DD295168A5 - PROCESS FOR PREPARING WATER-SOLUBLE COPOLYMERS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wasserloeslicher Copolymere aus aliphatischen, monoethylenisch ungesaettigten Dicarbonsaeuren und ungesaettigten Monomeren, die durch schrittweise und gleichzeitige Zufuhr der Monomere und eines Initiators in ein Reaktionsgefaesz, das anfaenglich nur Wasser bei einer fuer die Polymerisation geeigneten Temperatur enthaelt, hergestellt werden. Die Polymerisationsreaktion verlaeuft in Gegenwart eines Metallsalzaktivators. Die Copolymere haben eine stabile Zusammensetzung und verfuegen als kesselsteinloesendes Mittel, als Dispersionsmittel und Inkrustationsinhibitoren ueber beste Eigenschaften.{Verfahren; Herstellung; wasserloesliche Copolymere; ungesaettigte Dicarbonsaeuren; Polymerisation; Metallsalzaktivator; kesselsteinloesendes Mittel; Dispersionsmittel; Inkrustrationsinhibitor}The invention relates to a process for the preparation of water-soluble copolymers of aliphatic, monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids and unsaturated monomers, which are prepared by stepwise and simultaneous supply of the monomers and an initiator in a Reaktionsgefaesz initially containing only water at a temperature suitable for the polymerization. The polymerization reaction proceeds in the presence of a metal salt activator. The copolymers have a stable composition and have best properties as scale inhibitors, dispersants and incrustation inhibitors. {Process; manufacture; water-soluble copolymers; unsaturated dicarboxylic acids; polymerization; metal salt activator; scale-removing agent; Dispersant; Inkrustrationsinhibitor}
Description
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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wasserlöslicher Copolymere, die als kesselsteinlösendes Mittel, Dispersionsmittel und Inkrustationsinhibitoren verwendet werden können und dafür hervorragende Eigenschaften aufweisen. Als copolymerisierte monomere Einheiten umfassen diese Copolymere Einheiten monoethylenisch ungesättigter Dicarbonsäuren, z. B. Maleinsäure, und Einheiten mit zumindest einem Comonomer, die unter monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren, z. B. Acrylsäure, und monoethylenisch ungesättigten carboxylfreien Monomeren, z. B. Alkylester und Acrylsäuren, ausgewählt wurden.This invention relates to a process for preparing water-soluble copolymers which can be used as scale dissolvers, dispersants and incrustation inhibitors and have excellent properties therefor. As copolymerized monomeric units, these copolymers include units of monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids, e.g. Maleic acid, and units containing at least one comonomer selected from monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids, e.g. Acrylic acid, and monoethylenically unsaturated carboxyl-free monomers, e.g. As alkyl esters and acrylic acids were selected.
-3- 295168 Charakteristik des bekannten Standet der Technik-3- 295168 characteristic of the known state of the art
Copolymere von monethylenlsch ungesättigten Dicarbonsäuren, monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren und monoethylenisch ungesättigten carboxylfreien Monomeren können als kesselsteinlösendes Mittel, Dispersionsmittel, Inkrustationsinhibitoren In Waschmitteln, Peptisationsmittel und Flußmitel für Bohrflüssigkeiten verwendet warden. In der Vergangenheit sind verschiedene Verfahren zur Herstellung dieser Copolymere unter Verwendung von Systemen mit wäßrigen Lösungsmitteln beschrieben worden, darunter sowohl kontinuierliche als auch diskontinuierliche Verfahren. Nach dem bisherigen Kenntnisstand im Fachgebiet über die In der vorliegenden Erfindung auftretenden Copolymere sind die großen Unterschiede im Reaktionsvermögen von Dicarbonmonomeren, z.B. Maleinsäure, und Monocarbonmonomeren, z.B. Acrylsäure, bekannt. Um eine vollständige oder fast vollständige Polymerisation dnr Maleinsäure zu erreichen, wurden bisher diskontinuierliche Verfahren, bei denen das schneller polymerisierende Acrylsäurenmonomer langsam auf einen .Absatz" aus Maleinsäuresalz gegeben wird, zur Herstellung dieser Copolymere angewendet (US-PS-4.659.793). Ein neueres, kontinuierliches Verfahren stützt sich auf sine lange Verweildauer in einer komplexen Reihe von Reaktor-,Kaskaden" (US-PS-4.725.655). Der Mangel der früher nach dem diskontinuierlichen „ Absatz'-Verfahren hergestellten copolymeren Lösungen bestand in einem hohen Anteil nicht umgesetzter Dicarbonsäuren, die die Wirksamkeit des Copolymers bei bestimmten Anwendungsarten verringerten. Dieses Problem wurde offensichtlich mit dem US-PS-4.659.793 gelöst, das ein diskontinuierliches Verfahren in wäßriger Lösung zur Herstellung von Copolymeren monoethylenisch ungesättigter, aliphatischer Dicarbonsäuren wie Maleinsäure, Itaconsäure, Mesaconsäure, Fumarsäure, Methylenmalonsäure, Citraconsäure und deren Monoalkalimetall-oder Monoammoniumsalze mit a-ß-ethylenisch ungesättigten Monomeren, die über Carboxalgruppen wie die Methacrylsäure oder über Sulfongruppan wie die 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure verfügen, beschreibt. Bei Verwendung (i) eines wasserlöslichen, radikalischen Reaktionsinitiators, z. B. Wasserstoffperoxid, in Konzentrationen von 0,5-10% Masseanteila der Monomerkonzentratlon insgesamt, und (il) von 1 bis 250 ppm Metallionen, z. B. Eisen(ll)-Ionen und Eisen(lll)-Ionen sowie bei einem pH-Wert im Bereich zwischen 2 und 7 war dieses Verfahren hinsichtlich der Reduzierung des nichtpolymerisierten Rückstandes an Dicarbonsäuren auf weniger als 0,5% Masseanteile bei stabiler relativer Molekülmasse der Copolymere offensichtlich erfolgreich. Die Konzentration der Dicarbonsäuren mit 4-6 Kohlenstoffatomen pro Molekül lag zwischen 10 und 70% Masseanteile, und die Konzentration der ethylenisch ungesättigten Monomere mit 3-10 Kohlenstoffatomen pro Molekül lag zwischen 30 und 90% Masseanteile an der Gesamtmasse der Monomere.Copolymers of monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids, monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids and monoethylenically unsaturated carboxyl-free monomers can be used as scale dissolvers, dispersants, scale inhibitors in detergents, peptizers and fluxes for drilling fluids. Various processes for the preparation of these copolymers using aqueous solvent systems, including both continuous and batch processes, have been described in the past. As far as is known in the art of copolymers occurring in the present invention, the major differences in the reactivity of dicarboxylic monomers, e.g. Maleic acid, and monocarbon monomers, e.g. Acrylic acid, known. In order to achieve complete or nearly complete polymerization of maleic acid, batch processes in which the faster polymerizing acrylic acid monomer is slowly added to a maleic acid salt "batch" have been used to prepare these copolymers (USP 4,659,793) a recent, continuous process relies on a long residence time in a complex series of reactor, cascade "(U.S. Patent No. 4,725,655). The shortcoming of the copolymeric solutions previously made by the batch "off" process was a high level of unreacted dicarboxylic acids which reduced the effectiveness of the copolymer in certain applications. This problem has apparently been solved by US Pat. No. 4,659,793 which discloses a batch process in aqueous solution for preparing copolymers of monoethylenically unsaturated aliphatic dicarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid, mesaconic acid, fumaric acid, methylenemalonic acid, citraconic acid and their monoalkali metal or monoammonium salts α-β-ethylenically unsaturated monomers having carboxy groups such as methacrylic acid or sulfone groups such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. When using (i) a water soluble, free radical reaction initiator, e.g. Hydrogen peroxide, in concentrations of 0.5-10% by weight of the total monomer concentration, and (il) from 1 to 250 ppm of metal ions, e.g. For example, ferric ion and ferric ion, and at a pH in the range of 2 to 7, this method was less than 0.5% by weight at stable molecular weight in reducing the unpolymerized residue to dicarboxylic acids the copolymer apparently successful. The concentration of dicarboxylic acids having 4-6 carbon atoms per molecule was between 10 and 70% by weight, and the concentration of ethylenically unsaturated monomers having 3-10 carbon atoms per molecule was between 30 and 90% by weight of the total mass of the monomers.
Ein typisches diskontinuierliches Verfahren wird im US-PS-4.659.793 beschrieben, in dem ein Reaktionsapparat gleichzeitig mit Dicarbonsäure und Metallionensalz bestückt wurde. Das Reaktionsgemisch wurde auf eine Temperatur zwischen 40°C und 15O0C erhitzt, und der Initiator sowie das a-b-ethylenisch ungesättigte Monomer wurden dann in wäßriger Lösung über 3-10 Stunden in das erhitzte Reaktionsgemisch gegeben. Jedoch werden, da der Reaktionsprozeß bereits beginnt, wenn sich die monoethylenisch ungesättigte Dicarbonsäure im Reaktionsgefäß befindet und die Monocarbonsäure zusammen mit dem Initiator über einen bestimmten Zeitraum hinweg dazugegeben wird, Copolymere synthetisiert, deren Zusammensetzung sich während der ganzen Reaktion verändert. Da die Dicarbonsäure in den ersten Phasen der Reaktion in einer großen Konzentration vorliegt, führt dies zur Herstellung eines Copolymers, das sich hauptsächlich aus der Dicarbonsäure zusammensetzt. Da sich die Konzentration der zugefügten Monomere erhöht, ist der Monomergehalt der Reaktionslösung veränderlich; mit der wachsenden Konzentration der zugefügten Monomere ändert sich die Zusammensetzung des anfänglich produzierten Monomers. In ähnlicher Weise besteht das in den letzten Phasen der Reaktion gebildete Copolymer, wenn die meiste Dicarbonsäure polymerisiert worden ist, und das zugefügte Monomer jetzt In einer höheren Konzentration vorliegt als die Dicarbonsäure, zu diesem Zeitpunkt hauptsächlich aus dem zugefügten Monocarbonmonomer.A typical batch process is described in U.S. Patent 4,659,793 in which a reactor was simultaneously charged with dicarboxylic acid and metal ion salt. The reaction mixture was heated to a temperature between 40 ° C and 15O 0 C, and the initiator and the a-b ethylenically unsaturated monomer was then added in aqueous solution over 3-10 hours in the heated reaction mixture. However, since the reaction process already starts when the monoethylenically unsaturated dicarboxylic acid is in the reaction vessel and the monocarboxylic acid is added together with the initiator over a certain period of time, copolymers are synthesized whose composition changes throughout the reaction. Since the dicarboxylic acid is present in a large concentration in the first stages of the reaction, this results in the preparation of a copolymer composed mainly of the dicarboxylic acid. As the concentration of added monomers increases, the monomer content of the reaction solution is variable; As the concentration of added monomers increases, the composition of the initially produced monomer changes. Similarly, when most of the dicarboxylic acid has been polymerized and the added monomer is now present at a higher concentration than the dicarboxylic acid, the copolymer formed in the latter stages of the reaction will consist primarily of the added monocarbon monomer at this time.
