até 0,050% em peso, de maior preferência 0,0050 até 0,020% em peso, e especificamente 0,0070 até 0,013% em peso, em relação ao peso total da composição de monômeros. Em outra modalidade de preferência, a quantidade do agente de oxidação está na faixa a partir de 0,0001 até 1% em peso, de mais preferência 0,0005 até 0,5% em peso, ainda de mais preferência 0,001 até 0,1% em peso, ainda de mais preferência 0,005 até 0,08% em peso, de maior preferência 0,008 até 0,05% em peso, e especificamente 0,010 até 0,035% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros.
[00173] Em uma modalidade de preferência, a quantidade molar do agente de oxidação está na faixa a partir de 0,001 até 1 ppm, de mais preferência 0,005 até 0,5 ppm, ainda de mais preferência 0,008 até 0,1 ppm, ainda de mais preferência 0,015 até 0,07 ppm, de maior preferência 0,022 até 0,06 ppm, e especificamente 0,030 até 0,05 ppm com relação a quantidade molar dos monômeros polimerizáveis radicalmente. Em outra modalidade de preferência, a quantidade molar do agente de oxidação está na faixa a partir de 0,001 até 1 ppm, de mais preferência 0,005 até 0,8 ppm, ainda de mais preferência 0,010 até 0,50 ppm, ainda de mais preferência 0,05 até 0,30 ppm, de maior preferência 0,07 até 0,20 ppm, e especificamente 0,08 até 0,15 ppm com relação à quantidade dos monômeros polimerizáveis radicalmente.
[00174] Em uma modalidade de preferência, a quantidade relativa em peso do agente de redução está na faixa a partir de 0,0001 até 1% em peso, de mais preferência 0,0005 até 0,1% em peso, ainda de mais preferência 0,0008 até 0,01% em peso, ainda de mais preferência 0,0010 até 0,008% em peso, de maior preferência 0,0015 até 0,007% em peso, e especificamente 0,0020 até 0,006% em peso, com relação ao peso total da mistura de reação. Em outra modalidade de preferência, a quantidade em peso relativo do agente de redução está na faixa a partir de 0,00001 até 0,01% em peso, de mais preferência 0,00005 até 0,001% em peso, ainda de mais preferência 0,0001 até 0,0007% em peso, ainda de mais preferência 0,0003 até 0,0004% em peso, de maior preferência 0,0004 até 0,0003% em peso, e especificamente 0,0005 até 0,00015% em peso, com relação ao peso total da mistura de reação.
[00175] Em uma modalidade de preferência, a quantidade do agente de redução está na faixa a partir de 0,001 até 1% em peso, de mais preferência 0,005 até 0,5% em peso, ainda de mais preferência 0,008 até 0,1% em peso, ainda de mais preferência 0,010 até 0,07% em peso, de maior preferência 0,012 até 0,04% em peso, e especificamente 0,015 até 0,035% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros. Em outra modalidade de preferência, a quantidade do agente de redução está na faixa a partir de 0,0001 até 0,1% em peso, de mais preferência 0,0003 até 0,05% em peso, ainda de mais preferência 0,0005 até 0,01% em peso, ainda de mais preferência 0,0010 até 0,009% em peso, de maior preferência 0,0015 até 0,008% em peso, e especificamente 0,0020 até 0,007% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros.
[00176] Em uma modalidade de preferência a quantidade molar do agente de redução está na faixa a partir de 0,0001 até 1 ppm, de mais preferência 0,0005 até 0,5 ppm, ainda de mais preferência 0,001 até 0,1 ppm, ainda de mais preferência 0,005 até 0,07 ppm, de maior preferência 0,010 até 0,05 ppm, e especificamente 0,020 até 0,04 ppm, com relação a quantidade molar dos monômeros polimerizáveis radicalmente. Em outra modalidade de preferência, a quantidade molar do agente de redução está na faixa a partir de 0,0001 até 10 ppm, de mais preferência 0,001 até 1 ppm, ainda de mais preferência 0,005 até 0,50 ppm, ainda de mais preferência 0,01 até 0,30 ppm, de maior preferência 0,05 até 0,20 ppm, e especificamente 0,08 até 0,15 ppm com relação a quantidade molar dos monômeros polimerizáveis radicalmente.
[00177] Em uma modalidade de preferência a quantidade do agente de redução é ajustada para o controle do peso molecular médio pon- deral Mw do polímero que é obtido na etapa C.
[00178] Em uma modalidade de preferência, as quantidades molares do agente de oxidação e do agente de redução na relação de um com o outro estão na faixa a partir de 10:1 até 1:10, de mais preferência de 8;1 até 1:5, ainda de mais preferência de 6:1 até 1:3, ainda de mais preferência de 3:1 até 1:5 e especificamente de 2:1 até 1:2.
[00179] Em uma modalidade de preferência, o sistema de iniciador redox não contém nenhum metal de transição.
[00180] De preferência, o sistema de iniciador redox que é adicionado na etapa (C) compreende um persulfato e/ou um bissulfato.
[00181] Em uma modalidade de preferência especifica do método de acordo com a invenção, o sistema iniciador redox que é adicionado na etapa (C) compreende uma combinação de persulfato de sódio e de bissulfato de sódio.
[00182] Além do sistema de iniciador redox, um primeiro iniciador de radical auxiliar que é diferente a partir do sistema de iniciador redox é adicionado na etapa (C) do método de acordo com a invenção.
[00183] Para a finalidade da especificação, a frase "iniciador de radical auxiliar deve se referir a qualquer composto bem como a combinações de compostos que sejam capazes da geração de radicais através de indução térmica e/ou foto química e/ou através de reações redox e que são adicionados à mistura de reação além do sistema de iniciador redox. Por esse motivo, o sistema de iniciador redox, o primeiro iniciador de radical auxiliar e o segundo iniciador de radical auxiliar podem ser referidos de forma alternativa como "iniciador 1", "iniciador 2", e "iniciador 3" respectivamente.
[00184] De preferência, o primeiro iniciador de radical auxiliar é solúvel em água.
[00185] O primeiro iniciador de radical auxiliar forma radicais através da indução térmica, de preferência em temperaturas acima de 20°C, de mais preferência acima de 25°C, ainda de mais preferência acima de 30°C, ainda e mais preferência acima de 35°C, de maior preferência acima de 40°C e especificamente acima de 45°C.
[00186] O primeiro iniciador de radical auxiliar é selecionado, de preferência, a partir de compostos nitrogenados, de, de preferência, selecionado de compostos de nitrogênio, mais preferencialmente compostos azo. Os compostos azo adequados são aqueles nos quais o grupo azo é substituído de preferência por átomos de carbono terciário que de preferência contém grupos alquila e/ou grupos nitrila ou éster.
[00187] Os exemplos adequados para o primeiro iniciador de radical auxiliar incluem:
[00188](i) compostos azo solúveis em água e insolúveis em água, tais como 2,2'-azobis(2- amidinopropano) dicloridrato (Vazo 56 ou V-50), 2,2'-azobis(4-meatéxi-2,4-dimetilvaleronitrilo) (Vazo 33), 2,2'-azobis(2,4- dimetilvaleronitrilo) (Vazo 52), 2,2'- azobis(isobutironitrilo) (Vazo 64), 2,2'-azobis-2-metilbutironitrilo (Vazo 67), 1,1 - azobis(l -ciclohexanecar- bonitrila) (Vazo 88), 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-il) propano] dicloridra- to (VA-044), 2,2'-azobis(2-ciclopropilpropionitrilo) e 2,2'- azobis(metili- sobutirato) (V-601), 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-il)propano] (VA-61), 2,2'-azobis{2-[1 -(2-hidroxaindail)-2-imidazolin-2-il]propano} dicloridrato (V-60), e 2,2'-azobis[2-metil-N-(2-hidroxaindail) propionamida] (VA- 086) (que podem ser obtidos da DuPont ou Wako Pure Chemical Industries Ltd,); 2,2'-azobis(metil isobutirato), 4,4'-azobis-(4-ácido penta- nóico), dimetil 2,2'-azobisisobutirato, 2,2'- azobis(isobutiramida) diídra- to, 2-fenilazo-2,4-dimetil-4-metoxivaleronitrilo, 2- (carbamoilazo)isobu- tironitrilo, 2,2'-azobis(2,4,4-trimetilpentano), 2,2'-azobis(2- metilpropa- no), 2,2'-azobis(N,N'-dimetileneisobutiramidina) na forma de base livre ou de cloridrato, 2,2'-azobis{2-metil-N-[1 ,1 -bis(hidroximetil)etil] propi- onamida}, e 2,2'-azobis{2-metil-N-[1 ,1 -bis(hidroximetil)-2-hidroxain- dail]propionamida; e
[00189] (ii) peróxidos orgânicos solúveis em água e insolúveis em água, tais como t-butil hidroperóxido, di- t-butil peróxido, t-butilperoxi pivalato, t-butil peroxi isopropil carbonato, benzoil peróxido, dibenzoil peróxido, 2,4-diclorobenzoil peróxido, benzoil hidroperóxido, 2,5-dime- tilhexina-2,5-di-t-butil peróxido, 2,5-dimetilhexano-2,5-di-t-butil peróxi- do, di-terc-amil peróxido, dicumil peróxido, cumeno hidroperóxido, iso- propilbenzeno peróxido, acetil peróxido, diacetil peróxido, t-butil pera- cetato, isopropil peroxicarbonato, diisopropil peroxidicarbonato, lauroil peróxido, dilauril peróxido, decanoil peróxido, diisononanoil peróxido, didecanoil peróxido, dioctanoil peróxido, dicetil peroxi dicarbonato, di(4-t-butilciclohexil)peroxi dicarbonato (Perkadox 16S disponível da Akzo Nobel), di(2-etilhexil)peroxi dicarbonato, t-butilperoxi pivalato (Lupersol 1 1 disponível da Elf Atochem), t-butilperoxi-2-etilhexanoate (Trigonox 21 - C50 disponivel da Akzo Nobel), acetil ciclohexano sulfo- nil peróxido, t-amil perneo decanoato, t-butil perneo decanoate, t-butil perpivalato, t-amil perpivalato, bis(2,4-diclorobenzoil)peróxido, bis-(4- clorobenzoil)-peróxido, bis(2- metilbenzoil)peróxido, peróxido do ,ácido di-succínico t-butil perisobutirato, t-butil permaleinato, 1,1-bis(t-butil- peroxi)3,5,5-trimetilciclohexano, 1,1-bis(t-butilperoxi) ciclohexano, t- butil perisononaoato, 2,5-dimetilhexane 2,5-dibenzoato, t-amil perben- zoato, t-butil perbenzoato, 2,2-bis(t-butilperoxi)butane, 2,2 bis(t- butil- peroxi)propano, 3-t-butilperoxi 3-fenilftalida, a,a'-bis(t-butilperoxi iso- propil)benzeno, 3,5-bis(t-butilperoxi)3,5-dimetil-1,2-dioxolano, 3,3,6,6, 9,9- hexametil 1,2,4,5-tetraoxa ciclononano, p-mentano hidroperóxido, pinano hidroperóxido, e diisopropil benzeno mono-a-hidroperóxido;
[00190] (iii) peróxidos inorgânicos tais como o peroxido de hidrogênio, peroxido de sódio, peroxido de potássio, persulfato potássio e per- sulfato de amônio.
[00191] De preferência, o primeiro iniciador de radical auxiliar é selecionado a partir do grupo que consiste de dicloridrato de 2,2'-azobis (2-amidinopropano) (Vazo 56 ou V-50), dicloridrato de 2,2'-azobis[2-(2- imidazolin-2-il) propano] (VA-044), dicloridrato de 2,2'-azobis(2-ciclo- propilpropionitrilo), 2,2'-azobis{2-[1-(2-hidroxaindail)-2-imidazolin-2-il] propano} (V-60), 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-il)propano] (VA-61) e o 2,2'-azobis[2-metil-N-(2-hidroxoindail) propionamida] (VA-86).
[00192] Em uma modalidade de preferência, o primeiro iniciador de radical auxiliar é o dicloridrato de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) (Vazo 56 ou V-50).
[00193] Em uma modalidade de preferência, a quantidade em peso relativo do primeiro iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,0001 até 1% em peso, de mais preferência de 0,0005 até 0,1% em peso, ainda de mais preferência de 0,0008 até 0,01% em peso, ainda de mais preferência de 0,0010 até 0,008 em peso, de maior preferên- cia de 0,0015 até 0,007% em peso, e especificamente de 0,0020% em peso até 0,006% em peso, com relação ao peso total da mistura de reação. Em outra modalidade de preferência, a quantidade em peso relativo do primeiro iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,0001 até 1% em peso, de mais preferência de 0,0005 até 0,1% em peso, ainda de mais preferência de 0,001 até 0,08% em peso, ainda de mais preferência de 0,005 até 0,06% em peso, de maior preferência de 0,0008 até 0,04% em pero, e especificamente de 0,010 até 0,02% em peso, com relação ao peso total da mistura de reação.
