DE102022114642A1 - HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYMER DISPERSIONS PRODUCED UNDER CONTROLLED ADIABATIC CONDITIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, auf Polymerdispersionen und deren Verwendung. Die Verfahren zur Herstellung der Polymerdispersion umfassen die Schritte des Bereitstellens einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, die ein polymeres Dispergiermittel und eine Monomerzusammensetzung umfasst, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, und des Unterziehens der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation zur Synthese eines dispergierten Polymers, um die Polymerdispersion zu bilden, wobei der Schritt des Unterziehens der Monomerzusammensetzung unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durchgeführt wird. Diese Polymerdispersionen werden als Wasser-in-Wasser (w/w)-Polymerdispersionen bezeichnet.The invention relates to processes for producing a polymer dispersion, to polymer dispersions and their use. The methods for preparing the polymer dispersion include the steps of providing a reaction mixture in an aqueous medium comprising a polymeric dispersant and a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, and subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer, to form the polymer dispersion, the step of subjecting the monomer composition to being carried out under controlled adiabatic conditions. These polymer dispersions are referred to as water-in-water (w/w) polymer dispersions.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, auf Polymerdispersionen und deren Verwendung. Die Verfahren zur Herstellung der Polymerdispersion umfassen die Schritte des Bereitstellens einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, die ein polymeres Dispergiermittel und eine Monomerzusammensetzung umfasst, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, und des Unterziehens der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation zur Synthese eines dispergierten Polymers, um die Polymerdispersion zu bilden, wobei der Schritt des Unterziehens der Monomerzusammensetzung unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durchgeführt wird. Diese Polymerdispersionen werden als Wasser-in-Wasser (w/w)-Polymerdispersionen bezeichnet.The invention relates to processes for producing a polymer dispersion, to polymer dispersions and their use. The methods for preparing the polymer dispersion include the steps of providing a reaction mixture in an aqueous medium comprising a polymeric dispersant and a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, and subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer, to form the polymer dispersion, the step of subjecting the monomer composition to being carried out under controlled adiabatic conditions. These polymer dispersions are referred to as water-in-water (w/w) polymer dispersions.
Die Wasser-in-Wasser-Polymerdispersionen sind als Flockungsmittel, Entwässerungshilfsmittel und Retentionshilfsmittel bei der Papierherstellung sowie in anderen technischen Bereichen nützlich. Zur Herstellung von Papier wird zunächst eine wässrige Aufschlämmung von Zellulosefasern hergestellt, die einen Wassergehalt von mehr als 95 Gew.-% aufweist. Das fertige Papierblatt hat einen Wassergehalt von weniger als 5 Gewichtsprozent. Die Entwässerung (Drainage) und Retention sind entscheidende Schritte bei der Papierherstellung und wichtig für einen effizienten Papierherstellungsprozess. Leistungsstarke w/w-Polymerdispersionen sind ein Schlüsselfaktor im Papierherstellungsprozess.The water-in-water polymer dispersions are useful as flocculants, drainage aids and retention aids in papermaking and other technical areas. To produce paper, an aqueous slurry of cellulose fibers is first produced that has a water content of more than 95% by weight. The finished paper sheet has a water content of less than 5 percent by weight. Drainage and retention are crucial steps in papermaking and are important for an efficient papermaking process. High-performance w/w polymer dispersions are a key factor in the papermaking process.
Ein bekanntes Flockungsmittel ist eine w/w-Polymerdispersion, die durch Copolymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere in einem wässrigen System hergestellt wird, das ein polymeres Dispergiermittel enthält, wodurch eine Dispersion entsteht, die das polymere Dispergiermittel und das synthetisierte Copolymer enthält. Die
Diese Umstände machen die Herstellung der w/w-Polymerdispersionen zu einem Mehrparametersystem. Die Art der ethylenisch ungesättigten Monomere, ihr Verhältnis und die Art des Polymerdispersionsmittels sind nur einige wenige Parameter, die die Eigenschaften der w/w-Polymerdispersion beeinflussen. Eine Verbesserung der Eigenschaften des Endprodukts der w/w-Polymerdispersion war Gegenstand unzähliger Versuche in Forschung und Entwicklung.These circumstances make the production of the w/w polymer dispersions a multi-parameter system. The type of ethylenically unsaturated monomers, their ratio and the type of polymer dispersant are just a few parameters that influence the properties of the w/w polymer dispersion. Improving the properties of the end product of the w/w polymer dispersion has been the subject of countless research and development attempts.