Ein weiterer Nachteil des >m US-PS-4.659.793 dargelegten „Absatz'-Verfahrens ist, daß zur Herstellung der vorteilhafteren Copolymere mit niedrige! relativer Molekülmasse bei der Reaktion ein höherer Metallionenspiegel erforderlich ist. Dies jedoch ist aus ökologischer Sicht nicht erstrebenswert, da das Metall im Endprodukt verbleibt und somit letztlich in die Umwelt gelangen könnte.Another disadvantage of the "heel" process set forth in US Pat. No. 4,659,793 is that, for the preparation of the more advantageous copolymers with lower! relative molecular mass in the reaction, a higher metal ion level is required. However, this is not desirable from an ecological point of view, since the metal remains in the final product and could ultimately end up in the environment.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung dieser Polymere ist ein im US-PS-4.725.655 dargelegtes kontinuierliches Kaskadenverfahren, von dem es heißt, es sei schneller und ökonomischer als ein diskontinuierliches Verfahren. In diesem Patent wird die Copolymerisierung von (a) monoethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren mit 4-6 Kohlenstoffatomen pro Molekül bei Konzentrationen von 40-90% Masseanteilen an Monomeren, (b) monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren mit 3-10 Kohlenstoffatomen pro Molekül bei Konzentrationen von 40-90% Masseanteilen an Monomeren und wahlweise von carboxylfreien Monomeren bei Konzentrationen unter 20% Masseanteilen an den Monomeren beschrieben. Dieses Verfahren, das nur kontinuierlich betrieben werden kann, beginnt mit der Füllung aller Reaktionsgefäße - in der Regel drei - mit einer wäßrigen Lösung eines Copolymers der monoethylenisch ungesättigten Mono· und Dicarbonsäuren, die im diskontinuierlichen Verfahren nach DE-PS-3.147.489 hergestellt worden sind. Dabei werden Ausgangspolymere mit einer Zusammensetzung verwendet, die der herzustellenden ähnlich ist. Dann werden die Reaktionsapparate auf eine Temperatur zwischen 6O0C und 15O0C erhitzt. Nun werden die Dicarbonsäure und mindestens 40% Masseanteile der Monocarbonsäure zusammen mit 0,5-6,0% Masseanteilen des Initiators und ausreichend Neutralisationsmittellösung (20-80% Masseanteile des Säuregewichtes) für die Neutralisation in den ersten Reaktionsapparat gegeben. Weitere Mengen Monocarbonsäure und Initiator werden in den zweiten Reaktionsapparat gegeben oder auf alle angeschlossenen Reaktionsapparate verteilt. Wird ein Comonomer eines caiboxylfreien Monomere verwendet, kann es in den ersten Reaktionsapparat oder in eine Verbindung aus dem ersten Reaktionsapparat und denen der Kaskade geqeben werden. Die Gesamtmenge der verwendeten Monomere reicht von 20 bis 70% Masseanteilen am Gesamtgewicht der wäßrigen Lösung. Die Reaktionslösung wird nach einer Verweildauer von 0,5-8 Stunden dem letzten Reaktionsapparat entnommen.Another method of making these polymers is a continuous cascade process set forth in U.S. Patent No. 4,725,655, which is said to be faster and more economical than a batch process. In this patent, the copolymerization of (a) monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids having 4-6 carbon atoms per molecule at concentrations of 40-90% by weight of monomers, (b) monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids having 3-10 carbon atoms per molecule at concentrations of 40-90 % By weight of monomers and optionally of carboxyl-free monomers at concentrations below 20% by weight of the monomers. This process, which can be operated only continuously, begins with the filling of all reaction vessels - usually three - with an aqueous solution of a copolymer of monoethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, which were prepared in the batch process according to DE-PS-3,147,489 are. In this case, starting polymers are used with a composition similar to the one to be produced. Then the reactors are heated to a temperature between 6O 0 C and 15O 0 C. Now, the dicarboxylic acid and at least 40% by weight of the monocarboxylic acid are added to the first reactor together with 0.5-6.0% by weight of initiator and sufficient neutralizer solution (20-80% by weight of acid weight) for neutralization. Further amounts of monocarboxylic acid and initiator are added to the second reactor or distributed to all connected reactors. When a comonomer of a caiboxyl-free monomer is used, it may be added to the first reactor or to a compound of the first reactor and those of the cascade. The total amount of monomers used ranges from 20 to 70% by weight of the total weight of the aqueous solution. The reaction solution is removed after a residence time of 0.5-8 hours the last reactor.
Ähnlich den zuvor beschriebenen diskontinuierlichen Verfahren entsteht auch in diesem kontinuierlichen Verfahren ein Polymer mit gemischter Zusammensetzung. Dies ergibt sich teilweise aus dem Umstand, daß die zuerst eingebrachten Copolymere in einem diskontinuierlichen Prozeß hergestellt wurden, bei dom Copolymere mit gemischter Zusammensetzung entstehen. Obwohl alle Monomere gleichzeitig In den ersten Reaktionsapparat gegeben werden können und so eine homogenere Zusammensetzung entstehen würde, so verändert sich die Zusammensetzung doch, nachdem das Copolymer In den zweiten Reaktionsapparat gelangt ist und nur Monocarbonsäure und/odt, carboxylfreie Monomere in den Reaktionsapparat gegeben werden, so daß das Endprodukt hauptsächlich aus den zugegebenen Monomeren besteht. Die mehrstufigen ReaktionsapparateSimilar to the batch processes described above, a polymer of mixed composition is also formed in this continuous process. This is partly due to the fact that the first introduced copolymers were prepared in a discontinuous process, resulting in dom copolymers of mixed composition. Although all monomers may be added simultaneously to the first reactor to give a more homogeneous composition, after the copolymer has passed into the second reactor and only monocarboxylic acid and / or carboxyl-free monomers are added to the reactor, the composition will change. so that the final product consists mainly of the added monomers. The multi-stage reactors
und die für dieses Verfahren erforderliche technische Ausstattung sowie die mit diesem Verfahren verbundenen Steuerungsprobleme haben nachteilige Auswirkungen auf die Wirksamkeit des Verfahrens und die Homogenität der Zusammensetzung der Copolymere.and the technical equipment required for this process and the control problems associated with this process have detrimental effects on the efficiency of the process and the homogeneity of the composition of the copolymers.
Von uns wurde ein Verfahren gefunden - ein kontinuierliches oder diskontinuierliches in wäßriger Läsung -, das mit einem hohen Umsetzungsgrad die Herstellung von Copolymeren in einer homogenen und relativ gleichförmigen Zusammensetzung aus (!(.aliphatischen monoethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren, insbesondere Maleinsäure, aus (ii) ungesättigten Monomeren mit Monocarbonsäure - Funktionalität wie Acrylsäure und/oder ungesättigten Monomeren mit Monocarbonsäure - Funktionalität wie die Alkyleater der AcrylsäureWe have found a process - a continuous or discontinuous in aqueous solution - which, with a high degree of conversion, produces copolymers in a homogeneous and relatively uniform composition of unsaturated aliphatic monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids, especially maleic acid, from (ii) Monomers with monocarboxylic acid functionality such as acrylic acid and / or unsaturated monomers with monocarboxylic acid functionality such as the alkyleaters of acrylic acid
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein Verfahren, mit dem The present invention enables a method with which
a) eine Ausgangsmenge Wasser in einem Reaktionsapparat bereitgestellt wird;a) providing a starting amount of water in a reactor;
b) schrittweise Monomere, Polymerisationsinitiatoren und Neutralist ungsmittel dazugegeben werden, die als getrennte Ströme eingebracht werden oder als Gemische davon, wobei jeder Strom mit einer im wesentlichen gleichförmigen Zuflußgeschwindigkeit einspeist und die Ströme in einem Zeitraum, der mindestens 25% oder z. B. ein Drittel oder mehr der gesamten Zuflußzeit der Ströme ausmacht, gleichzeitig eingebracht werden, wobei die Monomere (A) 3-65% Masseanteile, z. B. 5-65% Masseanteile des Gesamtgewichtes der Monomere, die aus zumindest einer monoethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuremi:4-6 Kohlenstoffatomen pro Molekül odereinem Salz oder Anhydrid daraus bestehen, ausmachen, und (B) zu 35-97% Masseanteilen, z. B. 35-95% Masseanteilen des Gesamtgewichtes der Monomere, aus zumindest einem Comonomer bestehen, das unter monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren mit 3-6 Kohlenstoffatomen pro Monomermolekül und ungesättigten carboxylfreien Monomeren ausgewählt worden ist;b) adding stepwise monomers, polymerization initiators and neutralizing agents introduced as separate streams or as mixtures thereof, each stream feeding at a substantially uniform feed rate and passing the streams over a period of at least 25% or z. B. one-third or more of the total inflow time of the streams, are introduced simultaneously, wherein the monomers (A) 3-65% by weight, for. 5-65% by weight of the total weight of the monomers consisting of at least one monoethylenically unsaturated dicarboxylic acid moi: 4-6 carbon atoms per molecule or a salt or anhydride thereof, and (B) to 35-97% by weight, e.g. 35-95% by weight of the total weight of the monomers, consisting of at least one comonomer selected from monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids having 3-6 carbon atoms per monomer molecule and unsaturated carboxyl-free monomers;
(c) ein Metallsalzaktivierungsmittel in den Reaktionsapparat eingebracht wird, wobei dieses Metallsalzaktivierungsmittel in der Ausgangsmenge Wasser enthalten sein kann, während der Zugabe der Monomere beigefügt werden kann, nach der Zugabe von einem oder mehrerer Monomere beigefügt oder in kombinierter Weise gegeben werden kann;(c) introducing a metal salt activating agent into the reactor, which metal salt activating agent may be contained in the initial amount of water, while the addition of the monomers may be added, added after the addition of one or more monomers or added in a combined manner;
(d) die Reaktion etwa bei einer Temperatur von 80-2000C abläuft; und(d) the reaction proceeds at a temperature of about 80-200 0 C; and
(e) das entstehende Copolymer aus dem Reaktionsapparat bereitgoi teilt wird.(E) the resulting copolymer from the reactor bereitgoi shares.
Im Vergleich zu den in Verfahren nach dem bisherigen Kenntnisstand hergestellten Copolymeren und bei Verwendung derselben Monomere entstehen bei diesem relativ unkomplizierten Verfahren Copolymere mit einer homogeneren Zusammensetzung und potentiell verbesserten Eigenschaften. Ebenso kann die relative Molekülmasse der Copolymere gesteuert werden, da sowohl die Restmonomere als auch die im Endprodukt enthaltenen Metalle auf einem ökologisch vertretbaren Niveau gehalten werden können.In comparison to the copolymers prepared in the prior art and using the same monomers, copolymers of a more homogeneous composition and potentially improved properties are formed in this relatively uncomplicated process. Similarly, the molecular weight of the copolymers can be controlled since both the residual monomers and the metals contained in the final product can be maintained at an environmentally acceptable level.
In einer Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den mit Wasser gefüllten Reaktionsapparat und in Gegenwart einesMetallsalzaktivierungsmittels schrittweise und In im wesentlichen gleichbleibenden Mengendrei Beigaben, vorzugsweise linear und voneinander getrennt, auch In gelöster Form, zugeführt, wobei in einer Beigabe die Monomere, in der anderen der Polymerisationsinitiator und in der weiteren das Neutralisationsmittel enthalten sind. Bei einer anderen Variante werden zwei oder mehr der drei Beigaben vor der Einspeisung In den Reaktionsapparat gemischt, und bei einer weiteren Variante erfolgt eine getrennte Zugabe der Monomere, z. B. als Lösungen.In an implementation of the process according to the invention in the water-filled reactor and in the presence of a Metallaltsalzaktivierungsmittels gradually and in substantially constant amounts of three additives, preferably linearly and separated from each other, also in dissolved form, supplied in one addition, the monomers in the other of the Polymerization initiator and in the further contain the neutralizing agent. In another variant, two or more of the three additives are mixed before feeding into the reactor, and in a further variant, a separate addition of the monomers, z. B. as solutions.
Copolymere der (i) monethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren und (ii) monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren und/oder monoethylenisch ungesättigten carboxylfreien Monomere mit einer durchschnittlichen relativen Molekülmasse von etwa 1000 bis 100000 können durch die Zugabe dieser Monomere in das Reaktionsgefäß in zumindest anfänglich etwa gleich großen Zugabemengen, zusammen mit wasserlöslichen, freien radikalischen Reaktionsinitiatoren, hergestellt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in den Reaktionsapparat anfänglich nur Wasser oder eine wäßrige Lösung eines Metallsalzaktivators gegeben, die dann auf eine höhere Temperatur erhitzt wird.Copolymers of the (i) monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids and (ii) monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids and / or monoethylenically unsaturated carboxyl-free monomers having an average molecular weight of about 1,000 to 100,000 may be added by adding these monomers into the reaction vessel in at least initially approximately equal amounts with water-soluble free radical reaction initiators. In the process of the invention, initially only water or an aqueous solution of a metal salt activator is added to the reactor, which is then heated to a higher temperature.
Monomere, Initiatoren und Neutralisationsmittel werden anschließend dazugegeben, Jede Substanz in im wesentlichen gleich großen Zugabemengen. Zum Beispiel kann die Zugabe dieser beizufügenden Substanzen gleichzeitig und linear oder bei leicht differierenden Zugabemengen und Zeitpunkten erfolgen.Monomers, initiators and neutralizing agents are then added, each substance in substantially equal amounts added. For example, the addition of these substances to be added may occur simultaneously and linearly or with slightly differing additions and times.
Der Metallsalzaktivator kann in der Ausgangsbeschickung enthalten sein, zusammen mit den Monomeren in das Reaktionsgefäß gegeben werden, nach der Zugabe von einem oder mehrerer Monomere oder entsprechend verteilt zugegeben werden. Die Monomere, Initiatoren und Neutralisationsmittel können als einzelne Ströme, z. B. in der Form von Lösungen, in das Reaktionsgefäß eingespeist werden. Eine Variante besteht darin, zwei oder mehr der drei Ströme vor ihrer Einspeisung in den Reaktionsapparat zu verbinden. Eine weitere bevorzugte Variante ist die Zugabe der Monomere in einzelnen Strömen. Die Menge und der Zeitpunkt der Zugabe der Monomere und des Initiators kann mit Hinblick auf die unterschiedliche Reaktionsfreudigkeit der Monomere variabel gestaltet und die Umsetzung der Monomere somit maximiert werden. Dieses Verfahren kann sowohl als ein kontinuierliches als auch als ein diskontinuierliches betrieben werden, wobei einem kontinuierlichen Verfahren der Vorzug eingeräumt wird.The metal salt activator may be included in the starting charge, added to the reaction vessel along with the monomers, added after the addition of one or more monomers, or appropriately distributed. The monomers, initiators and neutralizing agents can be used as single streams, e.g. In the form of solutions, into the reaction vessel. One variant is to combine two or more of the three streams prior to their introduction into the reactor. Another preferred variant is the addition of the monomers in individual streams. The amount and timing of the addition of the monomers and the initiator can be made variable in view of the different reactivity of the monomers and thus the conversion of the monomers can be maximized. This process can be operated as both a continuous and a batch process, with preference given to a continuous process.