[00194] Em uma modalidade de preferência, a quantidade do primeiro iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,001 até 1% em peso, de mais preferência 0,005 até 0,5% em peso, ainda de mais preferência 0,008 até 0,1% em peso, ainda de mais preferência 0,010 até 0,07% em peso, de maior preferência 0,012 até 0,04% em peso e especificamente 0,015 até 0,035% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros. Em outra modalidade de preferência, a quantidade do primeiro iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,001 até 1% em peso, de mais preferência de 0,005 até 0,8% em peso, ainda de mais preferência de 0,010 até 0,6% em peso, ainda de mais preferência 0,030 até 0,4% em peso, de maior preferência 0,040 até 0,2% em peso e especificamente 0,050 até 0,01% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros.
[00195] Em uma modalidade de preferência, a quantidade molar do primeiro iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,01 até 10 ppm, de mais preferência 0,05 até 5 ppm, ainda de mais preferência 0,10 até 1 ppm, ainda de mais preferência 0,15 até 0,7 ppm, de maior preferência 0,18 até 0,5 ppm, e especificamente 0,20 até 0,4 ppm com relação a quantidade molar dos monômeros polimerizáveis radicalmente. Em outra modalidade de preferência, a quantidade molar do primeiro iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,001 até 1 ppm, de mais preferência 0,005 até 0,8 ppm, ainda de mais preferência 0,010 até 0,50 ppm, ainda de mais preferência 0,015 até 0,30 ppm, de maior preferência 0,018 até 0,20 ppm, e especificamente 0,02 até 0,15 ppm, com relação a quantidade molar dos monômeros poli- merizáveis radicalmente.
[00196] Além do sistema iniciador redox e do primeiro iniciado de radical auxiliar, um segundo iniciador de radical auxiliar é adicionado na etapa (C) do método de acordo com a invenção.
[00197] Em uma modalidade de preferência, o segundo iniciador de radical auxiliar é capaz da formação de radicais através da decomposição térmica bem como através de reações redox. Com relação aos exemplos possíveis do segundo iniciador de radical auxiliar, também é feita referência ao sistema de iniciador redox e ao primeiro iniciador de radical auxiliar que estão descritos nas secções acima aqui, neste pedido de patente.
[00198] Em uma modalidade de preferência, o segundo iniciador de radical auxiliar é idêntico ao agente de oxidação que está compreendido no sistema de iniciador redox. Em outra modalidade de preferência, o segundo iniciador de radical auxiliar é idêntico ao primeiro iniciador de radical auxiliar. Em uma modalidade de preferência especifica, o segundo iniciador de radical auxiliar não é nem idêntico ao agente de oxidação que está compreendido no sistema de iniciador redox, nem ao primeiro iniciador de radical auxiliar.
[00199] O segundo iniciador de radical auxiliar é de preferência um agente de oxidação, como por exemplo, um hidroperóxido, um peróxi- do ou um persulfato. Os exemplos adequados incluem o hidroperóxido de t-butila, peróxido de benzoíla, peróxido de dilaurila, cumohidro pe- róxido, peróxido de di-t-butila, peróxido de hidrogênio, peróxido de t- butila e peróxido de acetila.
[00200] De preferência, o segundo iniciador de radical auxiliar é um peróxido orgânico, de mais preferência um hidroperóxido e de maior preferência um hidroperóxido de t-butila.
[00201] Em uma modalidade de preferência, a quantidade em peso relativo do segundo iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,01 até 10 ppm, de mais preferência 0,05 até 5 ppm, ainda de mais preferência 0,08 até 1 ppm, ainda de mais preferência 0,11 até 0,5 ppm, de maior preferência 0,13 até 0,35 ppm, e especificamente 0,15 até 0,25 ppm com relação ao peso total da mistura de reação. Em outra modalidade de preferência, a quantidade em peso relativo do segundo iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,01 até 10 ppm, de mais preferência 0,1 até 7 ppm, ainda de mais preferência 0,3 até 5 ppm, ainda de mais preferência 0,5 até 3 ppm, de maior preferência 0,6 até 1 ppm, e especificamente 0,65 até 0,85 ppm com relação ao peso total da mistura de reação.
[00202] Em uma modalidade de preferência, a quantidade do segundo iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,01 até 10ppm, de mais preferência 0,05 até 8 ppm, ainda de mais preferência 0,1 até 6 ppm, ainda de mais preferência 0,5 até 4 ppm, de maior preferência 0,7 até 2 ppm, e especificamente 0,9 até 1,3 ppm, com relação ao peso da composição de monômeros. Em outra modalidade de preferência, a quantidade do segundo iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,01 até 10 ppm, de mais preferência 1 até 8 ppm, ainda de mais preferência 2 até 7 ppm, ainda de mais preferência 2,5 até 6 ppm, de maior preferência 3 até 5 ppm, e especificamente 3,5 até 4,1 ppm, com relação ao peso da composição de monômeros.
[00203] Em uma modalidade de preferência, a quantidade molar do segundo iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,01 até 10 ppm, de mais preferência 0,05 até 5 ppm, ainda de mais preferência 0,10 até 1 ppm, ainda de mais preferência 0,15 até 0,5 ppm, de maior preferência 0,18 até 0,4 ppm, e especificamente 0,20 até 0,3ppm, com relação a quantidade molar dos monômeros radicalmente polimerizáveis. Em outra modalidade de preferência, a quantidade molar do segundo iniciador de radical auxiliar está na faixa a partir de 0,01 até 10 ppm, de mais preferência 0,1 até 7 ppm, ainda de mais preferência 0,50 até 4 ppm, ainda de mais preferência 0,60 até 2 ppm, de maior preferência 0,70 até 1 ppm, e especificamente 0,75 até 0,8 ppm, com relação a quantidade molar dos monômeros radicalmente polimerizáveis.
[00204] No método de acordo com a invenção, uma combinação de pelo menos um sistema de iniciador redox e pelo menos um iniciador de radical auxiliar é empregada.
[00205] De preferência, no método de acordo com a invenção, uma combinação que consiste de um sistema de iniciador redox, um primeiro iniciador de radical auxilia e um segundo iniciador de radical auxiliar são adicionados à mistura de reação.
[00206] Em uma modalidade de preferência do método da invenção o sistema de iniciador redox compreende um persulfato e/ou um bis- sulfato e/ou o primeiro iniciador de radical auxiliar é um composto azo e/ou o segundo iniciador de radical auxiliar é um peróxido orgânico.
[00207] Em uma modalidade de preferência específica do método da invenção, o sistema de iniciador redox compreende persulfato de sódio e bissulfito de sódio, o primeiro iniciador de radical auxiliar é o dicloridrato de 2,2’-azobis(2-amidionopropano) e o segundo iniciador de radical auxiliar é o hidro peróxido de 1-butila.
[00208] Em uma modalidade de preferência do método de acordo com a invenção, a quantidade total do iniciador que compreende o sistema de iniciador redox, o primeiro iniciador de radical auxiliar e o segundo iniciador de radical auxiliar, está na faixa a partir de 0,0001 até 1% em peso, de mais preferência 0,0005 até 0,5% em peso, ainda de mais preferência 0,001 até 0,09% em peso, ainda de mais preferência 0,003 até 0,05% em peso, ou 0,005 até 0,05% em peso, de maior preferência 0,004 até 0,03% em peso, ou 0,010 até 0,035% em peso, e especificamente 0,005 até 0,01% em peso, ou 0,015 até 0,025% em peso, com relação ao peso total da mistura de reação.
[00209] Em uma modalidade de preferência do método de acordo com a invenção, a quantidade total de iniciador que compreende o sistema de iniciador redox, o primeiro iniciador de radical auxiliar e o segundo iniciador de radical auxiliar, está na faixa a partir de 0,001 até 10% em peso, de mais preferência 0,003 até 1,0% em peso, ainda de mais preferência 0,005 até 0,5% em peso, ainda de mais preferência 0,007 até 0,1% em peso, de maior preferência 0,009 até 0,07% em peso, e especificamente 0,01 até 0,05% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros. Em outra modalidade de preferência do método de acordo com a invenção, a quantidade total de iniciador que compreende o sistema de iniciador redox, o primeiro iniciador de radical auxiliar e o segundo iniciador de radical auxiliar, está na faixa a partir de 0,001 até 1 0% em peso, de mais preferência 0,01 até 1,0% em peso, ainda de mais preferência 0,03 até 0,8% em peso, ainda de mais preferência 0,05 até 0,4% em peso, de maior preferência 0,08 até 0,25% em peso, e especificamente 0,10 até 0,15% em peso, com relação ao peso da composição de monômeros.
[00210] No método de acordo com a invenção, outros iniciadores de polimerização podem ser adicionados à mistura de reação além do sistema de iniciador redox, do primeiro iniciador de radical auxiliar e o segundo iniciador de radical auxiliar.
[00211] As modalidades de preferência A1 até A26 -em relação do peso relativo do conteúdo do agente de oxidação com relação ao conteúdo em peso do primeiro iniciador de radical auxiliar estão resumidos nas tabelas abaixo aqui, neste pedido de patente:
[00212] As modalidades de preferência B1 até B26 -em relação do peso relativo do conteúdo do agente de redução com relação ao conteúdo em peso do primeiro iniciador de radical auxiliar estão resumidos nas tabelas abaixo, neste pedido de patente:
[00213] As modalidades de preferência C1 até C39 -em relação do peso relativo do conteúdo do agente de redução com relação ao con- teúdo em peso do segundo iniciador de radical auxiliar estão resumidos nas tabelas abaixo aqui, neste pedido de patente:
[00214]Asmodalidades depreferênciaespecíficaincluem: A11B16C16,A12B16C16,A13B16C16,A14B16C16,A15B16C16,A16B16C16, A17B16C16,A18B16C16,A19B16C16,A7B20C23,A8B20C23,A9B20C23, A10B20C23,A11B20C23,A12B20C23,A13B20C23,A14B20C23,A15B20C23, A16B20C23,A17B20C23,A18B20C23,A19B20C23,A16B11C16,A16B12C16, A16B13C16,A16B14C16,A16B15C16,A16B16C16,A16B17C16,A16B18C16, A16B19C16,A16B20C16,A16B21C16,A16B22C16,A16B23C16,A10B11C23, A10B12C23,A10B13C23,A10B14C23,A10B15C23,A10B16C23,A10B17C23, A10B18C23,A10B19C23,A10B20C23,A10B21C23,A10B22C23,A10B23C23, A16B16C15,A16B16C16,A16B16C17,A16B16C18,A16B16C19,A16B16C20, A16B16C21,A16B16C22,A16B16C23,A16B16C24,A16B16C25,A16B16C26, A16B16C27,A10B20C15,A10B20C16,A10B20C17,A10B20C18,A10B20C19, A10B20C20,A10B20C21,A10B20C22,A10B20C23,A10B20C24,A10B20C25, A10B20C26 e A10B20C27.
[00215] Em outra modalidade de preferência especifica, os conteúdos em peso relativo do agente de oxidação, agente de redução, primeiro iniciador de radical auxiliar e segundo iniciador de radical auxiliar são 35,7 até 35,5 até 100 até 0,75, com relação ao conteúdo em peso do primeiro iniciador de radical auxiliar.
[00216] Em ainda outra modalidade de preferência especifica, os conteúdos em peso relativo do agente de oxidação, agente de redução, primeiro iniciador de radical auxiliar e segundo iniciador de radical auxiliar são 50,00 até 25,00 até 100 até 0,53, com relação ao conteúdo em peso do primeiro iniciador de radical auxiliar.
[00217] Em também outra modalidade de preferência especifica, os conteúdos em peso relativo do agente de oxidação, agente de redução, primeiro iniciador de radical auxiliar e segundo iniciador de radical auxiliar são 33,3 até 26,67 até 100 até 0,47, com relação ao conteúdo em peso do primeiro iniciador de radical auxiliar.
[00218] De preferência, os iniciadores são dissolvidos no solvente da mistura de reação e são adicionados à mistura de reação em solução.
[00219] Os iniciadores podem ser adicionados completamente ou também somente em parte no início da polimerização, com a adição em seguida da quantidade residual durante todo o decorrer da polimeriza- ção, com a condição de que pelo menos uma parte do sistema de iniciador redox e pelo menos uma parte do um ou mais iniciadores de radical auxiliares seja adicionada à mistura de reação antes que 90% em mol dos monômeros polimerizáveis de forma radical, que estavam originalmente contidos na composição de monômeros, seja polimerizada.
[00220] O sistema de iniciador redox e um ou mais iniciadores de radical auxiliares podem ser adicionados à mistura de reação em sequência ou simultaneamente.
[00221] Na etapa (C), os monômeros polimerizáveis radicalmente são polimerizados através da adição à mistura de reação em sequência ou simultaneamente.
[00222] (iii) uma quantidade predeterminada de um sistema de iniciador redox que compreenda um agente de oxidação e um agente de redução;
[00223](iv)uma quantidade predeterminada de um primeiro ini ciador de radical auxiliar; e
[00224](v)uma quantidade predeterminada de um segundo iniciador de radical auxiliar;
[00225] com a condição de que pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do sistema de iniciador redox, pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do um primeiro iniciador de radical auxiliar; e pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do segundo iniciador de radical auxiliar sejam adicionadas á mistura de reação antes de que 90% em mol dos monôme- ros polimerizáveis radicalmente, que estavam originalmente contidos na composição de monômeros, seja polimerizada.