Die Zusammensetzung der in den Reaktionskolben gegebenen Monomere entspricht der Zusammensetzung des copolymeren Endproduktes. Werden die Copolymere separat eingespeist, werden sie in im wesentlichen gleich großen Zugs'uomengen, vorzugsweise linear beigegeben.The composition of the monomers added to the reaction flask corresponds to the composition of the final copolymer product. If the copolymers are fed separately, they are added in substantially equal amounts Zugs'uomengen, preferably linear.
Werden die verwendeten Monomere separat eingespeist und haben sie das gleiche Reaktionsvermögen, ist es in der Regel wünschenswert, die Zugabe eines jeden Monomere zum gleichen Zeitpunkt zu beginnen und die Zugabe eines jeden Monomers zum gleichen Zeitpunkt zu beenden. Haben die Monomere jedoch ein unterschiedliches Reaktionsvermögen, kann die Zugabemenge zum Ausgleich der Differenzen im Reaktionsvermögen variieren. Werden Monomere unterschiedlichen Reaktionsvermögens verwendet, kann die Zugabe eines jeden der Monomere oder der Monomerenlösungen zur gleichen Zeit begonnen werden, jedoch ist es wünschenswert, langsam reagierende Monomere, im Vergleich zur Einspeisedauer bei schneller reagierenden Monomeren, in einem kürzeren Zeitraum einzubringen. Deshalb wird die Zugabe der langsamer reagierenden Monomere vor der Zugabe der schneller reagierenden Monomere beendet. Obwohl eine Abhängigkeit vom Grad desWhen the monomers used are fed separately and have the same reactivity, it is usually desirable to start adding each monomer at the same time and terminating the addition of each monomer at the same time. However, if the monomers have different reactivities, the amount of addition may vary to compensate for differences in reactivity. When monomers of different reactivity are used, the addition of each of the monomers or monomer solutions can be started at the same time, however, it is desirable to introduce slow reacting monomers in a shorter time compared to the feed time of faster reacting monomers. Therefore, the addition of the slower reacting monomers is stopped before the faster reacting monomers are added. Although a dependency on the degree of
Reaktionsvermögens der Monomere besteht, Ist es am besten, die langsam reagierenden Monomere in etwa 25-75% der Einspeisezelt für die schneller reagierenden Monomere In den Reaktionskolben zu geben. Werden die Monomere in getrennten Strömen zugeführt, erfolgt die Zufuhr dementsprechend zumindest anfänglich gemeinsam, wobei diese Form der Zugabe mindestens 25% und vorzugsweise mindestens 75% der gesamten Einspeisedauer der Monomere beträgt. Vorzugsweise wird die Mehrzahl der Monomere oder Monomerenlösungen gleichzeitig und linear zugeführt. Auf die gleichzeitige Zufuhr von Monomeren („cofeed") folgt oft ein abschließender Polymerisationsschritt (,chase"), um die Anzahl der nicht polymerisieren, langsamer reagierenden Monomere mit in der Fachwelt gut bekannten Mitteln zu reduzieren, wie mit der (a) nachträglichen Zufuhr von schneller reagierenden Monomeren, (b) der Erhöhung der Polymerisationsterr.peratur, (c) der nachträglichen Zugabe eines Initiators (Katalysators) oder einer Verknüpfung dieser oder anderer Verfahren. Unter den im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Monomeren sind monoethylenisch ungesättigte Dicarbonsäuren mit 4-6 Kohlenstoffatomen pro Molekül, deren Salze, z.B. deren Alkalimetallsalze und Ammoniumsalze, und die Anhydride der cis-Dicarbonsäuren. Unter den geeigneten Monomeren befinden sich z. B. die Maleinsäure, die Itaconsäure, die Mesacon- und Fumarsäure, die Citraconsäure und die Anhydride der cis-Dicarbonsäure, z. B. Maleinanhydrid. Von diesen Monomeren ist Maleinanhydrid am besten geeignet. Die Konzentration der monoethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure reicht von 3-65% Masseanteilen, z. B. 5-65% Masseanteilen der gesamten Monomerkonzentration.It is best to add the slowly reacting monomers in about 25-75% of the feed tents for the faster reacting monomers into the reaction flasks. Accordingly, if the monomers are fed in separate streams, then the feed is at least initially common, this form of addition being at least 25% and preferably at least 75% of the total feed time of the monomers. Preferably, the plurality of monomers or monomer solutions are fed simultaneously and linearly. The co-feed of cofeed is often followed by a final ("chase") polymerization step to reduce the number of non-polymerizing, slower reacting monomers by means well known in the art, such as (a) post-feed (b) increasing the polymerization temperature, (c) adding an initiator (catalyst) subsequently, or linking these or other processes. Among the monomers used in the process of the present invention are monoethylenically unsaturated dicarboxylic acids having 4-6 carbon atoms per molecule, their salts, e.g. their alkali metal salts and ammonium salts, and the anhydrides of cis-dicarboxylic acids. Among the suitable monomers are z. For example, maleic acid, itaconic acid, mesaconic and fumaric acid, citraconic acid and anhydrides of cis-dicarboxylic acid, e.g. For example, maleic anhydride. Of these monomers, maleic anhydride is most suitable. The concentration of the monoethylenically unsaturated dicarboxylic acid ranges from 3-65% by weight, e.g. B. 5-65% by weight of the total monomer concentration.
Unter den im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Monomeren befinden sich auch monoethylenisch ungesättigte Monocarbonsäuren mit 3-6 Kohlenstoffatomen pro Molekül und/oder ungesättigte carboxylfreie Monomere. Die Konzentration dieser Monomere reicht von 35-97% Masseanteilen, z. B. von 35-95% Masseanteilen und vorzugsweise von 40-90% Masseanteilen an der gesamten Monomerkonzentration. Zu den geeigneten monoethylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren gehören die Acrylsäure, die Methacrylsäure, die Vinylessigsäure, die Crotonsäure und die Acryloxypropionsäure. Die am besten geeignete monoethylenisch ungesättigte Monocarbonsäure ist die Acrylsäure. Beispiele für geeignete ungesättigte carboxylfreie Monomere sind die Alkylester der Acryl- oder Methacrylsäuren wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und Isobuthylmethacrylat; die Hydroxyalkylester der Acryl- oder Methacrylsäuren wie Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat und Hydroxypropylmethacrylat; Acrylamide; Methacrylamide; N-tertiäres Butylacrylamid; N-Methylacrylamid; N1N-Dimethylacrylamid; Acrylnitril; Methacrylnitril; Allylalkohol; Allylsulfonsäure; Allylphosphonsäure; Vinylphosphonsäure; Dimethylaminoethylacrylat; Dimethylaminoethylmethacrylat; Phosphoethylmethacrylat; N-Vinylpyrollidon; N-Vinylformamid; N-Vinylimidazol; Ethylenglycoldiacrylat; Trimethylolpiopan (Auslassung, s. Patentanspruch 10; d. Übs.) salze. Die Konzentration des carboxylfreien Monomers kann bis zu 80% Masseanteile der gesamten Monomerkonzentration betragen. In der Regel beträgt die Konzentration bis zu 35% Masseanteile und ist abhängig von der Löslichkeit des jeweiligen Monomers im Reaktionsgemisch.Among the monomers used in the process according to the invention are also monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids having 3-6 carbon atoms per molecule and / or unsaturated carboxyl-free monomers. The concentration of these monomers ranges from 35-97% by weight, e.g. From 35-95% by weight and preferably from 40-90% by weight of the total monomer concentration. Suitable monoethylenically unsaturated monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, vinylacetic acid, crotonic acid and acryloxypropionic acid. The most suitable monoethylenically unsaturated monocarboxylic acid is acrylic acid. Examples of suitable unsaturated carboxyl-free monomers are the alkyl esters of acrylic or methacrylic acids such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate and isobutyl methacrylate; the hydroxyalkyl esters of acrylic or methacrylic acids such as hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate and hydroxypropyl methacrylate; acrylamides; methacrylamides; N-tertiary butylacrylamide; N-methyl acrylamide; N, 1- N-dimethylacrylamide; acrylonitrile; methacrylonitrile; allyl alcohol; allylsulfonic; allylphosphonic; vinylphosphonic; dimethylaminoethyl; dimethylaminoethyl; phosphoethyl; N-vinyl pyrollidone; N-vinylformamide; N-vinylimidazole; ethylene glycol; Trimethylolpiopane (omission, see claim 10, d. The concentration of the carboxyl-free monomer may be up to 80% by weight of the total monomer concentration. As a rule, the concentration is up to 35% by weight and depends on the solubility of the particular monomer in the reaction mixture.
Wasserlösliche Initiatoren, die in diesem Verfahren verwendet werden können, sind u.a. Wasserstoffperoxid, t-Butylhydroperoxid, Natriumperoxodisulfat, Kaliumperoxodisulfat, Ammoniumperoxodisulfat, Natriumperphosphat, Ammoniumperphosphat, Kaliumperphosphat, 2,2-Azobis(Cyanov0leriansäure) oder Kombinationen dieser Substanzen. Es zeigte sich, daß die vorteilhaften Eigenschaften mehrerer dieser Initiatoren durch deren Verwendung in Kombinationen ausgenutzt werden können. Zum Beispiel ermöglicht Wasserstoffperoxid eine gute Steuerung der relativen Molekülmasse, wenn auch etwas auf Kosten der Umsetzung der Monomere, während Natriumperoxodisulfat für eine hohe Umsetzung der Monomere in Polymere sorgt, aber etwas auf Kosten der Steuerung der relativen Molekülmasse. Durch die Kombination solcher Initiatoren wie Wasserstoffperoxid und Natriumperoxodisulfat können die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich der Steuerung der relativen Molekülmasse und der hohen Umsetzung der Monomere in Polymere erzielt werden. Das am besten geeignete Initiatorsystem ist eine Kombination aus Wasserstoffperoxid und Natriumperoxodisulfat. Die Konzentration des Initiators insgesamt liegt zwischen 0,5 und 20% und vorzugsweise zwischen 1 und 10% Masseanteilen am Gesamtgewicht der Monomere.Water-soluble initiators which may be used in this process include i.a. Hydrogen peroxide, t-butyl hydroperoxide, sodium peroxodisulfate, potassium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, sodium perphosphate, ammonium perphosphate, potassium perphosphate, 2,2-azobis (cyanovaleric acid) or combinations of these substances. It has been found that the advantageous properties of several of these initiators can be exploited by their use in combinations. For example, hydrogen peroxide allows good control of molecular weight, albeit somewhat at the expense of reacting the monomers, while sodium peroxodisulfate provides for high conversion of the monomers into polymers, but somewhat at the expense of molecular weight control. By combining such initiators as hydrogen peroxide and sodium peroxodisulfate, the desired properties can be achieved in terms of molecular weight control and high conversion of monomers into polymers. The most suitable initiator system is a combination of hydrogen peroxide and sodium peroxodisulfate. The total concentration of the initiator is between 0.5 and 20% and preferably between 1 and 10% by weight of the total weight of the monomers.
Metallsalzaktivatoren, die bei dieser Polymerisation verwendet werden können, sind u. a. die wasserlöslichen Salze des Cobalts, Eisens, Kupfers, Nickels, Mangans, Zirconiums und Zinks oder Kombinationen davon. Beispiele unter den Metallsalzen sind Kupfersulfatpentahydrat, Eisensulfatheptahydrat, Kupferacetat, Eisenacetat, Manganacetat, Cerium(IV)-sulfat, Calciumacetat, Calciumsulfat, Calciumnitrat, Zinkacetat, Zinkchlorid, Titan(lll)-chlorid, Titan(IV)-chlorid, Blei(ll)-acetat, Blei(IV)-acetat, Kupferacetat, Eisenacetathydroxid, Eisen(ll)· und EisendlD-chlorid, Eisen(ll)- und EisendlD-phosphat, Kupfer(l)-und Kupfer(ll)-chlorld, Kupfer(l)· und Kupfer(ll)-bromid, Kupfer(l)-nitrat, Eisen(lll)-sulfat, Manganbromid, Manganchlorid, Cobalt(ll)-acetat, CobaltdO-chlorid, CobaltüU-Nitrat, Co'jaltüU-sulfat, Cerium(lll)-chlorid, Cerium(lll)-nitrat, CeriumdlD-sulfat, Zinknitrat, Zinkphosphat, Zinksulfat, Mangannitrat, Mangansulfat, BleidD-chlorid, Blei(ll)-nitrat u.a. Die am besten geeigneten Metallsalzaktivatoren sind die kupferhaltigen Verbindungen. Es zeigte sich, daß Kupfer in seiner Fähigkeit, die relative Molekülmasse und den Grad der Verzweigung bei Beibehaltung einer hohen Umsetzung von Monomeren in Polymere zu steuern, einzigartig ist. Weiterführend wird dies in der U.S.-Parallelanmeldung lfd. Nr. 475.580, eingegangen am 6. Februar 1990, beschrieben, die auf den gleichen Namen wie den des Anmelders der vorliegenden Erfindung lautet. Die geeignete Konzentration der Salze reicht von 1 bis 200 ppm, vorzugsweise von 1 bis 25 ppm, ausgehend vom Gesamtgewicht der Monomere.Metal salt activators which may be used in this polymerization include, but are not limited to: a. the water-soluble salts of cobalt, iron, copper, nickel, manganese, zirconium and zinc or combinations thereof. Examples of the metal salts are copper sulfate pentahydrate, iron sulfate heptahydrate, copper acetate, iron acetate, manganese acetate, cerium (IV) sulfate, calcium acetate, calcium sulfate, calcium nitrate, zinc acetate, zinc chloride, titanium (III) chloride, titanium (IV) chloride, lead (II) acetate, lead (IV) acetate, copper acetate, iron acetate hydroxide, ferrous and ferrous chloride, ferrous and ferrous D-phosphate, copper (I) and copper (II) chloride, copper (I. ) And copper (II) bromide, copper (I) nitrate, ferric sulfate, manganese bromide, manganese chloride, cobalt (II) acetate, cobalt D0 chloride, cobalt-U nitrate, cobalt sulfate, cerium (III) chloride, cerium (III) nitrate, CeriumdlD sulfate, zinc nitrate, zinc phosphate, zinc sulfate, manganese nitrate, manganese sulfate, lead D chloride, lead (II) nitrate and others The most suitable metal salt activators are the copper containing compounds. It has been found that copper is unique in its ability to control molecular weight and degree of branching while maintaining high conversion of monomers into polymers. Further, this is described in U.S. Serial No. 475,580, filed February 6, 1990, which is of the same name as the assignee of the present invention. The suitable concentration of the salts ranges from 1 to 200 ppm, preferably from 1 to 25 ppm, based on the total weight of the monomers.
Der Metallealzaktivator hilft bei der Steuerung der relativen Molekülmasse der Polymere. Allgemein gilt, daß mit steigender Konzentration des Metallsalzaktivators die relative Molekülmasse sinkt. Am meisten bevorzugt werden Copolymere mit geringer relativer Molekülmasse. Da jedoch der Metallsalzaktivator auch bei der Nutzung des Copolymers in diesem verbleibt, ist es auf Grund der gegenwärtigen ökologischen Probleme überaus wünschenswert, die Menge des an der Reaktion beteiligten Metalls und somit jene Menge zu begrenzen, die letztendlich in die Umwelt gelangt. Durch die Optimierung der Reaktionsbedingungen und die Verwendung einer nicht nur auf diesen Zweck beschränkten Kombination von Initiatoren können die bevorzugten Copolymere mit geringer relativer Molekülmasse mit einem hohen Umsetzungsgrad und einem geringen Grad an Metallinitiatoren hergestellt werden. Auch wenn der Metallsalzaktivator in die Ausgangsfüllung des Roaktionsapparates gegeben werden kann, er zusammen mit den Monomeren in das Reaktionsgefäß gegeben oder nach der Zugabe von einem oder mehreren der Monomere eingespeist wird, so liegt der für die Gabe des Metallsalzinitiators am besten geeignete Zeitpunkt nach der Zugabe der Dicarbonsäure, und die am besten geeignete Einspeisevariante ist die einmalige Gabe des gesamten Metallaktivators in wäßriger Lösung.The metal anti-activator helps control the molecular weight of the polymers. In general, as the concentration of the metal salt activator increases, the molecular weight decreases. Most preferred are low molecular weight copolymers. However, since the metal salt activator remains therein even when the copolymer is used, it is highly desirable to limit the amount of the metal involved in the reaction, and thus the amount that ultimately ends up in the environment, due to the present environmental problems. By optimizing reaction conditions and using a combination of initiators not limited to this purpose alone, the preferred low molecular weight copolymers can be prepared with a high degree of conversion and a low level of metal initiators. Although the metal salt activator may be added to the starting charge of the roughening apparatus, added to the reaction vessel along with the monomers, or fed after the addition of one or more of the monomers, the most suitable time to add the metal salt initiator is after the addition the dicarboxylic acid, and the most suitable feed variant is the one-time administration of the entire metal activator in aqueous solution.
Die Polymerisation wird vorzugsweise bis zur Bildung von 20-80% Maseanteilen Festsubstanz und am besten bis zur Bildung von 30-65% Masseanteilen Festsubstanz geführt. Die Polymerisationstemperaturen liegen vorzugsweise zwischen 80 und 15O0C, am besten zwischen 90 und 120"C. Wir j das Verfahren auf diskontinuierliche Weise ausgeführt, so können die Einspeisezeiten für die Monomere von 1 bis zu 10 Stunden, vorzugsweise 1 bis 4 Stunde betragen. Läuft das Verfahren als kontinuierlicher Prozeß, sollte vorzugsweise eine Verweildauer von zumindest 30 Minuten gewählt werden. Ist der Grad der Restmonomere höher als gewünscht, kann eine nachträgliche Gabe von Initiator oder Initiator und Monomer erfolgen. Die im Verlaufe des Verfahrens stattfindende Neutralisierung durch Zugabe des Neutralisationomittels, z. B. durch die Zugabe einer entsprechend äquivalenten basischen 20-80%igen, vorzugsweise 40-60%igen Lösung entsprechend dem Säuregehalt des Monomerengemisches, erfolgt vorzugsweise durch die kontinuierliche und lineare Einspeisung des Neutralisationsmittels während des gesamten Polymerisationsvorganges. Der pH-Wert der Reaktionslösung wird vorzugsweise im Bereich zwischen 3 und 7 gehalten, am besten jedoch zwischen 4 und 6. Unter den geeigneten Basen befinden sich Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Ammoniumhydroxid. Soll eine Alternative zur getrennten Zufuhr des Neutralisationsmittels gefunden werden, ist eine Kombination mit der Dicarbonsäure vorzuziehen.The polymerization is preferably carried out until the formation of 20-80% by weight of solid matter solids and best until the formation of 30-65% by weight of solid matter. The polymerization temperatures are preferably between 80 and 15O 0 C, preferably between 90 and 120 "C. We performed j, the method in a discontinuous manner, so can the injection times for the monomers of 1 up to 10 hours, preferably 1 to 4 hour. If the process is carried out as a continuous process, preferably a residence time of at least 30 minutes should be selected If the degree of residual monomers is higher than desired, subsequent addition of initiator or initiator and monomer may take place , For example, by the addition of a corresponding equivalent basic 20-80%, preferably 40-60% solution corresponding to the acid content of the monomer mixture is preferably carried out by the continuous and linear feed of the neutralizing agent during the entire polymerization process the reaction solution is v preferably in the range of 3 to 7, but most preferably between 4 and 6. Among the suitable bases are sodium hydroxide, potassium hydroxide and ammonium hydroxide. If an alternative to the separate supply of the neutralizing agent is to be found, a combination with the dicarboxylic acid is preferable.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die relative Monomerenkonzentration in der Reaktionslösung in sich konstant gehalten wird und das hergestellte Copolymer somit eine gleichförmige und stabile Zusammensetzung hat, wie durch die Entnahme von Proben zu verschiedenen Zeitpunkten des Reaktionsablaufos aus dem Reaktionsmedium und durch die Kontrolle der Zusammensetzung der Monomere im Reaktionsgufäß mittels einer leistungsstarken Flüssigkeitschromatographie (HPLC) belegt werden konnte. In ähnlicher Weise wurden Proben aus Reaktionsabläufen entnommen, die nach dem zuvor beschriebenen »Absatz'-Verfahren durchgeführt wurden, wobei sich zeigte, daß in den ersten Reaktionsphase» ein Polymer mit einem hohen Anteil an anfänglich im Reaktionsapparat enthaltenen Monomeren gebildet wird. Im weiteren Verlauf der Reaktion erhöht sich in der Zusammensetzung des Polymers der Anteil der zugegebenen Monomere, bis das hergestellte Polymer in den letzten Phasen der Reaktion überwiegend aus den zugeführten Monomeren besteht. Diese Ergebnisse können auch der beigelegten Zeichnung (Fig. 1) entnommen werden, in der auf der X-Achse die Zeit in Stunden (h), und auf der Y-Achse die Konzentration der Maleinsäure in % dargestellt sind; Linie „A" verkörpert das im „Absatz"-Verfahren hergestellte Maleat-Copolymer, und Linie „B" verkörpert das im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Maleat-Copolymer. Die erfindungsgemäß hergestellton Copolymere können zur Verbesserung der Inkrustationsinhibition in Konzentrationen von bis zu 35% Masseanteilen, vorzugsweise von 0,1-20% Masseanteile,), und am besten von 0,5-5,0% Masseanteilen in Waschmittelzusammensetzungen gegeben werden. Diese Zusammensetzungen können sowohl einen synthetischen Builder und eine wasserlösliche organische Waschmittelverbindung, z. B. anionische, nichtionische, zwitterionische und ampholytische Waschmittelverbindungen sind nicht zentrales Thema der vorliegenden Erfindung, da diese den Fachleuten auf dem Gebiet der Waschmittel gut bekannt sind.An advantage of the process according to the invention is that the relative monomer concentration in the reaction solution is kept constant in itself and thus the copolymer produced has a uniform and stable composition, such as by taking samples at different times of the Reaktionsablaufos from the reaction medium and by the control the composition of the monomers in the Reaktionsgufäß could be demonstrated by means of a powerful liquid chromatography (HPLC). Similarly, samples were taken from reactions carried out according to the "heel" method described above, which showed that in the first reaction phase "a polymer is formed with a high proportion of monomers initially contained in the reactor. In the further course of the reaction, the proportion of added monomers in the composition of the polymer increases until the polymer produced in the last phases of the reaction consists predominantly of the monomers fed. These results can also be seen from the enclosed drawing (Figure 1), in which the time in hours (h) on the X-axis, and the concentration of maleic acid in% on the Y-axis; Line "A" represents the maleate copolymer prepared in the "paragraph" process, and line "B" represents the maleate copolymer prepared in the process of the invention The copolymers prepared according to the invention can be used to improve incrustation inhibition in concentrations of up to 35% by weight. preferably from 0.1-20% by weight,), and most preferably from 0.5-5.0% by weight, in detergent compositions These compositions may include both a synthetic builder and a water-soluble organic detergent compound, e.g., anionic, nonionic Zwitterionic and ampholytic detergent compounds are not a central theme of the present invention, as these are well known to those skilled in the detergent art.
Unter den Beispielen für die Builder-Verbindungen, die in der Waschmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, befinden sich die Alkalimetallsalze der Carboxymethyloxysuccinsäure und der Diglycolsäure, Natrium- und Kaliumdiphosphat, Natrium- und Kaliumtripolyphosphat, Etherpolycarboxylate, Citrate, aus Polycarboxylaten, Polyacrylsäuren und ähnlichen Substanzen gewonnene Stärke oder Cellulose. Weitere Substanzen, die in der Zusammensetzung eines Wsschmittels enthalten sein können, sind die gewöhnlich darin vertretenen Stoffe. Typische Beispiele dafür sind schmutztragende Substanzen, hydrotrope Verbindungen, Korrosionshemmmer, Farbstoffe, Geruchsstoffe, Füllstoffe, Abrasivmittel, optische Aufheller, Enzyme, Seifenverstärker, Seifendispersionsmittel, Germicide, Anti-Anlaufmittel, kationische Waschmittel, Weichmacher, Dechlorierungsmittel, Poliermittel u.a. Der verbleibende Teil derWaschmittelzusammensetzung ist Wasser.Among the examples of the builder compounds which can be used in the detergent composition of the present invention are the alkali metal salts of carboxymethyloxysuccinic acid and diglycolic acid, sodium and potassium diphosphate, sodium and potassium tripolyphosphate, ether polycarboxylates, citrates, polycarboxylates, polyacrylic acids and the like Substances extracted starch or cellulose. Other substances that may be included in the composition of a laundry detergent are the substances commonly present therein. Typical examples thereof are soil-carrying substances, hydrotropes, corrosion inhibitors, dyes, fragrances, fillers, abrasives, optical brighteners, enzymes, soap boosters, soap dispersants, germicides, anti-tarnish agents, cationic detergents, plasticizers, dechlorinating agents, polishes and the like. The remaining part of the detergent composition is water.
Die Waschmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in jeder für solche Zusammensetzungen üblichen physischen Form bereitgestellt werden, z. B. als Pulver, Granulat, Flocken, Barren, Tabletten-, Fade, Flüssigkeiten, Pasten u. ä. die Waschmittelzusammensetzung kann auf gewöhnliche Art und Weise hergestellt und genutzt worden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Polymere besteht darin, daß sie in gewissem Maße biologisch abgebaut werden können. Ein aus synthetischen Polymeren bestehender und biologisch abbaubarer Waschmittelzusatz Ist vorteilhaft, da die Verwendung nicht biologisch abbaubarer, polymerischer Zusätze auf Grud der Bildung von Polysäuren zu einer Belastung der Umwelt führen kann.The detergent composition of the present invention may be provided in any physical form common to such compositions, e.g. As powder, granules, flakes, ingots, tablets, fad, liquids, pastes and. Ä. The detergent composition can be prepared and used in the usual way. Another advantage of the polymers of the invention is that they can biodegrade to some extent. A biodegradable detergent additive consisting of synthetic polymers is advantageous because the use of non-biodegradable polymeric additives may negatively affect the environment by virtue of the formation of polyacids.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden durch die angeführten Beispiele, die nur dem Zweck der Illustration dienen und nicht als Einengung des Geltungsbereiches der Erfindung ausgelegt werden sollen, näher beschrieben. Alle Prozentangaben in den Beispielen beziehen sich auf Masseanteile, sofern es nicht anders ausgewiesen ist.The present invention will be further described below by the examples given, which are for the purpose of illustration only and are not to be construed as narrowing the scope of the invention. All percentages in the examples refer to parts by weight unless otherwise indicated.