[00226] De preferência, a "quantidade predeterminada" do sistema de iniciador redox, do primeiro iniciador de radical auxiliar e do segundo iniciador de radical auxiliar, respectivamente, é a quantidade total do referido sistema iniciador redox, do primeiro iniciador de radical auxiliar e do segundo iniciador de radical auxiliar, que é empregada no método de acordo com a invenção.
[00227] De preferência, uma "parte da quantidade predeterminada" do sistema de iniciador redox, do primeiro iniciador de radical auxiliar e do segundo iniciador de radical auxiliar, respectivamente, é de pelo menos 10% em peso, de preferência pelo menos 50% em peso, ainda de mais preferência de pelo menos 70% em peso, também de mais preferência de pelo menos 80% em peso, de maior preferência de pelo menos 90% em peso, e especificamente de pelo menos 99% em peso da quantidade predeterminada do referido sistema iniciador redox, do referido primeiro iniciador de radical auxiliar e do referido segundo iniciador de radical auxiliar, respectivamente.
[00228] Pelo menos uma parte da quantidade predeterminada do sistema de iniciador redox, pelo menos uma parte da quantidade predeterminada do primeiro iniciador de radical auxiliar, e pelo menos uma parte da quantidade do segundo iniciador de radical auxiliar é adicionada á mistura de reação antes de que 90% em mol, de preferência antes de que 95% em mol, de mais preferência antes de que 97% em mol, de maior preferência antes de que 99% em mol e especificamente antes de que 99,999% em mol dos monômeros radicalmente polimerizáveis, que estavam contidos originalmente na composição de monômeros seja polimerizada.
[00229] Em uma modalidade de preferência, a etapa (C) compreende as sub etapas: Em uma modalidade de preferência, a etapa (C) compreende as sub etapas de:
[00230](C1) adicionar a pelo menos parte da quantidade prede- terminada do sistema iniciador redox a mistura de reação;
[00231](C2) adicionar a pelo menos parte da quantidade prede terminada do primeiro iniciador de radical auxiliar a mistura de reação; e
[00232](C3) adicionar a pelo menos parte da quantidade prede terminada do segundo iniciador de radical auxiliar á mistura de reação;
[00233] em que a sub etapa (C2) é executada depois da sub etapa (C1), e em que a sub etapa (C3) é executada depois da sub etapa (C2).
[00234] De preferência, na sub etapa (C1), o agente de oxidação, é adicionado antes do agente de redução.
[00235] Quando a etapa (C) é executada como um processo de po- limerização contínuo, como por exemplo, em uma correia transportadora em movimento, a mistura de reação compreende uma pluralidade de seções que são diferentes umas das outras na progressão da reação de polimerização. O grau de polimerização nas seções no início da correia transportadora é comparativamente baixo, enquanto que o grau de polimerização nas seções no final da correia transportadora são comparativamente altas. Dessa forma, em uma polimerização contínua, as condições definidas para a "mistura de reação" se aplicam a cada uma e a todas das referidas seções.
[00236] No final da polimerização, de preferência um sistema de iniciador redox ou um iniciador de radical é adicionado com a finalidade de reduzir o conteúdo de residual de monômeros.
[00237] O sistema de iniciador redox ou o radical de iniciação, que é adicionado com a finalidade da redução do conteúdo residual de monômeros, pode ser idêntico a ou diferente a partir do sistema de iniciador redox e/ou o primeiro iniciador de radical auxiliar e/ou do se-gundo iniciador de radical auxiliar da etapa (C).
[00238] Em uma modalidade de preferência, o sistema de iniciador redox ou o iniciador de radical, que é adicionado com a finalidade de reduzir o conteúdo de monômeros residuais, é um sistema de iniciador redox que é de preferência idêntico ao sistema de iniciador redox da etapa (C).
[00239] Em uma modalidade de preferência, o sistema de iniciador redox ou o iniciador de radical, que é adicionado com a finalidade de reduzir o conteúdo de monômeros residuais, é um iniciador de radical que é de preferência idêntico ao primeiro iniciador de radical auxiliar e/ou ao segundo iniciador de radical auxiliar da etapa (C).
[00240] Em uma modalidade de preferência específica, o sistema de iniciador redox ou o iniciador de radical, que é adicionado com a finalidade de reduzir o conteúdo de monômeros residuais, é um iniciador de radical que é de preferência idêntico ao primeiro iniciador de radical auxiliar da etapa (C).
[00241] De preferência, a quantidade do sistema de iniciador redox ou do iniciador de radical, que é adicionado com a finalidade de reduzir o conteúdo de monômeros residuais, é a partir de 0,001 até 1% em peso, de mais preferência de 0,003 até 0,7% em peso, ainda de mais preferência de 0,005 até 0,4% em peso, também de mais preferência de 0,007 até 0,1% em peso, de maior preferência de 0,009 até 0,08% em peso, e especificamente de 0,01 até 0,07% em peso, com relação ao peso total da dispersão de polímero. De preferência, a quantidade do sistema de iniciador redox ou de iniciador de radical, que é adicionado com a finalidade de reduzir o conteúdo de monômeros residuais, é a partir de 0,01 até 2% em peso, de mais preferência de 0,03 até 2,6% em peso, ainda de mais preferência de 0,05 até 1,5% em peso, mesmo de mais preferência de 0,07 até 1,0% em peso, de maior preferência de 0,09 até 0,7% em peso, e de modo específico de 0,10 até 0,5% em peso, com relação a quantidade total da composição de mo- nômeros. De preferência, a quantidade do sistema de iniciador redox ou de iniciador de radical, que é adicionado com a finalidade de reduzir o conteúdo de monômeros residuais, é a partir de M0-7 até M0-2 % em mol, de mais preferência de 8^10-7 até 5^10-3 % em mol, ainda de mais preferência de 2^10-6 até M0-3 % em mol de maior preferência de 8^10-6 até 5^10-4 % em mol e especificamente de 2^10-5 até 1.5^10-4 % em mol.
[00242] Em outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, a composição de monômeros e/ou o dispersante poliméri- co são adicionados dentro do frasco de reação durante a polimeriza- ção. Em geral, um a parte, como por exemplo, de 10 a 20% dos mo- nômeros polimerizáveis radicalmente e do dispersante de polímero são inicialmente introduzidos. Em seguida a iniciação da polimeriza- ção, a adição acima mencionada é efetuada, opcionalmente acompanhada por uma outra adição do iniciador de polimerização.
[00243] Além disso, também é possível a remoção do solvente durante a polimerização e opcionalmente a adição de mais dispersante polimérico.
[00244] Em uma modalidade de preferência do método de acordo com a invenção, dispersante polimérico adicional é adicionado à dispersão de polímeros depois da etapa (C), ou depois das etapas (D), (E) ou (F) adicionais. O referido dispersante polimérico pode ser idêntico a ou diferente do dispersante polimérico da etapa (A).
[00245] Em uma modalidade de preferência do método de acordo com a invenção, o dispersante polimérico adicional pode ser idêntico ao dispersante polimérico da etapa (A).
[00246] Em uma modalidade de preferência do método de acordo com a invenção, uma quantidade predeterminada do dispersante poli- mérico é adicionada na etapa (A), enquanto que o restante da referida quantidade predeterminada do dispersante polimérico é adicionada depois da etapa (C) ou depois das etapas opcionais (D), (E) ou (F).
[00247] Em uma modalidade de preferência do método de acordo com a invenção, mais dispersante polimérico é adicionado à dispersão de polímero depois da etapa (D).
[00248] De preferência, a quantidade do dispersante polimérico adicional é a partir de 0,1 até 20% em peso, de mais preferência de 0,5 até 16% em peso, ainda de mais preferência de 0,7 até 13% em peso, também de mais preferência de 1,0 até 10% em peso, de maior preferência de1,3 até 7% empeso, e especificamente de 1,5 até5%em peso comrelação ao pesototal da dispersão polimérica.
[00249]De preferência,a quantidade do dispersante poliméricoadi-cional é apartir de 1 até50% em peso, de mais preferênciade3 a 40% em peso, ainda e mais preferência de 5 até 30% em peso, também de mais preferência de 6 até 25% em peso, de maior preferência de 7 até 20% em peso, e especificamente de 8 até 25% em peso, com relação a quantidade total da composição de monômeros. De preferência, a quantidade do dispersante polimérico adicional é a partir de 0,0001 até 0,1% em mol, de mais preferência de 0,0003 até 0,08% em mol, ainda e mais preferência de 0,0005 até 0,04% em mol, também de mais preferência de 0,0006 até 0,01 moles por cento, de maior preferência de 0,0007 até 0,009% em mol e de modo especifico de 0,0008 até 0,008% em mol, com relação à quantidade total da composição de monômeros.
[00250] De preferência, a quantidade do dispersante polimérico adicional é a partir de 1 até 25% em peso, de mais preferência de 3 a 22% em peso, ainda e mais preferência de 5 até 20% em peso, também de mais preferência de 7 até 18% em peso, de maior preferência de 9 até 17% em peso, e especificamente de 10 até 16% em peso, com relação ao peso do dispersante polimérico na etapa (A).
[00251] A temperatura de polimerização é em geral de 0 a 120°C, de preferência de 25 até 90°C. A temperatura de polimerização pode ser selecionada com base na cinética da decomposição do iniciador usado.
[00252] A temperatura da mistura de reação antes da etapa (C) tem um potencial significativo de afetar a distribuição de peso molecular do polímero. Por exemplo, temperaturas de reação mais altas ocasionam uma velocidade de decomposição mais alta de um iniciador induzido termicamente em cadeias e polímero de baixo peso molecular.
[00253] Opcionalmente, a mistura de reação é aquecida até uma temperatura acima da temperatura ambiente na etapa (B).
[00254] Em uma modalidade de preferência, na etapa opcional (B) do método da invenção, a mistura de reação é aquecida para uma temperatura acima de 20°C, de mais preferência acima de 25°C, de maior preferência acima de 30°C e especificamente acima de 35°C. Em outra modalidade de preferência, na etapa opcional (B) do método da invenção, a mistura de reação é aquecida para uma temperatura de no máximo 50°C, de preferência de no máximo 45°C, de maior preferência de no máximo 40 e especificamente de no máximo 35°C.
[00255] Em uma modalidade de preferência, a etapa (C) prossegue sob condições adiabáticas. Com relação à finalidade da especificação, "condições adiabáticas" também devem incluir aquelas condições de reação nas quais nenhum calor adicional é aplicado durante a etapa (C) e em que o calor que é liberado durante a etapa (C) não é dissipado através do resfriamento ativo da mistura de reação durante a etapa (C).
[00256] Em outra modalidade de preferência, a etapa (C) prossegue sob condições isotérmicas.
[00257] De preferência, o valor de pH da mistura de reação é ajustado para um valor de 4,8 + 3 (isto é, a partir de 1,8 até 7,8), de mais preferência de 4,8 + 2 e de maior preferência de 4,8 + 1 antes da etapa (C).
[00258] De preferência, durante a etapa (C) a mistura de reação é agitada em uma velocidade máxima de agitador na qual um torque de pelo menos 15 N/cm, de preferência de pelo menos 17 N/cm, de mais preferência de pelo menos 20 N/cm, ainda e mais preferência de pelo menos 25 N/cm, também de mais preferência de pelo menos 30 N/cm, de maior preferência de pelo menos 35 N/cm, e especificamente de pelo menos 40 N/cm, é para ser aplicado.
[00259] Os tempos de polimerização são aqueles como usados convencionalmente na técnica, em geral de 1,5 até 18 horas e de pre-ferência de 2 a 6 horas, embora um tempo tão pequeno quanto meia hora possa ser usado. No entanto, a tentativa de uma polimerização mais rápida durante um período de tempo mais curto cria problemas com a remoção do calor. A esse respeito é de grande preferência que ao meio de polimerização seja bem agitado ou agitado de outra forma durante a polimerização.
[00260] O equipamento utilizado para a polimerização pode ser simplesmente os reatores padronizados tais como os usados para as polimerizações de óleo em água ou de água em óleo, ou de água em água.
[00261] A conversão de polimerização ou o final da polimerização pode ser detectado com facilidade através da determinação do conteúdo residual dos monômeros. Os métodos para essa finalidade são familiares àquelas pessoas versadas na técnica (como por exemplo, por HPLC).
[00262] A polimerização é executada, de preferência, de uma maneira tal que o sistema seja purgado com um gás inerte e polimerizado sob uma atmosfera de gás inerte, como por exemplo, sob uma atmosfera de nitrogênio.
[00263] Em seguida à polimerização, pode ser vantajoso o resfriamento da mistura de reação antes da adição opcional à dispersão de outros aditivos, tais como sais ou ácidos, de preferência com agitação.
[00264] De preferência, nenhuma fibra, tal como as fibras sintéticas, fibras naturais, fibras semi-sintéticas ou fibras inorgânicas são adicionadas à mistura de reação. De preferência, a dispersão de polímero de acordo com a invenção não contém nenhuma fibra, tais como as fibras sintéticas, fibras naturais, fibras semi sintéticas ou fibras inorgânicas.
[00265] Para a redução do conteúdo residual de monômero, também é possível o aumento da temperatura durante o decorrer da poli- merização. Alternativamente também é possível a utilização de iniciadores adicionais durante e no final da polimerização e/ou destruidores de monômero residual.