In einen 3-l-Kolben mit vier Anschlüssen, der mit einer mechanischen Rührvorrichtung, einem Rückflußkondensator und Einspeisetrichtern ausgestattet ist, wurden 350g entionisiertes Wasser und 8g einer 0,15% Masseanteile enthaltenden Lösung von Eisensulfatheptahydrat in entionisiertem Wasser gegeben. Diese Lösung wurde auf 9O0C ± 30C erhitzt. Zu diesem Zeitpunkt wurden eine Monomerlösung auf 230g entionisiertem Wasser, 325g 97%iger Acrylsäure und 147,8g Maleincnhydrid, eine Initiatorlösung aus 75g entionisiertem Wasser, 25g Natriumperoxodisulfat und 16,7g 30%igen Wasserstoffperoxids, und eine neutralisierende Lösung aus 300g 50%igem Natriumhydroxid, 50 Äquivalentprozente bezüglich der Monomere, linear und separat über 2,5 Stunden in den Kolben gegeben, wobei die Temperatur auf 9O0C ± 30C stabil gehalten wurde. Noch Beendigung der Zufuhr wurde das System über 30 Minuten auf 700C abgekühlt. Bei dieser Temperatur wird der pH-Wert der Lösung durch die Zugabe von 280 g einer 40%igen wäßrigen Lösung von NaOH auf etwa 7 eingeregelt. Die entstehende polymere Lösung mit dem pH-Wort 7 hat einen Festsubstanzgehalt von 39,5% und bei 250C eine Brookfield-Viskosität von 0,46PaS (460cps). Mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) wurde das Massemittel der relativen Molekülmasse (Mw) mit 11900 und dasInto a 3 L four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and feed hoppers was added 350 g of deionized water and 8 g of a solution of ferrous sulfate heptahydrate in deionized water containing 0.15% by weight. This solution was heated to 9O 0 C ± 3 0 C. At this time, a monomer solution was added to 230g of deionized water, 325g of 97% acrylic acid and 147.8g of maleic anhydride solution, 75g of deionized water initiator solution, 25g of sodium peroxodisulfate and 16.7g of 30% hydrogen peroxide, and a neutralizing solution of 300g of 50% sodium hydroxide , 50 Equivalents Percent with respect to the monomers, added linearly and separately over 2.5 hours in the flask, while the temperature was kept stable at 9O 0 C ± 3 0 C. At the end of the feed, the system was cooled to 70 ° C. for 30 minutes. At this temperature, the pH of the solution is controlled by the addition of 280 g of a 40% aqueous solution of NaOH to about 7. The resulting polymeric solution with the pH-word 7 has a solids content of 39.5% and at 25 0 C a Brookfield viscosity of 0,46PaS (460cps). By gel permeation chromatography (GPC), the mass average molecular weight (Mw) was 11900 and the
Zahlenmittel der relativen Molekülmasse (Mn) mit 4310 bestimmt. Der Restgehalt an Maleinsäure betrug 0,5% und an Acrylsäure unter 0,01 %, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen. Der biologische Abbau des entstehenden Polymers betrug In einem über 30 Tage ausgeführten Test zur Ermittlung des biologischen Sauerstoffbedarfs (BSB) 3,3%.Number average molecular weight (Mn) determined to be 4310. The residual content of maleic acid was 0.5% and of acrylic acid less than 0.01%, based on the theoretical total mass of the solid substances. The biodegradation of the resulting polymer was 3.3% in a biological oxygen demand (BOD) test run for more than 30 days.
die Initiatorlösung gegeben wurde. Die entstehende polymere Lösung mit dem pH-Wert 7,1 enthieltzu 40% Festsubstanzen undhatte bei 250C eine Brookfield-Viskosität von 1,7 PaS (1700cps). Durch eine GPC wurden für Mw 27 500 und Mn 5340 ermittelt.the initiator solution was added. The resulting polymeric solution with the pH 7.1 enthieltzu 40% solids undhatte a Brookfield viscosity of 1.7 PaS (1700cps) at 25 0 C. A GPC was used to determine Mw 27,500 and Mn 5340.
95 Äquivalent-% bezüglich der Monomere, und nach der Polymerisation erfolgte keine Neutralisation. Die entstehende polymere95% equivalent to the monomers, and no polymerization after polymerization. The resulting polymers
0,02%, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen.0.02%, measured on the theoretical total mass of the solids.
nach der Polymerisation zuzufügende Neutralisationslösung wurde auf 560g einer 40%igen Lösung von Natriumhydroxid inNeutralization solution to be added after the polymerization was added to 560 g of a 40% solution of sodium hydroxide in
250C eine Brookfield-Viskoyität von 0,25PaS (250cps). Durch eine GPC wurden für Mw 10100 und Mn 5900 ermittelt. Der25 0 C a Brookfield Viskoyität of 0,25PaS (250cps). By GPC were determined for Mw 10100 and Mn 5900. The
In einen 3-l-Kolben mit vier Anschlüssen, der mit einer mechanischen Rührvorrichtung, einem Rückflußkondensator und Einspeisetrichtern ausgestattet war, wurden 350g entionisierten Wassers und 8g einer 0,15% Masseanteile enthaltenden Lösung von Eieensulfathept&hydrat in entionisiertem Wasser gegeben. Diese Lösung wurde auf PO0C ± 30C erhitzt. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Monomerlösung aus 240g entionisiertem Wasser, 275g 97%iger Acrylsäure und 147,8g Maleinanhydrid, 50g Vinylacetat, eine Initiatorlösung aus 75g entionisiertem Wasser, 25g Natriumperoxydisulf&t und 16,7g 30%igem Wasserstoffperoxid und eine Neutralisationslösung aus 273g 50%igem Natriumhydroxid, 50 Äquivalent-% bezüglich der Konzentration der Acrylsäure und des Maleinanhydrids, über 2,5 Stunden linear und separat in den Kolben gegeben, wobei die Temperatur bei 900C ± 30C gehalten wurde. Nach Beendigung der Zufuhr wurde das System 30 Minuten lang auf 70°C abgekühlt. Bei 7O0C wurde der pH-Wert der Lösung durch die Zugabe von 230g einer 50%igen wäßrigen NaOH-Lösung auf etwa 7 eingeregelt.Into a 3-L four-terminal flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and feed hoppers was added 350 g of deionized water and 8 g of a solution of sulfate sulfate heptane in deionized water containing 0.15% by weight. This solution was heated to PO 0 C ± 3 0 C. At this time, a monomer solution of 240 g of deionized water, 275 g of 97% acrylic acid and 147.8 g of maleic anhydride, 50 g of vinyl acetate, an initiator solution of 75 g of deionized water, 25 g of sodium peroxydisulf & t and 16.7 g of 30% hydrogen peroxide and a neutralization solution of 273 g of 50% strength sodium hydroxide, 50 equivalent% relative to the concentration of acrylic acid and of maleic anhydride, added over 2.5 hours linearly and separately into the flask, maintaining the temperature at 90 0 C ± 3 0 C was maintained. After completion of the feed, the system was cooled to 70 ° C for 30 minutes. At 7O 0 C, the pH of the solution by the addition of 230 g of a 50% aqueous NaOH solution was adjusted to about 7.
Die entstehende polymere Lösung mit dem pH-Wert 7,4 enthielt zu 41,7% Festsubstanzen und hatte bei 250C eine Brookfield-Viskosität von 0,89PaS (890cps). Durch eine GPC wurden für Mw 15500 und Mn 5460 ermittelt. Der Restgehalt an Maleinsäure betrug 0,7%, an Acrylsäure 0,01 % und an Vinylacetat 0,07%, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen. In einem über 30 Tage durchgeführten BSB-Test wurde das hergestellte Polymer zu 9,6% biologisch abgebaut.The resulting polymeric solution with pH 7.4 contained 41.7% solids and had at 25 0 C a Brookfield viscosity of 0,89PaS (890cps). By GPC, Mw 15500 and Mn 5460 were determined. The residual content of maleic acid was 0.7%, of acrylic acid 0.01% and of vinyl acetate 0.07%, based on the theoretical total mass of the solids. In a BOD test conducted over 30 days, the polymer produced was biodegraded to 9.6%.
Das Verfahren nach Beispiel 5 wurde wiederholt, nur wurden statt des Vinylacetates 50g 2-hydroxyethylmethacrylat verwendet. Die entstehende polymere Lösung mit dem pH-Wert 7,2 enthielt zu 41,4% Festsubstanzen und hatte bei 250C eine Brookfield-Viskosität von 0,93PaS (930cps). Durch eine GCP wurden für Mw 18500 und Mn 5580 ermittelt. Der Restgehalt an Maleinsäure betrug 0,6%, an Acrylsäure 0,01 % und an Hydroxyethylmethacrylat weniger als 0,01 %, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen. In einem über 30 Tage durchgeführten BSB-Test wurde das hergestellte Polymer zu 7,0% biologisch abgebaut.The procedure of Example 5 was repeated, except that instead of the vinyl acetate 50g 2-hydroxyethyl methacrylate were used. The resulting polymeric solution with the pH 7.2 containing about 41.4% solids and had at 25 0 C a Brookfield viscosity of 0,93PaS (930cps). A GCP was used to determine Mw 18500 and Mn 5580. The residual content of maleic acid was 0.6%, of acrylic acid 0.01% and of hydroxyethyl methacrylate less than 0.01%, based on the theoretical total mass of the solids. In a more than 30-day BOD test, the polymer produced was biodegraded to 7.0%.
In einen 3-l-Kolben mit vier Anschlüssen, der mit einer mechanischen Rührvorrichtung, einom Rückflußkondensator und Einspeisetrichtern ausgestattet ist, wurden 650g entionisiertes Wasser und 16g einer 0,16% Masseanteile enthaltenden Lösung von Eisensulfatheptahydrat in entionisiertem Wasser gegeben. Diose Lösung wurde auf 9O0C ± 30C erhitzt. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Monomerlösung aus 460 g entionisiertem Wasser, 650 g 97%iger Acrylsäure und 295,6g Maleinanhydrid, eine Initiatorlösung aus 150g entionisiertem Wasser, 50g Natriumperoxodisulfat und 33,4g 30%igen Wasserstoffperoxids, und eine neutralisierende Lösung aus 600g 50%igem Natriumhydroxid, 50 Äquivalent-% bezüglich der Monomere, linear und separat über 2,5 Stunden in den Kolben gegeben, wobei die Temperatur auf 9O0C ± 3"C stabil gehalten wurde. Die Temperatur wurde für weitere 30 Minuten auf 900C gehalten; nach dieser Zeit wurden 29g Acrylsäure und 5g Natriumperoxydisulfat. gelöst in 45g entionisiertem Wasser, über 30 Minuten linear und separat eingespeist. Nach Beendigung der Zufuhr wurde das System über 30 Minuten auf 7O0C abgekühlt. Bei dieser Temperatur wird der pH-Wert der Lösung durch die Zugabe von 560 g einer 40%igen wäßrigen Lösung von NaOH auf etwa 7 eingeregelt.Into a 3-L four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and feed hoppers were added 650 g of deionized water and 16 g of a solution of ferrous sulfate heptahydrate in deionized water containing 0.16% by weight. Diose solution was heated to 9O 0 C ± 3 0 C. At this time, a monomer solution of 460 g of deionized water, 650 g of 97% acrylic acid and 295.6 g of maleic anhydride, an initiator solution of 150 g of deionized water, 50 g of sodium peroxodisulfate and 33.4 g of 30% hydrogen peroxide, and a neutralizing solution of 600 g of 50%. sodium hydroxide, 50 equivalent% relative to the monomers, if linearly and separately over 2.5 hours to the flask while the temperature was kept stable at 9O 0 C ± 3 "C. the temperature was for further 30 minutes at 90 0 C. held, after which time was 29g acrylic acid and 5g sodium peroxydisulfate dissolved in 45 g of deionized water, over 30 minutes fed linearly and separately after completion of the feed, the system for 30 minutes was cooled to 7O 0 C. at this temperature, the pH is... the solution by the addition of 560 g of a 40% aqueous solution of NaOH adjusted to about 7.
Die entstehende polymere Lösung mit dem pH-Wert 7 hat einen Festsubstanzgehalt von 40,0% und bei 250C eine Brookfield-Viskosität von 0,55PaS (550cps). Durch eine GPC wurde Mw mit 17600 und Mn mit 5210 bestimmt. Der Restgehalt an Maleinsäure betrug 0,2% und an Acrylsäure unter 0,01 %, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen.The resulting polymeric solution with the pH 7 has a solids content of 40.0% and at 25 0 C a Brookfield viscosity of 0,55PaS (550cps). By GPC, Mw was determined to be 17600 and Mn to be 5210. The residual content of maleic acid was 0.2% and of acrylic acid below 0.01%, based on the theoretical total mass of the solids.
In einen 1-l-Kolben mit vier Anschlüssen, der mit einer mechanischen Rührvorrichtung, einem Rückflu3kondensator und Einspeisetrichtern ausgestattet war, wurden 240g entionisiertes Wasser und 16g einerO,15%Masseantoile enthaltenen Lösung von Kupfersulfat in entionisiertem Wasser gegeben. Diese Lösung wurde bis zum Rückfluß erhitzt; zu diesem Zeitpunkt wurde eine Monomerlösung aus 200g 97%iger Acrylsäure und 42,' g Maleinanhydrid, eine Initiatorlösung aus .38,3g 30%igen Wasserstoffperoxids und eine neutralisierende Lösung aus 145,5g 50%igen Natriumhydroxids, 50 Äquivalent-% bezüglich der Monomere linear und separat über 2 Stunden bei Beibehaltung der Rückflußerhitzung in den Kolben eingespeist. Für weitere 30 Minuten wurde die Rückflußerhitzung aufrechterhalten; danach wurde der pH-Wert durch die Zugabe von 120g einer 50%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung au' etwa 7 eingeregelt. Die entstehende polymere Lösung mit dem pH-Wert 7,3 hat einen Festsubstanzgehalt von 41,3% und bei 25"C eine Brookfield-Viskosität von 0,3 PaS ßOOcps). Durch eine GPC wurde Mw mit 4080 und Mn mit 2620 bostimmt. Der Restgehalt an Maleinsäure betrug 0,4% und an Acrylsäure unter 0,1 %, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen.Into a 1-L four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and feed hoppers were added 240 grams of deionized water and 16 grams of a solution of copper sulfate (15% mass to solution) in deionized water. This solution was heated to reflux; at this time, a monomer solution of 200 g of 97% acrylic acid and 42 g of maleic anhydride, an initiator solution of 38.3 g of 30% hydrogen peroxide and a neutralizing solution of 145.5 g of 50% sodium hydroxide, 50 equivalent% to the monomers fed linearly and separately over 2 hours while maintaining the Rückflußerhitzung in the flask. For another 30 minutes, the reflux heating was maintained; Thereafter, the pH was controlled by the addition of 120 g of a 50% aqueous sodium hydroxide solution of about 7. The resulting polymeric solution with a pH of 7.3 has a solids content of 41.3% and at 25 "C a Brookfield viscosity of 0.3 PaS βOOcps.) By GPC Mw was 4080 and Mn was 2620. The residual content of maleic acid was 0.4% and of acrylic acid less than 0.1%, based on the theoretical total mass of the solids.
In einen 2-l-Kolben mit vier Anschlüssen, der mit einer mechanischen Rührvorrichtung, einem Rückflußkondensator und Einspeisotrichtern ausgestattet ist, werden 500g entionisiertes Wasser und 4g einer 0,15% Masseanteile enthaltenen Lösung von Kupfersulfat in entionisiertem Wasser gegeben. Diese Lösung wurde bis zum Rückfluß erhitzt; zu diesem Zeitpunkt wurde eine Monomerlösung aus 400g 97%iger Acrylsäure und 100g Itaconsäure, eine Initiatorlösung aus 20,8g 30%igem Wasserstoffperoxid und eine neutralisierende Lösung aus 412g 50%igem Natriumhydroxid, 75 Äquivalent-% bezüglich der Monomere, linear und separat 3,0 Stunden lang bei Beibehaltung des Rückflusses in den Kolben gegeben. Nach Beendigung der Zufuhr wurde das System 30 Minuten lang auf 6O0C abgekühlt. Bei 600C wurde der pH-Wert der Lösung mit 81 g einer 50%igen Lösung aus Natriumhydroxid in Wasser auf etwa 7 eingeregelt; anschließend wurden 100g Wasser dazugegeben. Die entstehende polymere Lösung enthielt zu 42,9% Festsubstanzen und hatte bei 250C eine Brookflied-Viskosität von 30,6PaS (30600cps). Mit einer GPC wurde Mw mit 59700 und Mn mit 14000 ermittelt. Der Rückstand an Itaconsäure betrug 0,04% und an Acrylsäure 0,64%, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen.Into a 2-L four-terminal flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser and feed funnels are added 500 g of deionized water and 4 g of a solution of copper sulfate in deionized water containing 0.15% by weight. This solution was heated to reflux; at this time a monomer solution of 400 g of 97% acrylic acid and 100 g of itaconic acid, an initiator solution of 20.8 g of 30% hydrogen peroxide and a neutralizing solution of 412 g of 50% sodium hydroxide, 75 equivalent% with respect to the monomers, linear and separately 3, Given for 0 hours while maintaining the reflux in the flask. After completion of the feed, the system was cooled to 6O 0 C for 30 minutes. At 60 ° C., the pH of the solution was adjusted to about 7 with 81 g of a 50% solution of sodium hydroxide in water; then 100 g of water were added. The resulting polymer solution contained 42.9% solids and had at 25 0 C a viscosity of Brookflied 30,6PaS (30600cps). With a GPC, Mw was found to be 59,700 and Mn was 14,000. The residue of itaconic acid was 0.04% and of acrylic acid 0.64%, measured on the theoretical total mass of the solids.
In einen 2-l-Kolben mit vier Anschlüssen, der mit einer mechanischen Rührvorrichtung, einem Rückflußkondensator und Einspeisetrichtern ausgestattet war, wurden 480g entionisiertes Wasser und 32g einer 0,15% Masseanteile enthaltenen Lösung von Kupfersulfatpentahydrat in entionisiertem Wasser gegeben. Diese Lösung wurde bis zum Rückfluß erhitzt; zu diesem Zeitpunkt wurde eine Monomerlösung aus 400g 97%iger Acrylsäure und 84,4g Maleinanhydrid, eine Initiatorlösung aus 160,6g 30%igen Wasserstoffperoxids und eine neutralisierende Lösung aus 290,8g 50%igem Natriumhydroxid in 20g entionisiertem Wasser, 75Äquivalent-% bezüglich der Monomere, linear und separat 3,0 Stunden lang bei Beibehaltung des Rückflusses in den Kolben gegeben. Nach Beendigung der Zufuhr wurde das System 30 Minuten lang auf 5O0C abgekühlt. Bei 5O0C wurde der pH-Wert der Lösung mit 197,Gg einer 50%igen Lösung aus Natriumhydroxid auf etwa 7 eingeregelt.Into a 2-L, 4-port flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and feed hoppers was added 480 g of deionized water and 32 g of a solution of copper sulfate pentahydrate in deionized water containing 0.15% by weight. This solution was heated to reflux; at this time, a monomer solution of 400 g of 97% acrylic acid and 84.4 g of maleic anhydride, an initiator solution of 160.6 g of 30% hydrogen peroxide and a neutralizing solution of 290.8 g of 50% sodium hydroxide in 20 g of deionized water, 75 equivalent% relative to Monomers, linear and separately for 3.0 hours while maintaining the reflux in the flask. After completion of the supply, the system was 30 minutes cooled to 5O 0 C. At 5O 0 C, the pH of the solution was adjusted to about 7 with 197 g of a 50% solution of sodium hydroxide.
Die entstehende polymere Lösung enthielt zu 40,9% Festsubstanzen und hatte bei 250C eine Brookfield-Viskosität von 0,25PaS (250cps). Mit einer GPC wurde Mw mit 4080 und Mn mit 2620 ermittelt. Der Rückstand an Maleinsäure betrug 0,48% und an Acrylsäure 0,11 %, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanze.i.The resulting polymer solution contained 40.9% solids and had at 25 0 C a Brookfield viscosity of 0,25PaS (250cps). With a GPC Mw was determined to be 4080 and Mn to 2620. The residue of maleic acid was 0.48% and of acrylic acid 0.11%, measured on the theoretical total mass of Festestubstanze.i.
In einen 2-l-Kolben mit vier Anschlüssen, der mit einer mechanischen Rührvorrichtung, einem Rückflußkondensator und Einspeisetrichtern ausgestattet war, wurden 600g entionisiertes Wasser und 32 g einer 0,15% Masseanteile enthaltenen Lösung von Kupfersulfatpentahydrat in entionisiertem Wasser gegeben. Diese Lösung wurde auf 900C ± 30C erhitzt; zu diesem Zeitpunkt wurde eine Monomerlösung aus 400g 97%iger Acrylsäure und 100g Itaconsäure, eine Initiatorlösung aus 166,3g 30%igem Wasserstoffperoxid und eine neutralisierende Lösung aus 412g 50%igem Natriumhydroxid in 100g entionisiertem Wasser, 75 Äquivalent-% bezüglich der Monomere, linear und separat 3,0 Stunden lang unter Beibehaltung der Temperatur von 9O0C ± 30C in den Kolben gegeben. Nach Beendigung der Zufuhr wurde das System 30 Minuten lang auf 6O0C abgekühlt. Bei 60°C wurde der pH-Wert der Lösung mit 81,2g einer 50%igen Lösung aus Natriumhydroxid auf etwa 7 eingeregelt. Die entstehende polymere Lösung enthielt zu 37,6% Festsubstanzen und hatte bei 250C eine Brookfield-Viskosität von 0,1 Pas dOOcps). Mit einer GPC wurde Mw mit 2 550 und Mn mit 1660 ermittelt. Der Rückstand an Itaconsäure betrug weniger als 0,01 % und an Acrylsäure 0,06%, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen. Die Ergebnisse der folgenden Ausführungsbeispiele (12-36) werden in den Tabellen 1-3 zusammengefaßt. Ziel der Ausführungsbeispiele 12-36 war es, die vorliegende Erfindung zu optimieren, um die Menge des zur Kontrolle der relativen Molekülmasse des Produktes benötigten Metallaktivators noch weiter zu reduzieren und um den Rückstand an Monomeren minimal zu halten.Into a 2-L four-terminal flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and feed hoppers were added 600 g of deionized water and 32 g of a solution of copper sulfate pentahydrate in deionized water containing 0.15% by weight. This solution was heated to 90 ° C ± 3 ° C; At this time, a monomer solution of 400 g of 97% acrylic acid and 100 g of itaconic acid, an initiator solution of 166.3 g of 30% hydrogen peroxide and a neutralizing solution of 412 g of 50% sodium hydroxide in 100 g of deionized water, 75 equivalent% with respect to the monomers, was linear and added separately in the flask for 3.0 hours while maintaining the temperature of 9O 0 C ± 3 0 C. After completion of the feed, the system was cooled to 6O 0 C for 30 minutes. At 60 ° C, the pH of the solution was adjusted to about 7 with 81.2 g of a 50% solution of sodium hydroxide. The resulting polymer solution contained 37.6% solids and had at 25 0 C a Brookfield viscosity of 0.1 Pas dOOcps). With a GPC, Mw was found to be 2 550 and Mn was 1660. The residue of itaconic acid was less than 0.01% and of acrylic acid 0.06%, measured on the theoretical total mass of the solids. The results of the following embodiments (12-36) are summarized in Tables 1-3. The aim of Embodiments 12-36 was to optimize the present invention to further reduce the amount of metal activator needed to control the molecular weight of the product and to minimize residual monomer.
Beispiele 12-21Examples 12-21
In einer; 2·'/-Kolben mit vier Anschlüssen und einem runden Boden wurden 250ml entionisiertes Wasser (Dl) und 2,6ml einer 0,5%is μ Lösung aus Kupfernitrat (Cu(NO3)2 · 3H2O) gegeben. Die Lösung wurde auf 92°C-96°C erhitzt; anschließend wurden unter üoibehaltung der Reaktionstemperatur von etwa 92°C-96°C die folgenden Substanzen gleichförmig und linear in den Kolben eingespeist: eine Lösung aus Natriummaleat, die 327g einer 50%igen Natriumhydroxidlösung enthält, 181g Maleinanhydrid und 305g Dl-Wasser; 390g 97%iger Acrylsäure; und eine Katalysatorlösung aus 6,1 g Natriumperoxydisulfat, 34g 35%igem Wasserstoffperoxid und 50g Dl-Wasser. Die Einspeisung aller zuzufügender Lösungen beginnt zum gleichen Zeitpunkt. Die Einspeisedauer für die verschiedenen Lösungen war verschieden und ist Tabelle 1 zu entnehmen.In a; 250 ml of deionized water (DI) and 2.6 ml of a 0.5% solution of copper nitrate (Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O) were added to two 4-neck round bottom flasks. The solution was heated to 92 ° C-96 ° C; then while maintaining the reaction temperature of about 92 ° C-96 ° C, the following substances were uniformly and linearly fed into the flask: a solution of sodium maleate containing 327 g of a 50% sodium hydroxide solution, 181 g of maleic anhydride and 305 g of DI water; 390 g of 97% acrylic acid; and a catalyst solution of 6.1 g sodium peroxydisulfate, 34 g 35% hydrogen peroxide and 50 g DI water. The feeding of all solutions to be added starts at the same time. The feeding time for the different solutions was different and can be seen in Table 1.