[00266] Na etapa opcional (D), o conteúdo residual de monômero é de preferência reduzido através da adição à mistura de reação:
[00267]- um sistema de iniciador redox, e/ou
[00268]- um iniciador de radical auxiliar que pode ser idêntico ao primeiro e/ou ao segundo iniciador de radical auxiliar; e/ou
[00269]- um terceiro iniciador de radical auxiliar que seja diferente do primeiro e do segundo iniciador de radical.
[00270] Em uma modalidade de preferência, na etapa opcional (D) o conteúdo residual de monômeros é reduzido através da adição à mistura de reação
[00271]- do restante a partir da etapa (C) da quantidade predeter minada do sistema de iniciador redox. o restante a partir etapa (C) da quantidade predeterminada do primeiro iniciador de radical auxiliar e/ou o restante a partir da etapa (C) da quantidade predeterminada do segundo iniciador de radical auxiliar; e/ou
[00272]- um terceiro iniciador de radical auxiliar.
[00273] A etapa (D) opcional é executada depois da etapa (C). De preferência, de acordo com esta modalidade, a etapa (D) é executada depois de que o máximo em temperatura tenha sido alcançado e/ou depois de pelo menos 90% em mol dos monômeros polimerizáveis ra-dicalmente, que estavam originalmente contidos na composição de monômeros, tenha sido polimerizado.
[00274] De preferência, a quantidade molar do referido restante a partir da etapa (C) da quantidade predeterminada do sistema de iniciador redox, o primeiro iniciador de radical auxiliar e o segundo iniciador d radical auxiliar, respectivamente, seja a partir de 1:100 até 100:1, de mais preferência de 1:1 até 50:1, ainda de mais preferência de 2:1 até 40:1, mesmo de mais preferência de 3:1 até 30:1, de maior preferência de 4:1 até 20:1, e especificamente de 5:1 até 15:1.
[00275] Os destruidores de monômero residual dentro do significado da invenção são substâncias que modificam os monômeros polime- rizáveis por meio de uma reação química de tal maneira que eles não possam mais ser polimerizáveis, de tal forma que dentro do significado da invenção eles sejam mais monômeros. As substâncias que reagem com a ligação dupla presente nos monômeros e/ou as substâncias que podem iniciar uma polimerização mais extensiva podem ser usadas para essa finalidade. Como destruidores de monômeros residuais que reagem com a ligação dupla, por exemplo, podem ser usados agentes de redução de preferência substâncias a partir do grupo de ácidos e sais neutros de ácidos derivados a partir de enxofre que tenham um número de oxidação mais baixo do que VI, de preferência ditionita de sódio, tiossulfato de sódio, sulfito de sódio ou dissulfito de sódio, e/ou substâncias que tenham um grupo de sulfeto de hidrogênio, de preferência sulfito de sódio hidrogênio ou compostos a partir do grupo de tióis, de preferência mercaptoetanol, dodecil mercaptano, ácido tiopor- pínico ou sais do ácido tiopropínico, ou ácido tiopropano sulfônico ou sais do ácido tiopropano sulfônico, e/ou substâncias a partir do grupo de aminas, de preferência a partir do grupo de aminas com baixa vola- tilidade, de preferência disopropanolamina ou aminoetil etanolamina, e/ou substâncias a partir do grupo que compreende sais de Bunte, ácido formamidina sulfínico, dióxido de enxofre, soluções aquosas e orgânicas de dióxido de enxofre ou tio ureia.
[00276] De preferência, a dispersão de polímero tem um conteúdo residual de monômeros catiônicos radicalmente polimerizáveis de no máximo 5.000 ppm, de mais preferência de no máximo 2.500 ppm, ainda de mais preferência de no máximo 1.000 ppm, ainda de mais preferência de no máximo 800 ppm, de maior preferência de no máximo 600 ppm e especificamente no máximo de 400 ppm.
[00277] De preferência, a dispersão de polímero tem um conteúdo residual de monômeros catiônicos de acordo com a fórmula geral (I) de no máximo 5.000 ppm, de mais preferência de no máximo 2.500 ppm, ainda de mais preferência de no máximo 1.000 ppm, ainda de mais preferência de no máximo 800 ppm, de maior preferência de no máximo 600 ppm e especificamente no máximo de 400 ppm.
[00278] A reação de polimerização da etapa (C) transforma a mistura de reação em uma dispersão de polímero. Depois da etapa (C) ou depois da etapa opcional (D) ou depois da etapa de preferência (F), a dispersão de polímero resultante pode ser destilada com a finalidade da redução do conteúdo de solvente.
[00279] Um outro aspecto da invenção refere-se a uma dispersão de polímero que compreende:
[00280](i)um dispersante polimérico e
[00281](ii)um polímero derivado a partir de uma composição de monômeros que compreenda monômeros polimerizáveis radicalmente,
[00282] cuja dispersão de polímero é obtida através do método de acordo com a invenção.
[00283] Em uma modalidade de preferência, a dispersão de polí- mero contém somente frações menores de polímeros de baixo peso molecular.
[00284] Em uma modalidade de preferência, o polímero que é obtido na etapa (C) contém enxofre ligado de forma covalente.
[00285] De preferência, o polímero que é obtido na etapa (C) exibe um grau de polimerização de pelo menos 90%, de mais preferência de pelo menos 95%, ainda de mais preferência de pelo menos 99%, também de mais preferência de pelo menos 99,9%, de maior preferência de pelo menos 99,95%, e especificamente de pelo menos 99,99%.
[00286]A pessoa versada na técnica sabe como medir e como in fluenciar o peso molecular médio ponderal do polímero que é obtido na etapa (C), como por exemplo, através da modificação da concentração do iniciador, a adição de agentes de transferência de cadeia, e os se-melhantes. De preferência, o peso molecular médio ponderal é deter-minado através de cromatografia de permeação de gel (GPC), usando de preferência ácido fórmico a 1,5% como o eluente versus padrões de pululano, ou medições reológicas.
[00287] De preferência, o peso molecular médio ponderal do polímero que é obtido na etapa (C) é de pelo menos 1.000.000 g mol-1 ou de pelo menos 1.250,000 g mol-1, de mais preferência de pelo menos 1.500.000 g mol mol-1, ou de pelo menos 1.750.000 g mol mol-1, ainda de mais preferência de pelo menos 2.000.000 g mol-1 ou de pelo menos 2.250.000 g mol mol-1 , ainda de mais preferência de pelo menos 2.500.000 g mol-1 ou de pelo menos 2.750.000 g mol-1, de maior preferência de pelo menos 3.000.000 g mol-1 ou de pelo menos 3.250.000 g mol-1, e especificamente de pelo menos 3.500.000 g mol-1 , ou de pelo menos 3.750.000 g mol-1.
[00288] De preferência, a dispersidade do peso molecular, Mw/Mn do polímero que é obtido na etapa (C) fica dentro da faixa a partir de 1,0 até 4,0, de mais preferência de 1,5 até 3,5 e especificamente de 1,8 até 3,2. Em uma modalidade de preferência, o Mw/Mn fica dentro da faixa a partir de 2,7 + 0,7, de mais preferência de 2,7 + 0,5, ainda de mais preferência de 2,7 + 0,4, mesmo de mais preferência de 2,7 + 0,3, de maior preferência de 2,7 + 0,2 e especificamente 2,7 + 0,1. Em uma modalidade de preferência da dispersão de polímero de acordo com a invenção, o peso molecular médio ponderal Mw do polímero que é obtido na etapa (C) é mais alto do que o peso molecular médio pon- deral Mw do dispersante polimérico.
[00289] Em uma modalidade de preferência, a proporção do peso relativo do polímero que é obtido na etapa C para o dispersante poli- mérico fica dentro da faixa a partir de 10:1 até 0,1:1, de mais preferência 9:1 até 0.25:1 ou de 4:1 até 0.6:1, ainda de mais preferência de 8:1 até 0,5:1 ou 3,5:1 até 0,7:1, ainda de mais preferência 7:1 até 1:1 ou 3:1 até 0,8:1, de maior preferência de 6:1 até 2:1 ou 2.8:1 até 0,9:1 e especificamente de 5:1 até 3:1 ou 2,5:1 até 1:1. A proporção do peso relativo do polímero que é obtido na etapa C para o dispersante poli- mérico fica dentro da faixa a partir de 9:1 até 0,05:1, de mais preferência de 7:1 até 0,1:1, ainda de mais preferência de 5:1 até 0,3:1, ainda de mais preferência de 3:1 até 0,5:1, de maior preferência de 2:1 até 1:1 e especificamente 1,5:1 até 1,2:1. De preferência, a proporção em peso relativa do polímero que é obtida na etapa (C): dispersante poli- mérico é > 1:1.
[00290] O peso molecular médio ponderal Mw da mistura de polímeros presente na dispersão de polímero que compreende o polímero que é obtido na etapa (C) e o dispersante polimérico é de pelo menos 1,5 * 106 g/mol, de mais preferência de pelo menos 2,0 * 106 g/mol, ainda de mais preferência de pelo menos 2,5 * 106 g/mol, ainda de mais preferência de 3,0 * 106 g/mol, de maior preferência de pelo menos 3,6 * 106 g/mol e especificamente de pelo menos 4,0 * 106 g/mol, como medido de acordo com o método GPC.
[00291] De preferência, a dispersão de polímero de acordo com a invenção tem
[00292]- uma viscosidade de solução (de acordo com Brookfield) dentro da faixa a partir de 500 até 5.000 mPa.s, de mais preferência de 600 até 3.000 mPa.s, ainda e mais preferência de 700 até 2.500 mPa.s, de maior preferência de 800 até 1.800 mPa.s, e especificamente de 900 até 1.300 mPa.s; e/ou
[00293]- uma viscosidade de produto dentro da faixa a partir de 1.000 até 50.000 mPa.s, de mais preferência de 5.000 até 30.000 mPa.s, ainda de mais preferência de 8.000 até 25.000 mPa.s, ainda e mais preferência de 10.000 até 20.000 mPa.s, de maior preferência de 12.000 até 19.000 mPa.s e especificamente de 12.000 até 17.000 mPa.s; e/ou
[00294]- uma viscosidade de sal dentro da faixa a partir de 300 até 1.500 mPa.s, de mais preferência de 400 até 1.300 MPa.s, ainda de mais preferência de 500 até 1.200 mPa.s, de maior preferência de 550 até 1.100 mPa.s e especificamente de 600 até 1.000 mPa.s.
[00295] Em uma modalidade de preferência especifica, a dispersão de polímero de acordo com a invenção tem uma viscosidade de produto dentro da faixa a partir de 1.300 até 16.000 mPa.s, uma viscosidade de solução (de acordo com Brookfield) dentro da faixa a partir de 1.000 até 1.200 mPa.s, e uma viscosidade de sal dentro da faixa a partir de 860 até 960 mPa.s ou de 680 até 780 mPa.s.
[00296] Em uma modalidade de preferência, o conteúdo do sedimento, que é contido na dispersão de polímero de acordo com a invenção é de no máximo 30% em peso, de preferência no máximo de 25% em peso, de mais preferência de no máximo 20% em peso, ainda de mais preferência de no máximo 15% em peso, de maior preferência de no máximo 10% em peso e especificamente de no máximo 5% em peso como determinado através de centrifugação.
[00297] De preferência, a dispersão de polímero de acordo com a invenção exibe um valor Tan Delta de 0,005 Hz (0,00464 Hz) em 0,5% em peso de solução a 25°C dentro da faixa a partir de 4,0 até 12,0, de mais preferência de 4,5 até 10,0, de maior preferência de 5,0 até 9,0.
[00298] Tan Delta é uma medida de viscoelasticidade. O valor de tan delta é a proporção da perda do modulo G" (viscoso) para o modulo (elástico) de armazenamento G’ dentro do sistema. As medições de G’ e G" são registradas e usadas para o cálculo dos valores tan delta (G’/G"). Por um lado, em materiais com esforços equivalentes, materiais com um tan delta baixo (< 1) e um valor G’ mais alto, se filtram ou se deformam menos, exibindo por isso uma estrutura associada mais forte. Esses materiais são mecanicamente estáveis e não relaxam durante a janela de tempo ou na frequência da medição. Esses materiais são por esse motivo mais elásticos. Por outro lado, em um esforço equivalente, os materiais com um valor de tan delta mais alto (> 1) e um valor G" mais alto, exibem um tipo viscoso de resposta e o esforço da amostra irá permitir que um polímero linear se relaxasse em uma baixa frequência. Foi constatado de maneira surpreendente que quando é variado o comprimento da cadeia da parte hidrófoba do monôme- ro hidrófobo polimerizável radicalmente de acordo com a fórmula geral (I) (= R2), o valor tan delta da dispersão de polímero pode ser diminuído. Em outras palavras, a viscoelasticidade do sistema pode ser disparada através da natureza química do monômero hidrófobo polimerizá- vel radicalmente.
[00299] A pessoa versada na técnica sabe como determinar o valor tan delta. De preferência o tan delta no valor de 0,005 Hz é obtido com a utilização de um reômetro em modo de oscilação em uma solução aquosa de 5% em peso de polímero em água deionizada depois de turbilhonamento durante duas horas.
[00300] De preferência, as dispersões de polímero de acordo com a invenção são líquidas. Em comparação aos pós e pastas, as dispersões líquidas são mais fáceis de serem dosadas. Os pós requerem usualmente um equipamento de dosagem dispendioso.