Nach Beendigung der Einspeisung wurde dl· Temperatur für eine weitere Stunde beibehalten und erst dann auf 65"0-670C abgekühlt. Bei eingetretener Abkühlung wurden eine Reihe von die Polymerisation abschließenden Agenzien („Chasers") hinzugegeben, deren erste Folge aus 10g Natriumdisulfit in etwa 30g Dl-Wasser sowie anschließend 7g Acrylsäure bestand. Danach wurde die zweite Folge dieser „Chaser" gegeben, die aus einer Lösung aus 2g t-Butylhydroperoxid und 2g Natriumdisulfit in etwa 4g Wasser bestand und dann zwei weitere-Male wiederholt wurde. Die Füllung wurde dann auf 55°C abgekühlt; unter kräftigem Rühren und Kühlen erfolgte denn die Zugabe von 352g einer 50%igen Natriumhydioxidlösung. Die monomeren Rückstände wurden gemessen und in Tabelle 1 zusammen mit der relativen Molekülmasse der Copolymere zusammengestellt, wobei die monomeren Rückstände als prozentuale Masseanteile, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen, angegeben werden.Upon completion of the feed dl · temperature for another hour was maintained and "cooled 0-67 0 C. When the beaten cooling a number were from the polymerization capping agents only at 65 (" Chasers ") was added, the first episode of 10 g sodium metabisulfite in about 30g DI water and then 7g acrylic acid. Thereafter, the second series of this "chaser" was added consisting of a solution of 2 g of t-butyl hydroperoxide and 2 g of sodium bisulfite in about 4 g of water and then repeated two more times The charge was then cooled to 55 ° C with vigorous stirring The monomeric residues were measured and reported in Table 1 together with the molecular weights of the copolymers, the monomeric residues being reported as percentages by weight, based on the theoretical total mass of the solids ,
Beispiele 22-26Examples 22-26
In einen 2-l-Kolben mit vier Anschlüssen und einem runden Boden wurden 240ml entionisiertes Wasser (Dl) und 2,6 ml einer 0,5%igen Lösung aus Kupfernitrat gegeben. Die Lösung wurde auf 92°C-96"C erhitzt; anschließend wurden unter Beibehaltung der Reaktionstemperatur von etwa 92°C-96°C die folgenden Substanzen gleichförmig und linear in den Kolben eingespeist: eine Lösung aus Natriummaleat, die 327g einer 50%igen Natriumhydroxidlösung enthält, 181 g Maleinanhydrid und 305g Dl-Wasser; 376g 97%iger Acrylsäure; und eine Katalysatorlösung aus 6,1 g Natriumperoxydisulfat oder Wasserstoffperoxid oder beidem und 40 g Dl-Wasser. Die in der Katalysatoreinspeisung enthaltene Menge Natriumperoxydisulfat und Wasserstoffperoxid wurde verändert und ist aus Tabelle 2 ersichtlich, wobei die Mengenangaben in Form von prozentualen Anteilen an der Masse der Monomere erfolgen. Die Einspeisung aller Substanzen begann etwa zum gleichen Zeitpunkt; die Zufuhr von Natriummaleat wurde nach 120 Minuten, die von Maleinsäure nach 180 Minuten und die des Katalysators nach 240 Minuten beendet. Nach Beendigung der Einspeisung wurde die Temperatur für eine weitere Stunde beibehalten und erst dann auf 65°C-75°C abgekühlt. Bei eingetretener Abkühlung wurden eine Reihe von die Polymerisation abschließenden Agenzien („Chasers") hinzugegeben, deren erste Folge aus 10g Natriumdisulfit in etwa 30g Dl-Wasser und anschließend 21 g Acrylsäure bestand. Danach wurde die zweite Folge dieser „Chaser" gegeben, die aus einer Lösung aus 2g t-Buly!hydroperoxid und 2g Natriumdisulfit in etwa 4g Wasser bestand, und dann drei weitere Male wiederholt wurde. Die Füllung wurde dann auf 550C abgekühlt; unter kräftigem Rühren und Kühlen erfolgte dann die Zugabe von 352g einer 50%igen Natriumhydroxidlösung. Die monomeren Rückstände werden in Tabelle 2 zusammengestellt und mit den variablen Größen im Experiment verglichen, wobei die monomeren Rückstände als prozentuale Masseanteile, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubs.jnzen, angogeben werden.Into a 2-L flask with four ports and a round bottom were added 240 ml of deionized water (DI) and 2.6 ml of a 0.5% solution of copper nitrate. The solution was heated to 92 ° C-96 ° C, then while maintaining the reaction temperature of about 92 ° C-96 ° C, the following substances were uniformly and linearly fed to the flask: a solution of sodium maleate, the 327g of a 50% Sodium hydroxide solution, 181 g of maleic anhydride and 305 g DI water, 376 g of 97% acrylic acid, and a catalyst solution of 6.1 g sodium peroxydisulfate or hydrogen peroxide or both and 40 g DI water is shown in Table 2, in which the amounts are given as percentages of the mass of the monomers The feeding of all the substances started at about the same time, the supply of sodium maleate became 120 minutes, that of maleic acid 180 minutes and that of the catalyst After 240 minutes, the temperature was lowered for another s maintained and then cooled to 65 ° C-75 ° C. Upon cooling, a series of polymerization terminators ("chasers") were added, the first of which consisted of 10g of sodium bisulfite in about 30g of DI water followed by 21g of acrylic acid, followed by the second series of "chasers." a solution of 2 g of t-butyl hydroperoxide and 2 g of sodium bisulfite in about 4 g of water and then repeated three more times. The filling was then cooled to 55 0 C; with vigorous stirring and cooling was then added 352g of a 50% sodium hydroxide solution. The monomeric residues are summarized in Table 2 and compared to the variable sizes in the experiment, the monomeric residues being expressed as percentages by weight, based on the theoretical total mass of the solid components.
Bsp. H2O2 For example H 2 O 2
NaPS\%MwNAPS \% Mw
ASAS
Rückstand %Residue %
MaIeInMaIeIn
(vor/nach ,Chaser")(before / after, chaser ")
0,250.25
0,50.5
19200 15600 16300 22700 2970019200 15600 16300 22700 29700
0,14/0,10 0,24/0,0010.14 / 0.10 0.24 / 0.001
0,25/0,06 2,3/0,560.25 / 0.06 2.3 / 0.56
0,13/0,04 1,9/0,300.13 / 0.04 1.9 / 0.30
0,11/0,04 0,98/0,090.11 / 0.04 0.98 / 0.09
0,19/0,22 2,2/1,200.19 / 0.22 2.2 / 1.20
Beispiele 27-38Examples 27-38
In einen 2-l-Kolben mit vier Anschlüssen und rundem Boden wurden 250ml entionisiertes (Dl) Wasser gegeben und auf 92°C-96°C erhitzt. Folgende Substanzen wurden gleichförmig und linear unter Beibehaltung der Reaktionstemperatur von 92°C-96°C eingespeist: eine Lösung aus Natriummaleat, die327g 50%ige Natriumhydroxidlösung enthält, 181g Maleinanhydrid und 305g Dl-Wasser, 376g 97%ige Acrylsäure; eine Katalysatorlösung aus Natriumperoxydisulfat, Wasserstoffperoxid und 60g Dl-Wasser. Die Menge Natriumperoxydisulfat und Wasserstoffperoxid in der Katalysatoreinspeisung wurden variiert und in Tabelle 3 dargestellt, wobei die Mengen als prozentuale Masseanteile am Gewicht der Monomere dargestellt werden. Die Einspeisung der zuzuführenden Substanzen begannzum gleichen Zeitpunkt. Die Zufuhrdauer für die zuzuführenden SubstanzenInto a 2-L flask with four ports and a round bottom, 250 mL of deionized (DI) water was added and heated to 92 ° C-96 ° C. The following substances were uniformly and linearly fed while maintaining the reaction temperature of 92 ° C-96 ° C: a solution of sodium maleate containing 327 g of 50% sodium hydroxide solution, 181 g of maleic anhydride and 305 g of DI water, 376 g of 97% acrylic acid; a catalyst solution of sodium peroxydisulfate, hydrogen peroxide and 60 g DI water. The amount of sodium peroxydisulfate and hydrogen peroxide in the catalyst feed were varied and presented in Table 3, with the amounts represented as percentages by weight of the monomers. The feeding of the substances to be supplied started at the same time. The delivery time for the substances to be supplied
insgesamt wurden variabel gestaltet und ebenfalls In Tabelle 3 dargestellt. Als „Extraportion" erfolgte Im Verlauf der Reaktion die zusätzliche Zufuhr einer Lösung aus 0,013g Kupfernitrat in 2,6g Dl-Wasser. Die Zufuhrdauer für diese Metallaktivatorlösung würde variiert und ist in Tabelle 3 ausgewiesen.in total, they were made variable and also shown in Table 3. In the course of the reaction, the additional feed of a solution of 0.013 g of copper nitrate in 2.6 g of DI water was carried out as an "extra portion." The feed time for this metal activator solution was varied and is shown in Table 3.
Nach Beendigung der Zufuhr wurde die Temperatur für eine weitere Stunde beibehalten, bevor sie auf 65°C-75°C abgekühlt wurde. Nach eingetretener Abkühlung wu den „Chaser'-Folgen zugefügt, deren erste aus 30g Natriumdisulfit in etwa 90g Dl-Wasser bestand; die zweite bestand in der Zufuhr von 21 g Acrylsäure. Die nächste Folge, die die Zufuhr von 2g t-Butylhydroperoxid und 2 g Natriumdisulfit in etwa 4 g Wasser beinhaltet, wurde drei Mal wiederholt. Dann wurde die Füllung auf 5S0C abgekühlt. Unter kräftigem Rühren und Kühlen wurden 352 g einer 50%igen Natriumhydroxidlösung beigefügt.After completion of the feed, the temperature was maintained for an additional hour before being cooled to 65 ° C-75 ° C. After cooling, the "chaser" sequences were added, the first of which consisted of 30 g sodium disulphite in about 90 g DI water; the second consisted in the supply of 21 g of acrylic acid. The next series, involving the addition of 2 g of t-butyl hydroperoxide and 2 g of sodium bisulfite in about 4 g of water, was repeated three times. Then the charge was cooled to 0 C 5S. With vigorous stirring and cooling, 352 g of a 50% sodium hydroxide solution were added.
Die monomeren Rückstände sind in Tabelle 3 erfaßt und werden mit den versuchsweise variablen Größen verglichen, wobei die monomeren Rückstände als prozentuale Masseanteile an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen ausgewiesen werden.The monomeric residues are recorded in Table 3 and are compared to the experimentally variable sizes, the monomeric residues being reported as percentages by weight of the theoretical total mass of the solids.
(Bestimmung der Dispersion von Ton)(Determination of the dispersion of clay)
Die Polymere aus den Beispielen 9,10 und 11 wurden auf ihre Eignung als Dispersionsmittel für Ton untersucht. In Tabelle 4 sind die Viskositätsdaten für verschieden J Tonschlicker, in denen diese Polymere enthalten sind, zusammengestellt. Es folgt die Beschreibung des Verfahrens, mit dam diese Daten ermittelt wurden.The polymers of Examples 9, 10 and 11 were tested for their suitability as a clay disperse. Table 4 summarizes the viscosity data for various clay slips containing these polymers. The following is the description of the procedure used to determine this data.
Der erste Schritt bei der Herstellung des Tonschlickers bestand in der Zubereitung einer Stammlösung von Polymergemischen. Dies erfolgte durch die Mischung des Polymers mit wasserfreiem Natriumcarbonat, und entionisiertem Wasser, so daß eine Lösung von 100g entstand. Es wurden zwei Gemische zubereitet: das ersto ans 10% Pclymeren und 15% wasserfreiem Natriumcarbonat, das zweite aus 15% Polymeren und 10% wasserfreiem Natriumcarbonat. Anschließend wurde ein Tonschlicker bereitet, indem ein Teil des Gemische mit entionisiertem Wasser (Gesamtgewicht 210g) in einen Rührbehälter gegeben wurde. Vom Gemisch wurde eine hinreichende Menge verwendet, so daß der polymere Anteil im Tonschlicker der in Tabelle 4 genannten Ausgangsdostorung entsprach. Der Behälter wurde dann auf ein Hamilton-Beach-Mehrzweckrührgerät gesetzt, das mit geringer Geschwindigkeit betrieben wurde. 490g trockenen Tones wurden hinzugefügt. Nachdem der gesamte Ton zugogeben war, wurde eine hohe Geschwindigkeit eingestellt und das Gemisch für weitere 5 Minuten gerührt. Anschließend wurden 500g des Schlickers aus dem Rührbehälter in ein 0,5-l-Gefäß abgefüllt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach wurde der Schlicker eine Minute lang bei niedriger Geschwindigkeit im Mehrzweckrührgerät gemischt und anschließend die Viskosität mit einem Brookfield-DV-ll-Viskosimeter bei 20 U min'1 (Spindel Nr. 2) gemessen. Die Messung wurde eine Minute nach Einschalten des Viskosimeters durchgeführt. Nach der ersten Messung wurde mehr von der Mischung in den Schlicker gegeben, um die Konzentration der Polymere um 0,0125% Masseanteile (derTon-Festsubstanzen) zu erhöhen. Es wurde jedoch auch ausreichend Ton zugefügt, um den Anteil der Festsubstanzen im Schlicker auf 70% zu halten. Wiederum wurde der Schlicke' auf dem Mehrzweckrührgerät für eine Minute bei geringer Geschwindigkeit gemischt und die Viskosität gemessen. Dieses Verfahren wurde wiederholt, bis zwei aufeinanderfolgende Zugaben eine erhöhte Viskosität bewirken. Die optimale Dosierung ist mit der geringsten Viskooität erreicht.The first step in the production of the clay slurry was to prepare a stock solution of polymer blends. This was done by mixing the polymer with anhydrous sodium carbonate and deionized water to give a solution of 100g. Two mixtures were prepared: the first to 10% polymer and 15% anhydrous sodium carbonate, the second from 15% polymers and 10% anhydrous sodium carbonate. A clay slip was then prepared by placing a portion of the mixture with deionized water (total weight 210g) in a stirred tank. A sufficient amount of the mixture was used so that the polymeric portion in the clay slip corresponded to the starting dose listed in Table 4. The container was then placed on a Hamilton Beach multi-purpose mixer operating at low speed. 490g of dry clay were added. After all the clay was added, a high speed was set and the mixture was stirred for a further 5 minutes. Subsequently, 500 g of the slip from the stirred tank were filled into a 0.5 liter vessel and cooled to room temperature. Thereafter, the slurry was mixed at low speed in Mehrzweckrührgerät for one minute and then the viscosity measured with a Brookfield DV-II viscometer at 20 rev min -1 (spindle no. 2) were measured. The measurement was carried out one minute after the viscometer was switched on. After the first measurement, more of the mixture was added to the slurry to increase the concentration of the polymers by 0.0125% by weight (the clay solids). However, sufficient clay was added to keep the proportion of solids in the slurry at 70%. Again, the slurry was mixed on the multipurpose mixer for one minute at low speed and the viscosity measured. This procedure was repeated until two consecutive additions resulted in increased viscosity. The optimal dosage is achieved with the lowest viscosity.
Polymer 0,1625 0,175 0,1875 0,20 0,2125 0,225Polymer 0.1625 0.175 0.1875 0.20 0.2125 0.225
(Semlkontinulerllche Polymerisation)(Semi-continuous polymerisation)
In einen 2-i-Kolben mit vier Anschlüssen, mechanischer Rührvorrichtung, Rückflußkondensator, Einspeisetrichtern und einem Bodenabfluß wurden 230g entionisiertes Wasser gegeben. Das Wasser wurde auf 960C ± 3°C erhitzt; zu diesem Zeitpunkt wurden eine monomere Lösung aus 1,275g entionisiertem Wasser, 1,392g 97%iger Acrylsäure, 710g Maleinanhydrid und 9g einer 0,5% Masseeinheiten Kupfernitrattrihydrat enthaltenden Lösung, eine Initiatorlösung aus 234 g entionisiertem Wasser und 210g 35%igem Wasserstoffperoxid, und eine neutralisierende Lösung aus 1,284g 50%igem Natriumhydroxid und 360g entionisiertem Wasser linear und separat eingespeist, während die Temperatur bei 960C ± 30C gehalten wurde. Nach 90 Minuten war etwa ein Drittel (Va) einer jeden dieser Lösungen eingespeist worden; bei Fortsetzung der Zufuhr begann eine zusätzliche Einspeisung von 400g entionisiertem Wasser bei einer Dosierung von 200g entionisiertem Wasser pro 90 Minuten.Into a 2-liter four-necked flask, mechanical stirrer, reflux condenser, feed hoppers, and bottom drain were added 230 grams of deionized water. The water was heated to 96 0 C ± 3 ° C; at this time, a monomeric solution of 1.275 g of deionized water, 1.372 g of 97% acrylic acid, 710 g of maleic anhydride and 9 g of a solution containing 0.5% by weight of copper nitrate trihydrate, an initiator solution of 234 g of deionized water and 210 g of 35% hydrogen peroxide, and a neutralizing solution of 1.284 g of 50% sodium hydroxide and 360 g of deionized water was fed linearly and separately while the temperature at 96 0 C ± 3 0 C was maintained. After 90 minutes, about one-third (va) of each of these solutions had been fed; as the feed continued, an additional feed of 400 grams of deionized water was started at a dosage of 200 grams of deionized water per 90 minutes.
Gleichzeitig mit der beginnenden Zufuhr des entionisierten Wassers wurde das Abflußventil im Roden geöffnet, und der Inhalt des Reaktionskolbens wurde mit einer solchen Abflußgeschwindigkeit abgelassen, daß die "esamtmasse des Reaktorkolbens bei 2024,7g gehalten wurde. Nach insgesamt 270 Minuten wurden alle Zufuhren beendet; die im Kolben befindlichen 2024,7g wurden bei gleichbleibender Geschwindigkeit während der folgenden 90 Minuten abgelassen, wobei die Temperatur auf 960C ± 3°C gehalten wurde.Simultaneously with the commencement of the deionized water feed, the drain valve was opened by scooping and the contents of the reaction flask were drained at a flow rate such that the total mass of the reactor flask was maintained at 2024.7g After a total of 270 minutes, all feeds were stopped; in the flask 2024,7g were discharged at a constant speed during the following 90 minutes, the temperature at 96 0 C ± 3 ° C was maintained.
Das Produkt aus dem ersten Kessel wurde in einen zweiten Kessel getan, in dem die Temperatur von 960C ± 3°C beibehalten wurde. Auf je 350g Produkt aus dem ersten Kessel wurden 9,7g Acrylsäure und 12,2g 35%iges Wasserstoffperoxid gegeben.The product from the first kettle was placed in a second vessel in which the temperature of 96 0 C ± 3 ° C was maintained. For every 350 g of product from the first kettle, 9.7 g of acrylic acid and 12.2 g of 35% hydrogen peroxide were added.
Nach einer Verweildauer von mindestens 90 Minuten wurde die polymere Lösung in einen dritten Kessel gefüllt und dort bis zur Beendigung der Polymerisatin bei einer Temperatur von 960C ± 3°C gehalten. Nur Spurenmengen an Monomeren blieben zurück. Abschließend wurde die Lösung im Verlauf von 30 Minuten auf 7O0C abgekühlt und der pH-Wert durch die Zugabe von 280g einer 40%igen wäßrigen NaOH-Lösung auf etwa 7 eingeregelt.After a residence time of at least 90 minutes, the polymeric solution was placed in a third vessel and held there until the completion of the polymerizate at a temperature of 96 0 C ± 3 ° C. Only trace amounts of monomers remained. Finally, the solution was cooled to 7O 0 C in the course of 30 minutes and the pH adjusted by the addition of 280g of a 40% aqueous NaOH solution to about 7.
Die entstehende polymere Lösung mit dem pH-Wert 7,9 hatte einen Festsubstanzgehalt von 40,8 % und bei 250C eine Brookfield-Viskosität von 1,376PaS (1375cps). Bei einer GPC wurden für Mw 26900 und Mn 600 (sie; d. Übs.) bestimmt. Der Restgehalt an Maleinsäure betrug weniger als 0,05% Maeseantelle und an Acrylsäure weniger als 0,16% Masseanteile, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen.The resulting polymeric solution with the pH 7.9 had a solids content of 40.8% and at 25 0 C a Brookfield viscosity of 1,376PaS (1375cps). For a GPC, Mw was calculated to be 26900 and Mn was 600 (that is, the equivalent). The residual content of maleic acid was less than 0.05% by mass and less than 0.16% by weight of acrylic acid, based on the theoretical total mass of the solids.
Beispiel 41 (zum Vergleich: das „Absatz'-Verfahren)Example 41 (for comparison: the "paragraph" method)
In einen 2-l-Kolben mit vier Anschlüssen und mechanischer Rührvorrichtung, Rückflußkondensator und Einspeisetrichtern wurden 148g Maleinanhydrid, 470g entionlalertes Wasser und 8,3g einer Lösung, die 0,15% Masseanteile von in entionisiertem Wasser gelösten Eisensulfatheptahydrat enthält, gegeben. Schrittweise wurden 242g 50%iges Natriumhydroxid in den Kolben gegeben. Die Lösung wurde auf 9O0C ± 3°C erwärmt; zu diesem Zeitpunkt wurden 325g 97%ige Acrylsäure und eine Initiatorlösung aus 65g entionisiertem Wasser, 5g Natriumparoxydisulfat und 45g 30%iges Wasserstoffperoxid über drei Stunden linear und separat in den Kolben gegeben, wobei dieTemperatur auf 90°C ± 30C gehalten wurde. Nach Beendigung der Zufuhr wurde das System auf 7O0C abgekühlt, und es wurden 310g entionisiertes Wasser zur Verdünnung zugefügt; dann wurde das System auf Raumtemperatur nbgekühlt.Into a 2-L four-necked flask with mechanical stirrer, reflux condenser, and feed hoppers was added 148 g of maleic anhydride, 470 g of deionized water, and 8.3 g of a solution containing 0.15% by weight of ferrous sulfate heptahydrate dissolved in deionized water. Gradually, 242g of 50% sodium hydroxide was added to the flask. The solution was warmed to 9O 0 C ± 3 ° C; at which time 325g of 97% acrylic acid and an initiator solution of 65g deionized water was added 5g Natriumparoxydisulfat and 45g 30% hydrogen peroxide over three hours linearly and separately into the flask while the temperature was maintained at 90 ° C ± 3 0 C. After completion of the feed, the system was cooled to 7O 0 C and there were added 310g of deionized water for dilution; then the system was cooled to room temperature.
Die entstehende polymere Lösung mit dem pH-Wert 4 hatte einen Festsubstanzgehalt von 40% und bei 250C eine Brookfield-Viskosität von 1,5 PaS (1500cps). Mit einer GPC wurde Mw mit 25000 und Mn mit 8 800 bestimmt. Der Restgehalt an Maleinsäure betrug 0,13% Masseanteile und an Acrylsäure weniger als 0,1 % Masseanteile, gemessen an der theoretischen Gesamtmasse der Festsubstanzen.The resulting polymeric solution with the pH 4 had a solids content of 40% and at 25 0 C a Brookfield viscosity of 1.5 PaS (1500cps). With a GPC, Mw was determined to be 25,000 and Mn was 8,800. The residual content of maleic acid was 0.13% by weight and of acrylic acid less than 0.1% by weight, based on the theoretical total mass of the solid substances.
(Inkrustationsinhibition)(Inkrustationsinhibition)
Dieses Beispiel belegt die inkrustationshemmenden Eigenschaften eines Waschmittels, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Copolymore enthält, und vergleicht diese Waschmittel mit jenen, die nach der bisher im Fachgebiet bekannten „Absatz"-Methodo hergestellt worden sind.This example demonstrates the anti-scale properties of a detergent containing copolymers prepared by the process of this invention and compares these detergents with those made by the "heel" methodology heretofore known in the art.
In einer typischen europäischen Haushaltswaschmaschine wurden3kg Baumwoll- und Baumwolle/Polyester-Gewebe, darunter zwei Frotteehandtücher, gewaschen. Zum 90-°C-Waschwasser, das eine Härte von 3EOpm Ca/Mg (3/1) aufwies, wurden 0,8% Masseanteile eines typischen europäischen Waschmittels aus wasserfreiem Natriumcarbonat/Zeolith, das 3% Masseanteile eines im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Copolymers enthält, zugegeben. Die Handtücher durchliefen die angegebene Anzahl von Waschgängen (Tabelle 5), wurden bei 8000C für 2 Stunden verascht; danach wurde der Gehalt an anorganischen Substanzen (Inkrustation) bestimmt.In a typical European household washing machine, 3kg of cotton and cotton / polyester fabrics, including two terry towels, were washed. To the 90 ° C wash water, which had a hardness of 3EOpm Ca / Mg (3/1), was 0.8% by weight of a typical European detergent of anhydrous sodium carbonate / zeolite containing 3% by weight of a copolymer prepared in the process of this invention , added. The towels underwent the indicated number of washes (Table 5), were ashed at 800 ° C. for 2 hours; Thereafter, the content of inorganic substances (incrustation) was determined.
Die Ergebnisse sind aus Tabelle 5 zu ersehen.The results are shown in Table 5.
Die erfindung.igemäßen Verbindungen können nutzbringend als Waschmittelzusatz, ke3selsteinlöser,des Mittel, Peptisationsmittel, Dispersionsmittel, Flußmittel für Bohrflüssigkeiten, die beim Bohren nach Öl Anwendung finden, und speziell als Inkrustationsinhibitoren verwendet werden.The compounds of the present invention can be used to advantage as a detergent additive, corkstone solvent, agent, peptizer, dispersant, flux for drilling fluids used in drilling for oil, and especially as scale inhibitors.
% Gewebeasche Polymer IOWaschgänge 25Waschgfinge% Tissue-ash polymer IOWashes 25 washing fingers
Beispiel 40 1,1 1,8Example 40 1.1 1.8
(„Absato'-Verfahren)( "Absato' method)
Beispiel 39 0,8 1,5Example 39 0.8 1.5
(kontinuierliches(continuous
Verfahren)Method)
SokalanCP-5 1,1 1,8Sokalan CP-5 1.1 1.8
(BASF-Warenzeichen)(Trade mark of BASF)
Claims (16)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US07/502,100 US5244988A (en) | 1989-05-17 | 1990-03-30 | Maleate polymerization process |
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Family Applications (1)
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DD34179690A DD295168A5 (en) | 1990-03-30 | 1990-06-19 | PROCESS FOR PREPARING WATER-SOLUBLE COPOLYMERS |
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DD (1) | DD295168A5 (en) |
-
1990
- 1990-06-19 DD DD34179690A patent/DD295168A5/en not_active IP Right Cessation
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