[00301] O conteúdo de solvente da dispersão polimérica pode ser como ele é depois da polimerização in situ. No entanto, em uma modalidade de preferência, o conteúdo de solvente é reduzido, como por exemplo, através da vaporização de uma parte do solvente.
[00302] De preferência, a dispersão de polímero é aquosa, isto é, de preferência o solvente que é referido aqui em seguida neste pedido de patente é a água.
[00303] Em uma modalidade de preferência o conteúdo de solvente da dispersão de polímero está dentro da faixa de 40 + 25% em peso, de mais preferência de 40 + 20% em peso, ainda de mais preferência de 40 + 15% em peso, ainda de mais preferência de 40 + 10% em peso, de maior preferência de 40 + 7,5% em peso e especificamente de 40 + 5% em peso. Em outra modalidade de preferência, o conteúdo de solvente da dispersão de polímero está dentro da faixa de 50 + 25% em peso, de mais preferência de 50 + 20% em peso, ainda de mais preferência de 50 + 15% em peso, ainda de mais preferência de 50 + 10% em peso, de maior preferência de 50 + 7,5% em peso e especificamente de 50 + 5% em peso. Em ainda outra modalidade de preferência, o conteúdo de solvente da dispersão de polímero está dentro da faixa de 60 + 25% em peso, de mais preferência de 60 + 20% em peso, ainda de mais preferência de 60 + 15% em peso, ainda de mais preferência de 60 + 10% em peso, de maior preferência de 60 + 7,5% em peso e especificamente de 60 + 5% em peso. Em ainda outra modalidade de preferência, o conteúdo de solvente da dispersão de polímero está dentro da faixa de 63 + 25% em peso, de mais preferência de 63 + 20% em peso, ainda de mais preferência de 63 + 15% em peso, ainda de mais preferência de 63 + 10% em peso, de maior prefe- rência de 63 + 7,5% em peso e especificamente de 63 + 5% em peso. Em uma modalidade de preferência especifica, o conteúdo de solvente da dispersão de polímero é de no máximo 80% em peso, de mais preferência de no máximo 75% em peso, ainda de mais preferência de no máximo 72% em peso, ainda de mais preferência de no máximo 70% em peso, de maior preferência de no máximo 68% em peso, e especificamente de no máximo 67% em peso.
[00304]De preferência, o conteúdo do polímero que é obtido na etapa (C) está dentro da faixa a partir de 0,1 até 90% em peso, de mais preferência 1,0 até 80% em peso, ainda de mais preferência de 2,5 até 70% em peso, ainda de mais preferência de 5.0 até 60% em peso, de maior preferência de 10 até 40 em peso e especificamente de 15 até 25% em peso.
[00305] Em uma modalidade de preferência, o conteúdo total de polímeros, isto é, o conteúdo do polímero que é obtido na etapa (C) e o do dispersante polimérico, é de pelo menos 20% em peso, de mais preferência pelo menos 30% em peso, ainda de mais preferência de pelo menos 33 em peso ou pelo menos 35% em peso, ainda de mais preferência pelo menos 36 em peso ou pelo menos 40% em peso, de maior preferência dentro da faixa a partir de 45 em peso até 65 em peso, e especificamente a partir de 50 em peso até 60% em peso, com base no peso total das dispersões de polímero. Em outra modalidade de preferência, o conteúdo total das dispersões de polímero de acordo com a invenção é de pelo menos 10% em peso, de mais preferência pelo menos 15% em peso, ainda de mais preferência de pelo menos 20% em peso, mesmo de mais preferência de pelo menos 25% em peso, de maior preferência dentro da faixa a partir de 25 em peso até 45 em peso, e especificamente a partir de 30 em peso até 40% em peso, com base no peso total das dispersões de polímero.
[00306] De preferência, o conteúdo total de polímero, isto é, o conte údo do polímero que é obtido na etapa (C) e o dispersante polimérico, está dentro da faixa de 40 ± 20 em peso ou 35 ± 20% em peso, de mais preferência de 40 ± 15 em peso ou de 35 ± 15% em peso, ainda de mais preferência de 40 ± 10 em peso ou de 35 ± 10% em peso, e de maior preferência de 40 ± 5 em peso ou 35 ± 5% em peso, com base no peso total da dispersão de polímero. Em uma modalidade de preferência, o conteúdo total de polímero é de pelo menos 30 em peso ou pelo menos 36% em peso, de mais preferência de pelo menos 31 em peso ou de pelo menos 37% em peso, ainda de mais preferência de pelo menos 32 em peso ou de pelo menos 38% em peso, de maior preferência pelo menos de 33 em peso ou de 39% em peso, de maior preferência de pelo menos 34 em peso ou de pelo menos 40 em peso e especificamente dentro da faixa a partir de 32 até 36 em peso ou de 40 até 45% em peso com base no peso total da dispersão de polímero.
[00307] Em uma modalidade de preferência específica, o conteúdo total das dispersões de polímero de acordo com a invenção é próximo ao limite de saturação, isto é, próximo a concentração limitativa além da qual nenhum polímero pode ser disperso (em condições ambientes e sem a adição de outros agentes de emulsificação). De preferência, o conteúdo total da dispersão de polímero é de pelo menos 50% da referida concentração limitativa, de mais preferência de pelo menos 60%, ainda de mais preferência de pelo menos 70%, ainda de mais preferência de pelo menos 80%, de maior preferência de pelo menos 85%, e especificamente 90% da referida concentração limitativa. A pessoa versada na técnica sabe como determinar a concentração limitativa de uma dispersão de polímero em condições ambientes.
[00308] Desse modo, em outras palavras, o conteúdo do solvente das dispersões de polímero é d preferência próximo ao do limite de saturação. As dispersões de polímero de acordo com a invenção podem ser comercializadas como concentrados estáveis que são diluídos antes da aplicação individual. A provisão como concentrados reduz os sustos de transporte e aumenta o desempenho da manipulação. Foi constatado de forma surpreendente que a polimerização in situ na etapa (C) dos monômeros que formam o polímero na presença do disper- sante polimérico pode ser executada em concentrações de monôme- ros comparativamente altas (isto é, em um conteúdo de solvente com-parativamente baixo) e, por esse motivo, uma dispersão de polímero altamente concentrada é obtida sem que sejam necessárias etapas de concentração, tais como a evaporação de quantidades substanciais de solvente excessivo sob vácuo em temperatura elevada.
[00309] Quando a dispersão de polímero não é aquosa, o polímero contido na dispersão polimérica que compreende o polímero obtido na etapa (C) e o dispersante polimérico, pode ser isolado e re- disperso em água. A pessoa versada na técnica sabe como isolar compostos a partir de soluções e como re-dispersar os mesmos em um novo solvente.
[00310] Opcionalmente, a dispersão de polímero de acordo com a invenção pode conter outros componentes convencionais, como por exemplo, na forma de ácidos e/ou sais solúveis em água e solúveis em óleo.
[00311] Em uma modalidade de preferência do método de acordo com a invenção, ácido é adicionado depois da polimerização em quantidades de 0,1 até 5,0% em peso, com base no peso total da mistura de reação. Os sais orgânicos e/ou os sais inorgânicos solúveis em água podem estar presentes. Mais especificamente, os ácidos orgânicos solúveis em água adequados são os ácidos orgânicos carboxíli- cos, ácidos sulfônicos, ácidos fosfóricos, de preferência ácidos alifáti- cos mono- di-, poli carboxílicos e/ou ácidos hidróxi carboxílicos, de preferência ácido ácetico, ácido propiônico, ácido cítrico, ácido oxálico, ácido succínico, ácido malônico, ácido adípico, ácido fumárico, ácido maleico, ácido benzóico, de preferência especial ácido cítrico, ácido adípico e/ou ácido benzoico. Os ácidos inorgânicos adequados dão os ácidos minerais solúveis em água, de preferência o ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico e/ou ácido fosfórico. De preferência muito específica são o ácido cítrico, ácido adípico, ácido benzóico, ácido clo-rídrico, ácido sulfúrico e/ou ácido fosfórico.
[00312] De preferência, quando um sal, bem como um ácido, esteja presente, o ânion do sal é diferente da natureza química do ácido, isto é, quando o ácido for o ácido cítrico, o sal não é sal do ácido cítrico.
[00313] O ácido está de preferência presente em quantidades a partir de 0,1 até 5% em peso, de mais preferência de 0,1 a 3% em peso, e de maior preferência de 0,4 até 1,2% em peso, com base no peso total da dispersão de polímero. O sal está de preferência presente em quantidades a partir de 0,1 até5% em peso, de mais preferência de 0,1 a 3% em peso, e de maior preferência de 0,6 até 1,4% em peso, com base no peso total da dispersão de polímero. O ácido e o sal tomados em conjunto estão de preferência presentes em quantidades de no máximo 5% em peso, de mais preferência de no máximo 4% em peso, ainda de mais preferência de no máximo 3% em peso, de maior preferência de no máximo 2,5% em peso e especificamente de no máximo 2,0% em peso, com base no peso total da dispersão de polímero.
[00314] Os outros componentes adicionais podem ser adicionados antes, durante ou depois da etapa (C). Em uma modalidade de preferência, pelo menos uma parte do sal é adicionada antes da etapa (C). Em outra modalidade de preferência, pelo menos uma parte do ácido é adicionada depois da etapa (C), de mais preferência depois da etapa (D).
[00315] De preferência, a condutividade elétrica da dispersão de polímero de acordo com a invenção a 20°C é de pelo menos 1,0 Q1m- 1, ainda de mais preferência de pelo menos 5,0 Q-1m-1, mesmo de mais preferência dentro da faixa a partir de 5,0 até 80 Q-1m-1, de maior pre-ferência dentro da faixa a partir de 7,5 até 70 Q-1m-1, e especificamente dentro da faixa a partir de 10 até 60 Q-1m-1.
[00316] Além do mais, as dispersões de polímero de acordo com a invenção podem conter álcoois polifuncionais, de preferência álcoois funcionais solúveis em água e/ou produtos da reação dos mesmos com ácidos graxos em quantidades de até 30% em peso, de preferência de até 15% em peso e de maior preferência de até 10% em peso, com relação ao dispersante polimérico. Mais especificamente, os compostos adequados neste contexto são os glicóis de polialquileno, de preferência os polietileno glicóis, polipropileno glicóis, copolímeros em bloco de propileno/óxidos de etileno, com pesos moleculares de 50 até 50.000 g/ mol, de preferência de 1.600 até 30.000 g/ mol, álcoois polifuncionais de baixo peso molecular tais como o glicerol, etileno gli- col, propileno glicol, pentaeritritol e/ou sorbitol como os álcoois polifun- cionais solúveis em água e/ou os produtos de reação dos mesmos com a minas graxas que tenham C6-C22 nos resíduos de alquila ou de alquileno.
[00317] Os referidos álcoois polifuncionais e/ou o produtos de reação dos mesmos com aminas graxas podem ser adicionados antes, durante ou depois da etapa C-.
[00318] As dispersões de polímero de acordo com a invenção são estáveis em armazenagem, isto é nenhuma sedimentação substancial dos ingredientes é observada quando em armazenagem sob condições ambientes durante vários dias. Como a sedimentação ocasiona uma mudança no valor de névoa da dispersão de polímero, a estabilidade em armazenamento pode ser expressa em termos de uma diminuição no valor de névoa quando da armazenagem. Os métodos óticos adequados para a medição do valor de névoa são conhecidos da pessoa versada na técnica. De preferência, o valor de névoa da dispersão de polímero não muda em mais do que 25%, de mais preferência de não mais do que 30%, de mais preferência de não mais do que 15%, mesmo de mais preferência de não mais do que 10%, de maior preferência de não mais do que 7,5% e especificamente de não mais do que 5% depois de 28 dias de armazenagem sob condições ambientes.
[00319] De preferência, as dispersões de polímero de acordo com a invenção são ácidas, isto é, tem um valor de pH abaixo de 7,0, de mais preferência abaixo de 6,5, ainda de mais preferência abaixo de 6,0, mesmo de mais preferência abaixo de 5,5, de maior preferência abaixo de 5,0 e especificamente abaixo de 4,5.
[00320] As dispersões de polímero de acordo com a invenção têm diversas vantagens sobre as dispersões de polímero convencionais, como por exemplo:
[00321]- polímeros que tenham um peso molecular mais alto po dem ser obtidos resultando inter alia em propriedades reológicas me-lhoradas das dispersões de polímero;
[00322]- as viscosidades do produto e a resistência ao sal são ex tremamente altas - essas propriedades são especificamente desejáveis para a recuperação melhorada de óleo ou em máquinas de papel com circuitos de água fechados; produtos que tem altas viscosidades mostram uma tendência decrescente para a formação de camadas;
[00323]- a proporção molar dos monômeros iônicos para os mo- nômeros não iônicos no dispersante polimérico e/ou no polímero que é obtido na etapa (C) pode ser variada dentro de limites amplos sem de-teriorar de forma significativa as propriedades essenciais das dispersões de polímero;
[00324]- a química do dispersante polimérico é substancialmente in dependente a partir da química do polímero que é obtido na etapa (C); e
[00325]- as propriedades vantajosas das dispersões de polímero são mantidas sob condições de cisalhamento.
[00326] As dispersões de polímero de acordo com a invenção são uteis como aditivos em processos de separação sólido/ liquido, como por exemplo, como floculantes em sedimentação, flotação ou filtragem de sólidos; como agentes de espessamento; ou como agentes de retenção ou como auxiliar de drenagem, como por exemplo, em fabricação de papel/ retenção em papel, ou como no desaguamento de lama em instalações de aguas servidas ou recuperação de óleo. Eles mostram um desempenho de aplicação melhorada, especialmente com relação à retenção de cinzas na retenção e no desaguamento de papel, especificamente sob condições de cisalhamento. As dispersões de polímero que podem ser obtidas de acordo com a invenção têm a van-tagem não esperada de serem excelentes auxiliares na fabricação de papel, especificamente uteis como agentes de retenção e de desa- guamento na fabricação de papel.
[00327] Um outro aspecto da invenção se refere ao uso da dispersão de polímero de acordo com a invenção como floculante (agente de floculação), de preferência na fabricação de papel, de preferência como auxiliar de retenção e/ou auxiliar de drenagem, ou como agente de espessamento ou na recuperação de óleo, ou como um controle de contaminante ou como um auxiliar de resistência seca.
[00328] Nesse contexto, "controle de contaminante" se refere de preferência á contaminantes que ocorrem tipicamente na fabricação de papel, incluindo a polpa e a operação de fabricação do papel, tal como controle de estoque da máquina, como por exemplo, controle de con- taminantes orgânicos e controle de escamas inorgânicas, otimização da seção de prensagem, como por exemplo, controle de contaminante no cilindro de pressionamento, controle de adesão no cilindro de pres- sionamento, condicionamento/ limpeza ou passivação de pressão de tecido, passivação da secção de secagem, como por exemplo, controle de contaminantes no cilindro de secagem ou controle de contami- nante no secador de tecido.
[00329] A esse respeito, "auxiliar de resistência de secagem" também se refere de preferência a tecnologia do papel.
[00330] Em uma modalidade de preferência, a dispersão de polímero de acordo com a invenção é usada
[00331]- como um floculante na sedimentação, flotação ou filtra gem de sólidos;
[00332]- como um espessante;
[00333]- como um controle de contaminante;
[00334]- como um auxiliar de resistência de secagem, agente de t=retenção ou agente de drenagem na fabricação de papel.
[00335] Um outro aspecto da invenção se refere a um processo para a fabricação e papel, papelão ou cartolina, o processo compreendendo a etapa (I) da adição da dispersão de polímero de acordo com a invenção a uma suspensão celulósica aquosa. De preferência, o processo compreende a etapa (I) da adição de um outro dispersante po- limérico a suspensão de material celulósico, em que a etapa (I) é executada de preferência antes da etapa (II).
[00336] De preferência, o processo de acordo com a invenção é executado em uma máquina de fabricação de papel que tenha um circuito de água fechado. Foi constatado de forma surpreendente que na alta resistência do sal das dispersões de polímero de acordo com a invenção é especificamente vantajosa quando a água do processo da máquina é reciclada, como por exemplo, por motivos econômicos e/ou razões ecológicas. Por esse motivo, quando a água reciclada já contém uma quantidade determinada do sal, isso não causa imediatamente a precipitação do polímero a partir da dispersão de polímero. A capacidade do sal da dispersão de polímero é suficientemente alta de tal forma que a água do processo possa ser reciclada repetidamente sem deteriorar de forma significativa a desempenho da dispersão de polí- mero de acordo com a invenção.
[00337] De preferência, o processo para a fabricação de papel compreende a formação de uma suspensão celulósica, floculação da suspensão, opcionalmente o cisalhamento mecânico da suspensão e opcionalmente a re-floculação da suspensão, a drenagem da suspensão em uma tela para a formação de uma folha e em seguida secando a folha, em que a suspensão é floculada e/ou re-floculada através da introdução da dispersão de polímero de acordo com a invenção.
[00338] Foi constatado, de forma surpreendente, que as dispersões de polímero de acordo com a invenção proporcionam um desempenho melhorado em termos de uma retenção melhorada, especificamente sob condições de cisalhamento, e ainda mantendo um bom desempenho de drenagem e formação. As dispersões de polímero floculam as fibras celulósicas e os outros componentes do material celulósico para a fabricação de papel de modo mais eficiente induzindo dessa forma melhoramentos na retenção.
[00339] No processo para a fabricação de papel de acordo com a invenção a dispersão de polímero pode ser adicionada ao material para a fabricação de papel como o único agente de tratamento no processo de fabricação de papel, embora, de preferência, a dispersão de polímero possa ser adicionada como parte de um sistema de flocula- ção de componentes múltiplos no qual a suspensão celulósica é flocu- lada e em seguida re-floculada.
[00340] Em um aspecto da invenção, a suspensão celulósica é flo- culada pela dispersão de polímero (agente de floculação) e em seguida a suspensão celulósica é re-floculada através de uma outra adição da dispersão de polímero (agente de re-floculação) ou alternativamente, através de outro material de floculação (agente de re-floculação). Opcionalmente, os flocos formados são degradados antes de serem re-floculados, por exemplo, através da aplicação de cisalhamento me- cânico. Isso pode ser feito, por exemplo, através da passagem da sus-pensão celulósica floculada através de um ou mais etapas de cisalha- mento tais como um "centri-screen" ou uma bomba centrífuga.
[00341] Em uma forma alternativa da invenção a suspensão celulósica é floculada através da introdução de um material de floculação (agente de floculação) e a suspensão celulósica é re-floculada através da introdução da dispersão de polímero (agente de re-floculação). Opcionalmente, os flocos são degradados antes da re-floculação.
[00342] A suspensão celulósica pode ser floculada através do agente de floculação dentro da suspensão em qualquer ponto de adição adequado. Isso pode ser feito, por exemplo, antes de uma das etapas d bombeamento, ou antes do "centri-screen" ou mesmo depois do "centri-screen". A suspensão celulósica pode em seguida ser re- floculada em qualquer ponto adequado depois de que ela tenha sido floculada. O agente de floculação e o agente de re-floculação podem ser adicionados em estreita proximidade, por exemplo, sem qualquer etapa de cisalhamento entre as adições. De preferência, há pelo menos uma etapa de cisalhamento (de preferência selecionada a partir das etapas de limpeza, bombeamento e misturação) separando a adição do agente de floculação e do agente de re-floculação. De modo desejável, quando o agente de floculação é aplicado antes da etapa de cisalhamento, por exemplo uma bomba centrifuga ou o "centri-screen", o agente de re-floculação pode ser adicionado depois da etapa de ci- salhamento. Isso pode ser imediatamente depois da etapa de cisalha- mento ou mais usualmente também depois. Dessa forma, o agente de floculação pode ser adicionado antes de uma bomba centrifuga e o agente de re-floculação pode ser adicionado depois do centri-screen.
[00343] Por consequência, a dispersão de polímero é adicionada como o agente de floculação e/ou como o agente de re-floculação.
[00344] Desejavelmente, a dispersão de polímero pode ser adicio- nada ao material em uma dose de 5 até 5.000 ppm, de mais preferência de 50 a 4.000 ppm, ainda de mais preferência de 150 até 3.000 ppm, mesmo de mais preferência de 200 até 2.500 ppm, de maior preferência de 250 até 2.000 ppm, e especificamente de 300 até 1,700 ppm, com base no conteúdo de sólidos.
[00345] Quando a dispersão de polímero é usada em um processo para a fabricação de papel como parte de um sistema de floculação de múltiplos componentes, ela pode ser adicionada como o agente de flo- culação e/ou o agente de re-floculação. De acordo com um aspecto de preferência da invenção, o sistema de floculação de múltiplos componentes, compreende a dispersão de polímero e um material de flocula- ção diferente. Esse material de floculação pode ser qualquer um de um grupo que consiste de polímeros solúveis em água, micro contas poliméricas insolúveis em água, polissacarídeos particulados não cozidos e materiais inorgânicos. Os materiais de floculação adequados incluem materiais inorgânicos sais como materiais silicosos, alume, hidrato de cloro alumínio e cloreto de poli alumínio.
[00346] O material da suspensão celulósica pode compreender um enchimento. O enchimento pode ser qualquer um dos materiais de en-chimento tradicionalmente usados. Por exemplo, o enchimento pode ser de argila, tal como o caulim, ou o enchimento pode ser um carbonato de cálcio, que pode ser carbonato de cálcio triturado ou especificamente carbonato de cálcio precipitado, ou pode, de preferência, ser usado o dióxido de titânio, como o material de enchimento. Os exemplos de materiais de enchimento também incluem os enchimentos po- liméricos sintéticos. O material para a fabricação de papel pode compreender qualquer quantidade adequada de enchimento. Em geral, a suspensão celulósica compreende pelo menos 5% em peso de material de enchimento. Tipicamente a quantidade de enchimento será de até 40% ou mais alta, de preferência entre 10% e 40% de enchimento.
[00347] Quando o material de floculação for um polímero solúvel em água, ele pode ser qualquer polímero solúvel em água, por exemplo, biopolímeros tais como amidos não iônicos, catiônicos, aniônicos e anfotéricos ou outros polissacarídeos. O material de floculação também pode ser qualquer polímero sintético solúvel em água catiônico, aniônico, anfotérico ou não iônico.
[00348] O material de floculação pode ser um material que contenha sílica que esteja na forma de uma composição aniônica de micro partículas. Os materiais que contém sílica incluem as partículas com base em sílica, sílica coloidal, micro géis de sílica, géis de sílica, polis- silicatos, silicatos de alumínio, silicatos de boro, silicatos de poli alumínio, silicatos de poli boro, zeólitos e argilas. As argilas são, de preferência argilas que incham, por exemplo, essa pode ser tipicamente uma argila do tipo da bentonita. As argilas de preferência são as que podem inchar na água e incluem s argilas que sejam naturalmente incháveis na água ou as argilas que possam ser modificadas, por exemplo, através da troca de íon para tornar as mesmas incháveis na água. As argilas que incha na água adequadas incluem porém não estão limitadas a argilas quase sempre referidas como hectorita, esmectitas, montmorilonitas, nontronitas, saponita, saucoronita, hosmitas, atapulgi- tas e sepiolitas.
[00349] Alternativamente, o material de floculação é um a sílica co- loidal, selecionada a partir de polissilicatos de polissilicatos de alumínio. Isso inclui micro géis polisilícicos poli particulados de área de superfície em excesso de 1.000 m2/ g, por exemplo, micro géis de silicato de poli alumínio particulado solúvel em água ou ácido polisilícico de aluminato. Além disso, o material de floculação pode ser um ácido silí- cico coloidal.
[00350] O material de floculação também pode ser um silicato de boro. O silicato de boro coloidal pode ser preparado através do9 contato de uma solução aquosa diluída de um silicato de metal alcalino com uma resina de troca de cátion para a produção de um ácido silícico e em se-guida formando uma bola de resina pela mistura em conjunto de uma solução aquosa diluída de um borato de metal alcalino com um hidróxido de metal alcalino para a formação de uma solução aquosa que contenha 0,01 até 30% de B2O3, tendo um pH a partir de 7 até 10,5.
[00351] O material de floculação usado em conjunto com a dispersão de polímero, pode ser um polímero aniônico, não iônico, catiônico ou anfotérico ramificado solúvel em água, que tenha sido formado a partir de um monômero etilenicamente não saturado solúvel em água ou uma combinação de monômeros. Por exemplo, o polímero ramificado solúvel em água pode exibir uma viscosidade intrínseca acima de 1,5 dl/g e/ou um a viscosidade Brookfield salina de acima de cerca de 2,0 mPa.s.
[00352] Alternativamente o material de floculação usado em conjunto com a dispersão de polímero inclui micro partículas poliméricas reticuladas aniônicas ou anfotéricas.
[00353] Um processo de preferência especifica emprega um sistema de floculação de componentes múltiplos que compreende como o agente de floculação a dispersão de polímero e em seguida, como um agente de re-floculação um material de floculação aniônico. Os materiais de floculação aniônicos incluem materiais com base de sílica tais como as sílicas micro particuladas, polissilicatos, micro contas polimé- ricas e polímeros aniônicos solúveis em água, que incluem ambos os polímeros lineares e ramificados solúveis em água.
[00354] Em uma modalidade de preferência especifica do processo para a fabricação de papel, um dispersamente polimérico adicional é adicionado à suspensão celulósica, de preferência entes que a dispersão de polímero seja introduzida, isto é, o ponto de alimentação da referida outra dispersão polimérica é de preferência localizado "à mon- tante" na máquina de papel em relação ao ponto de alimentação da dispersão de polímero. O ponto de alimentação da referida outra dispersão polimérica pode ser, por exemplo, antes de uma das etapas de bombeamento ou antes do centri-screen. O outro dispersante poliméri- co e a dispersão de polímero podem ser adicionados em estreita pro-ximidade, por exemplo sem qualquer etapa de cisalhamento entre as adições.
[00355] O referido outro dispersante pode ser idêntico em estrutura e/ou distribuição de peso molecular com o dispersante polimérico que está presente na dispersão de polímero e na presença do qual a realização da reação de polimerização in situ na etapa (C) é executada. De preferência, no entanto, o outro dispersante polimérico é diferente do dispersante polimérico que está presente na dispersão de polímero. As modalidades de preferência do dispersante polimérico descritas acima em conexão com a dispersão polimérica também se aplicam ao referido outro dispersante polimérico que é de preferência adicionalmente empregado no processo para a fabricação de papel.
[00356] De preferência, o dispersante polimérico adicional é catiônico.
[00357] De preferência, o outro dispersante pomimético é derivado (sintetizado) a partir de
[00358]- de 30 a 100% em peso de halogenetos de (alq) acrilami- doalquil trialquil amônio, halogenetos de (alq) acriloilóxialquil trialquil amônio, e /ou halogenetos de dialquil amônio; e de 0 a 70% em peso de co-monômeros não iônicos; ou
[00359]- um copolimerizado de epicloroidrina e dialquilamina.
[00360] A dispersão de polímero de acordo com a invenção pode ser usada como um agente de floculação em um sistema duplo de floculação, em que uma retenção excelente e um desempenho de drenagem, respectivamente possam ser combinados com uma boa formação.
[00361] As dispersões de polímero exibem uma retenção de cinzas melhorada de forma significativa, que é uma medida bem estabelecida com relação ao desempenho de retenção e de drenagem.
[00362] Em uma modalidade de preferência especifica do método de acordo com a invenção
[00363]- a mistura de reação é aquosa; e/ou
[00364]- a dispersão de polímero que é obtida é uma dispersão de polímero de água em água; e/ou
[00365]- a composição de monômeros compreende um monômero não iônico radicalmente polimerizável e um monômero catiônico radi-calmente polimerizável; e/ou
[00366]- a composição de monômeros compreende um monômero não iônico radicalmente polimerizável que é a acrilamida; e/ou
[00367]- a composição de monômeros compreende pelo menos 20% em peso, de mais preferência pelo menos 40% em peso de um monômero não iônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (I); e/ou
[00368]- a composição de monômeros compreende um monômero catiônico radicalmente polimerizável que é ADAME quat.; e/ou
[00369]- a composição de monômeros compreende pelo menos 20% em peso, de mais preferência pelo menos 40% em peso de um monômero catiônico radicalmente polimerizável de acordo com a fórmula geral (II); e/ou
[00370]- o dispersante polimérico é catiônico; e/ou
[00371]- o dispersante polimérico tem um peso molecular médio ponderal de mais do que 220.000 g/ mol; e/ou
[00372]- o dispersante polimérico é um homopolímero DIMAP quat.; e/ou
[00373]- o conteúdo do dispersante polimérico na etapa (A) fica na faixa a partir de 10 até 20% em peso com base no peso total da mistu- ra de reação; e/ou
[00374]- antes da etapa (C), um sal é adicionado à mistura de rea ção; e/ou
[00375]- antes da etapa (C), a mistura de reação é aquecida para uma temperatura acima de 25°C, de mais preferência acima de 30°(C) na etapa (B); e/ou
[00376]- a etapa (C) é executada em sequência através de primeiro adicionando o sistema de iniciador redox, e em segundo lugar o primeiro iniciados de radical auxiliar e em terceiro lugar o segundo iniciador de radical auxiliar; e/ou
[00377]- o agente de oxidação é adicionado antes do agente de redução; e/ou
[00378]- o sistema de iniciador redox compreende persulfato e/ou bissulfato; e/ou
[00379]- o peso molecular médio ponderal do polímero que é obti do na etapa (C) é ajustado através da quantidade de agente de oxidação que é adicionada na etapa (C); e/ou
[00380]- o primeiro iniciador de radical auxiliar é um composto azo, de mais preferência o dicloridrato de 2,2’-azobis(2-amidinopropano); e/ou
[00381]- o segundo iniciador de radical auxiliar é um peróxido or gânico, de mais preferência hidroperóxido de t-butila; e/ou
[00382]- a proporção do peso relativo do sistema de iniciador ro dox, o primeiro iniciador de radical auxiliar e o segundo iniciador auxiliar com relação ao peso do primeiro iniciador de radical auxiliar estão de acordo com a modalidade A10 B20 C23 ou A16 B16 C16; e/ou
[00383]- a quantidade total predeterminada do sistema de iniciador redox e/ou a quantidade total predeterminada do primeiro iniciador de radical auxiliar e/ou a quantidade total predeterminada do segundo ini-ciador de radical auxiliar é adicionada na etapa (C); e/ou
[00384]- a etapa (C) é executada sob condições adiabáticas; e/ou
[00385]- o conteúdo total do polímero, isto é o conteúdo do políme ro que é obtido na etapa (C) e o dispersante polimérico, está dentro da faixa a partir de 32 até 36% em peso ou de 40 a 45% em peso, com base no peso total da dispersão de polímero; e/ou
[00386]- a proporção em peso relativo do polímero que é obtido na etapa (C) com relação ao dispersante polimérico está dentro da faixa a partir de 5:1 até 3:1 ou de 2,5:1 até 1:1; e/ou
[00387]- o conteúdo residual do monômero é reduzido na etapa (D); e/ou
[00388]- a etapa (D) é executada depois de que 90% em mol dos monômeros radicalmente polimerizáveis que estavam originalmente contidos na composição de monômeros estejam polimerizados; e/ou
[00389]- o conteúdo residual de monômero é reduzido na etapa (D) através da adição do restante da quantidade predeterminada do primeiro iniciador de radical auxiliar; e/ou
[00390]- depois da etapa (C), de mais preferência depois da etapa (D), outro dispersante polimérico é adicionado à mistura de reação; e/ou
[00391]- depois da etapa (C), de mais preferência depois da etapa (D) outro dispersante polimérico é adicionado à mistura de reação em uma quantidade a partir de 10 até 16% em peso com relação a quantidade do dispersante polimérico da etapa (A); e/ou
[00392]- depois da etapa (C), de mais preferência depois da etapa (D), outro dispersante polimérico é adicionado à mistura de reação, em que o dispersante polimérico adicional é idêntico ao dispersante poli- mérico da etapa (A); e/ou
[00393]- depois da etapa (C), de mais preferência depois da etapa (D), um ácido é adicionado à mistura de reação; e/ou
[00394]- a dispersão de polímero que é obtida é útil como um flocu- lante na sedimentação ou flotação, ou filtragem de sólidos e/ou como um espessante; r/ou como um controle de contaminante; e/ou como um auxiliar de resistência a seco ou agente de retenção ou um auxiliar de drenagem na fabricação de papel.
[00395] Os exemplos que se seguem também ilustram a invenção, porém não são para serem considerados como limitando o âmbito da mesma. Monômeros: DIMAPA quat:cloreto de acriloil amidopropil trimetilamônio ADAME quat:cloreto de acriloil oxietil trimetilamônio Acrilamida. Outros ingredientes Triton (C):quelante VA-044:dicloridrato de 2,2’- azobis(2-amidinopropano), inici ador de radical (temperatura de partida 44°(C)) V-50:dicloridrato de 2,21-azobis(2-amidinipropano) inicia dor de radical (temperatura de partida 56°(C)) Acticide SPX:biocida Dispersante polimérico (homo DIMAPA quat.)
[00396] Em primeiro lugar, 616 g de água, 1345 g de DIMAPA quat. (60% em peso) e ácido sulfúrico (50% em peso), para o ajuste do pH para 5,0 + 0,2 foram carregados dentro de um frasco de 3 litros. Em seguida a solução de monômeros foi aspergida com nitrogênio durante 30 minutos com agitação. Em seguida, a solução aquosa foi aquecida para até 60°C e o mercaptoetanol e VA-044 foram adicionados à solução. Depois de alcançar a tmax uma parte adicional de iniciador foi adicionada ao produto para a queima do monômeros residuais. Em seguida o produto foi agitado durante 2 horas a 85°C. Depois disso, o produto aquoso final foi resfriado para 30°C
[00398] Em um processo descontinuo (tamanho do lote 1.000 kg) acrilamida e ADAME foram polimerizados em uma solução aquosa na presença de homo DIMAPA quat. (dispersante polimérico). A fase de água foi preparada a 60 rpm.
[00399] Em primeiro lugar, 184,80 kg de água doce, 220,90 kg de Bio acrilamida (43% em peso), 118,80 kg de ADAME quat. (80% em peso), 385,00 kg de dispersante polimérico, 10,00 kg de sulfato de amônio e 0,29 kg de Triton (C) foram carregados em um frasco de reação. O valo de pH foi ajustado pata o pH de 4,8 + 0,2 com aproximadamente 0,90 kg de ácido sulfúrico (50%). O frasco foi aquecido para até 30°C e foi evacuado cinco vezes antes de ser aerado com nitrogênio. A composição de iniciador foi adicionada em uma pressão negativa de 0,5 bar e em velocidade máxima de agitação. A iniciação começou a 30 + 1°C com a adição de 0,015 kg de persulfato de sódio em 0,30 kg de água doce, 0,010 kg de bissulfeto de sódio em 0,20 kg de água doce, 0,04 kg de V-50 em 0,40 de água doce e 0,0003 kg de hidroperóxido de t-butila (70%) em 0,030 kg de água doce. Em seguida o frasco foi aera- do outra vez com nitrogênio. Depois de ser alcançada a temperatura máxima, uma solução de 0,40 kg de V-50 em 4,00 kg de água doce foi adicionada para a redução do conteúdo de monômeros. Depois de uma hora depois do tempo de reação, o produto foi resfriado para uma temperatura abaixo de 40°C. Em seguida, 8,30 kg de ácido cítrico, 50,00 kg de dispersante polimérico e 0,85 kg de Acticide SPX foram adicionados e o produto foi resfriado para uma temperatura abaixo de 30°C.
[00400] As dispersões aquosas foram preparadas em analogia ao Exemplo 1, A iniciação começou a 35°C com a composição de iniciados da Tabela 2.Tabela 2: Sequência de adição das composições de iniciador I-1 e C -1.Tabela 3: Preparação das dispersões poliméricas com C-1 e I-1, res- pectivamente.
[00401] Ambos os produtos exibiram uma boa estabilidade.
[00402] A figura 1 mostra as viscosidades da salmoura (mostrada em barras) e a viscosidade do produto (mostradas como □) da dispersão po- limérica da invenção PI-1 e a dispersão polimérica comparativa PC-1.
[00403] A Figura 2 mostra o comportamento para fazer da dispersão polimérica da invenção PI-1 e das dispersões poliméricas comparativas PC-1a e PC-1b. As amostras PC-1a e a PC-1b são lotes de produção da PC-1 que tem viscosidades diferentes porém ainda estão dentro da faixa de especificação do PC-1. O PC-1 tem uma viscosidade de solução mais alta (viscosidade da salmoura = 990 mPa.s) devido ao peso molecular mais alto do polímero de retenção.
[00404] As dispersões aquosas foram preparadas em analogia ao Exemplo 1, A iniciação começou a 35°C com a composição de iniciados da Tabela 4Tabela 4: Sequência de adição das composições de iniciador I-2 e C-1.Tabela 5: Preparação das dispersões poliméricas com C-1 e I-2
[00405] Ambos os produtos exibiram boa estabilidade.
[00406] A Figura 3 mostra as viscosidades da salmoura da dispersão polimérica da invenção PI-2 e da dispersão polimérica comparativa PC-2.
[00407]Exemplos deaplicação.
[00408]Retenção.
[00409]Método:
[00410]Tipo fornecido:fornecimento quebrado revestido com TMP, diluído a 3,8% com água branca de moinho para consistência de trabalho a 0,8%.
[00411] Os testes de laboratório foram executados com a utilização de um DFS 03 da BTG Mütek GmbH.
[00412]1000 ml de um fornecimento a 0,8% misturado a 800 rpm du rante 5 segundos e em seguida 10 segundos a 1000 rpm, adição do po-límero, 10 segundos adicionais a 800 rpm e 5 segundos a 600 rpm para a desaeração do fornecimento. Aproximadamente 200 ml da solução foram coletados. Os resultados estão exibidos na Figura 4 mostrando o impacto positivo sobre a retenção a 500 ppm de polímero com relação a dispersão polimérica da invenção PI-2 quando comparada com a dispersão polimérica comparativa PC-2 e o em branco.
[00413]Retenção de cinzas.
[00414]Método:
[00415]Tipo fornecido: fornecimentoquebrado revestido com TMP, diluído a 3,8% com água branca de moinho para consistência de trabalho a 0,8%.
[00416] Os testes de laboratório foram executados com a utilização de um DFS 03 da BTG Mütek GmbH.
[00417]1000 ml de um fornecimento a 0,8% misturado a 800 rpm durante 5 segundos e em seguida 10 segundos a 1000 rpm, adição do polímero, 10 segundos adicionais a 800 rpm e 5 segundos a 600 rpm para a desaeração do fornecimento. Em seguida a retenção de cinzas é determinada pela formação de cinza e retenção em filtro de papel a 550°C 500 ppm de polímero com relação a dispersão polimérica da invenção PI-2 quando comparada com, a dispersão polimérica comparativa PC-2 e o em branco.
[00418]Drenagem.
[00419]Método:
[00420]Tipo fornecido:fornecimento quebrado revestido com TMP, diluído a 3,8% com água branca de moinho para consistência de trabalho a 0,8%.
[00421] Os testes de laboratório foram executados com a utilização de um DFS 03 da BTG Mütek GmbH.
[00422]1000 ml de um fornecimento a 0,8% foram misturados a 700 rpm durante 5 segundos e em seguida 10 segundos a 800 rpm, adição do polímero, 10 segundos adicionais a 600 rpm e 5 segundos a 500 rpm para a desaeração do fornecimento. Depois de 60 segundos, a drenagem é registrada de modo gravimétrico através do volume de água branca em função do tempo. A Figura 6 mostra a o melhor desempenho de desaguamento da dispersão polimérica da invenção PI-2, quando com-parada a dispersão polimérica comparativa PC-2 e o em branco.
[00423]Drenagem.
[00424]Método:
[00425]Teste de desaguamentoda lama sob cisalhamento; lama digerida com 3,3% em peso de sólidos secos;
[00426]500 + 10 ml de lama digerida (condicionada através de agi tação) são carregados para dentro do recipiente e a quantidade cor-respondente de uma solução de solido ativo a 0,1% em peso do produto (cisalhada com um Ultra Turax T 25 N, 24000 rpm durante 60 ± 0,5 segundos) é adicionada. A lama com o produto (misturado a 1000 + 20 rpm durante 10 + 0,5 segundos) é vertida sobre a peneira de de- saguamento (200 μm) e o tempo de filtragem para filtrado de 200 ml é determinado. Em seguida a claridade do filtrado é determinada através de uma cunha de claridade. A Figura 7 exibe o melhor desempenho de desaguamento da dispersão polimérica da invenção PI-1 quando com-parada com a dispersão polimérica comparativa PC-1.
[00427]Retenção, drenagem e retenção de cinzas.
[00428]Material:
[00429] Tipo de fornecimento: tinta de impressão "de-inked" (DIP), diluída a 13,2% com água branca de moinho para uma consistência de trabalho de 0,95%.
[00430] Os testes de laboratório foram executados com a utilização de um DFS 03 da BTG Mütek GmbH.
[00431]1000 ml de um fornecimento a 0,95% foram misturados a 800 rpm durante 10 segundos, adição do polímero, (1500 ppm), em seguida 10 segundos a 1000 rpm, 5 segundos adicionais a 600 rpm para a desaeração do fornecimento. Aproximadamente 200 ml da so- lução foram recolhidos. Os resultados estão exibidos nas Figuras de 8 a 10 mostrando que a dispersão polimérica da invenção PI-1 excede de modo significativo o desempenho da dispersão polimérica comparativa PC-1, especialmente na retenção e na retenção de cinza em apro-ximadamente 10%.Tabela 6. Teste de aplicação de PI-1 e de PC- 1 com tinta de impressão "de-inked" (DIP).
[00432] A figura 8 mostra o impacto positivo sobre a retenção a 1500 ppm de polímero com relação a dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparada com a dispersão polimérica comparativa PC-1 e o em branco
[00433] A figura 9 mostra o impacto positivo sobre a drenagem a 1500 ppm de polímero com relação a dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparada com a dispersão polimérica comparativa PC-1 e o em branco
[00434] A figura 10 mostra o impacto positivo sobre a retenção de cinzas a 1500 ppm de polímero com relação a dispersão polimérica da invenção PI-1 quando comparada com a dispersão polimérica comparativa PC-1 e o em branco
[00435]Retenção e drenagem.
[00436]Método: Tipo de fornecimento: placa (100% de papel reciclado), diluída a 4,5% com água branca de moinho para 0,94% de consistência de trabalho. Aditivo: Perform PC435 (em pó).
[00437] Os testes de laboratório foram executados com a utilização de um DFS 03 da BTG Mütek GmbH.
[00438]1000 ml de um fornecimento de 0,94% foram misturados a 800 rpm durante 10 segundos, adição do polímero, (1500 ppm) em seguida 10 segundos a 1000 rpm, 5 segundos adicionais a 600 rpm para a desaeração do fornecimento.
[00439]1000 ml de um fornecimento de 0,94% foram misturados a 800 rpm durante 10 segundos, adição do polímero, (1500 ppm) em seguida 10 segundos a 1000 rpm, adição da dispersão de polímero (1000 ppm), em seguida 10 segundos a 800 rpm, 5 segundos adicionais a 600 rpm para a desaeração do fornecimento.
[00440] Aproximadamente 200 ml da solução foram coletados. Os resultados estão exibidos nas Figuras 11 e 12 que mostram que a dis-persão polimérica da invenção PI-1, especificamente em combinação com o aditivo, excede o desempenho da dispersão polimérica comparativa PC-1 na retenção e na drenagem.
[00441]A figura 11 mostra o impacto positivo sobre a retenção da dispersão de polímero da invenção PI-1 e a combinação de PI-1 e o aditivo em comparação com a dispersão polimérica comparativa PC-1 e o em branco.
[00442] A figura 12 mostra o impacto positivo sobre a drenagem da dispersão de polímero da invenção PI-1 e a combinação de PI-1 e o aditivo em comparação com a dispersão polimérica comparativa PC-1 e o em branco.
[00443]Retenção, drenagem e retenção de cinzas.
[00444]Método:
[00445] Tipo do fornecimento: polpa com TMP para papeis LWC, diluída a 3,3% com água branca de moinho para uma consistência de trabalho de 0,92%.
[00446] Os testes de laboratório foram executados com a utilização de um DFS 03 da BTG Mütek GmbH.
[00447]1000 ml de um fornecimento de 0,92% foram misturados a 800 rpm durante 10 segundos, 5 segundos adicionais a 600 rpm para a desaeração do fornecimento. Aproximadamente 200 ml da solução foram coletados. Os resultados estão mostrados nas Figuras de 13 a 15, mostrando que a dispersão polimérica da invenção PI-1 excede o desempenho da dispersão polimérica comparativa PC-1 em aproxima-damente 10%.
[00448] A figura 13 mostra o impacto positivo sobre a retenção a 1500 ppm de polímero com relação a dispersão polimérica da invenção PI-1, quando comparado com a dispersão polimérica comparativa PC-1 e o em branco.
[00449] A figura 14 mostra o impacto positivo sobre a drenagem a 1500 ppm de polímero com relação a dispersão polimérica da invenção PI-1, quando comparado coma dispersão polimérica comparativa PC-1 e o em branco.
[00450] A figura 15 mostra o impacto positivo sobre a retenção de cinzas a 1500 ppm de polímero com relação a dispersão polimérica da invenção PI-1, quando comparado coma dispersão polimérica comparativa PC-1 e o em branco.
[00451]Retenção de cinzas.
[00452]Método:
[00453] Tipo do fornecimento: polpa com TMP para papeis LWC, diluída a 3,68% com água branca de moinho para uma consistência de trabalho de 0,79%.
[00454] Os testes de laboratório foram executados com a utilização de um DFS 03 da BTG Mütek GmbH.
[00455]1000 ml de um fornecimento de 0,79% foram misturados a 800 rpm durante 5 segundos, e em seguida 1000 rpm durante 10 se-gundos, adição do polímero (1000/ 1500 ppm), em seguida 10 segundos a 800 rpm, 5 segundos adicionais a 600 rpm para a desaeração do fornecimento. Aproximadamente 200 ml da solução foram coletados. Os resultados estão mostrados na figura 16, mostrando que a dispersão polimérica da invenção PI-1 com baixos ativos e alto teor de sal, excede o desempenho da dispersão polimérica comparativa PC-1 com os correspondentes baixos ativos.
[00456] A figura 16 mostra o impacto positivo sobre a retenção de cinzas a 1000 e 1500 ppm de polímero com relação a dispersão poli- mérica da invenção PI-1 com baixos ativos e alto teor de sal, quando comparado com a dispersão polimérica comparativa PC-1, PC-1 com os correspondentes baixos ativos e o em branco.
Claims (15)
1.Método para a fabricação de uma dispersão de polímero, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (A)preparar uma mistura de reação que compreende (i)um dispersante polimérico; e (ii)uma composição de monômeros que compre-ende monômeros radicalmente polimerizáveis; (B)opcionalmente, aquecer a mistura de reação até uma temperatura acima da temperatura ambiente; (C)polimerizar os monômeros radicalmente polimerizáveis através da adição à mistura de reação em sequência ou simultanea-mente: (iii)uma quantidade predeterminada de um sistema de iniciador redox que compreende um agente de oxidação e um agente de redução; (iv)umaquantidadepredeterminadadeumpri meiro iniciador de radical; e (v)umaquantidadepredeterminadadeumse gundo iniciador de radical; em que o segundo iniciador de radical não é idêntico ao agente de oxidação que está compreendido no sistema de iniciador redox, nem ao primeiro iniciador de radical; com a condição de que pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do sistema de iniciador redox, pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do primeiro iniciador de radical, e pelo menos uma parte da referida quantidade predeterminada do segundo iniciador de radical sejam adicionadas à mistura de reação antes que 90% em mol dos monômeros radicalmente polimeri- záveis, que estavam contidos originalmente na composição de monô- meros, sejam polimerizados; e (D)opcionalmente, reduzir o conteúdo residual de monôme- ros através da adição à mistura de reação o restante da referida quan-tidade predeterminada do sistema de iniciador redox, o restante da re-ferida quantidade predeterminada do primeiro iniciador de radical, e/ou o restante da referida quantidade predeterminada do segundo iniciador de radical; e/ou um terceiro iniciador de radical.
2.Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (C) compreende as sub etapas de (C1) adicionar a pelo menos uma parte da quantidade pre-determinada do sistema de iniciador redox à mistura de reação; (C2)adicionarapelo menosuma parteda quantidade predeterminada do primeiro iniciador de radical à mistura de reação; e (C3)adicionarapelo menosuma parteda quantidade predeterminada do segundo iniciador de radical à mistura de reação; em que a sub etapa (C2) é executada depois da sub etapa (C1), e em que a sub etapa (C3) é executada depois da sub etapa (C2).
3.Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, na sub etapa (C1), o agente de oxidação é adicionado antes do agente de redução.
4.Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a quantidade do agente de redução é ajustada para o controle do peso molecular médio ponderal Mw do polímero que é obtido na etapa (C).
5.Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a mistura de reação é aquosa.
6.Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a etapa (C) continua sob condições adiabáticas.
7.Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a composição de monômeros compreende um monômero não iônico polimerizável radicalmente de acordo com a fórmula geral (I) em que R1 significa -H ou C1-C3 alquila; e R2 e R3 significam, independentemente um do outro, -H, C1C5 alquila ou C1-C5 hidróxialquila.
8.Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a composição de monômeros compreende um monômero catiônico polimerizável radicalmente de acordo com a fórmula geral (II) em que R4 significa -H ou C1-C3 alquila; Z1 significa O ou NR5 com R5 sendo -H ou -C1-C3 alquila; Y0 significa C2-C6 alquileno, opcionalmente substituído com um ou mais grupos hidróxi; Y1, Y2, Y3, independentemente um do outro, significa -C1-C6 alquila; e X- significa halogênio, pseudo-halogênio, acetato ou SO4CH3.
9.Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o dispersante polimérico tem um peso molecular médio ponderal Mw de pelo menos 230.000 g/ mol.
10.Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o dispersante polimérico é um polímero catiônico derivado a partir de uma composição de monô- meros que compreende um monômero catiônico selecionado a partir do grupo que consiste de halogenetos de trimetilamonioalquil (met) acrilato, halogenetos de trimetilamonioalquil (met) acrilamida e haloge- netos de dialildialquilamônio.
11.Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o peso molecular médio ponderal e/ou a composição química do dispersante polimérico são diferentes do peso molecular e/ou a composição química do polímero que é obtido na etapa (C).
12.Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que, antes e/ou depois da etapa (C), um sal solúvel em água é adicionado em quantidades de 0,1 até 5,0% em peso, com base no peso total da mistura de reação.
13.Dispersão de polímero, caracterizada pelo fato de que compreende: (i)um dispersante polimérico e (ii)um polímero derivado de uma composição de monôme- ros que compreende monômeros radicalmente polimerizáveis, (iii)uma quantidade predeterminada de um sistema iniciador redox compreendendo um agente oxidante e um agente redutor; (iv)uma quantidade predeterminada de um primeiro iniciador de radical; e (v)uma quantidade predeterminada de um segundo iniciador de radical; em que os monômeros radicalmente polimerizáveis são adicionados ao restante dos componentes da composição sequenci-almente ou simultaneamente; em que o segundo iniciador radical não é idêntico ao agente oxidante, que está compreendido no sistema iniciador redox, nem ao primeiro iniciador radical; e com a condição de que pelo menos uma porção da referida quantidade predeterminada do sistema iniciador redox, pelo menos uma porção da referida quantidade predeterminada do primeiro iniciador de radical e pelo menos uma porção da referida quantidade predeterminada do segundo iniciador de radical seja adicionada a mistura de reação antes de 90% em mol dos monômeros radicalmente polimeri- záveis, que estavam originalmente contidos na composição do monô- mero, sejam polimerizados.
14.Dispersão de acordo com a reivindicação 13, caracteri-zada pelo fato de que contém 0,5 até 5,0% em peso de ácido e/ou 0,5 até 5,0% em peso de sal, o conteúdo total do montante de ácido e do sal a um máximo de 5% em peso, com base no peso total da dispersão de polímero.
15.Uso da dispersão de polímero como definida na reivin-dicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de ser como: -um floculante na sedimentação, flotação ou filtragem de sólidos; -um espessante; -um controle de contaminante; -um auxiliar de resistência a seco, agente de retenção ou auxiliar de drenagem na fabricação de papel.
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