Der Fachmann weiß, wie man Monomere in einem Reaktionsgemisch radikalisch polymerisiert. Der Fachmann weiß grundsätzlich, wie man die Menge und die Art des Initiators modifizieren kann, um die Eigenschaften des entstehenden Polymerprodukts zu verändern, insbesondere in Bezug auf das Molekulargewicht und die Molekulargewichtsverteilung des synthetisierten Polymers.The person skilled in the art knows how to radically polymerize monomers in a reaction mixture. The person skilled in the art generally knows how to modify the amount and type of initiator in order to change the properties of the resulting polymer product, particularly with regard to the molecular weight and molecular weight distribution of the synthesized polymer.
Es besteht jedoch nach wie vor die Notwendigkeit, diejenigen Parameter zu finden, die sich positiv auf komplexe Polymersysteme auswirken und die Möglichkeit bieten, deren Eigenschaften zu verbessern. So besteht nach wie vor die Notwendigkeit, die Langzeitstabilität zu verbessern und eine lange Lagerfähigkeit unter ungünstigen Bedingungen wie z. B. wechselnden Temperaturen zu gewährleisten. Darüber hinaus muss die Handhabung der W/W-Polymerdispersion verbessert werden. Insbesondere müssen die w/w-Polymerdispersionen eine maßgeschneiderte Viskosität aufweisen, um eine bessere Handhabung für nachgeschaltete Anwendungen zu ermöglichen.However, there is still a need to find those parameters that have a positive effect on complex polymer systems and provide the opportunity to improve their properties. There is still a need to improve long-term stability and ensure a long shelf life under unfavorable conditions such as. B. to ensure changing temperatures. In addition, the handling of the W/W polymer dispersion needs to be improved. In particular, the w/w polymer dispersions must have a tailored viscosity to enable better handling for downstream applications.
Neben den Eigenschaften des Endprodukts der w/w-Polymerdispersion besteht auch die Notwendigkeit, das Verfahren als solches zu verbessern. In diesem Zusammenhang ist es wünschenswert, die Dauer des Prozesses zur Gewinnung des Endprodukts der w/w-Polymerdispersion zu verkürzen. Eine Verkürzung der Verfahrensdauer vergrößert die Produktmenge im Laufe der Zeit, da eine größere Anzahl von Chargen hergestellt werden kann. Eine solche Verkürzung der Zeit für die Herstellung des Endprodukts sollte jedoch nicht mit einem Qualitätsverlust des Endprodukts verbunden sein. Insbesondere sollte die Zeitverkürzung nicht mit einer Verschlechterung der Viskosität, d.h. einer Verschlechterung der Handhabung, verbunden sein.In addition to the properties of the end product of the w/w polymer dispersion, there is also a need to improve the process itself. In this regard, it is desirable to shorten the duration of the process for obtaining the final product of the w/w polymer dispersion. Reducing the process time increases the amount of product over time because a larger number of batches can be produced. However, such a reduction in the time for producing the final product should not be associated with a loss in the quality of the final product. In particular, the reduction in time should not be associated with a deterioration in viscosity, i.e. a deterioration in handling.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer w/w-Polymerdispersion bereitzustellen, das zu einem Produkt führt, das eine verbesserte Handhabung gewährleistet. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer w/w-Polymerdispersion bereitzustellen, das ein hohes Maß an Stabilität während des Herstellungsprozesses und eine hohe Haltbarkeit unter ungünstigen Bedingungen, wie z. B. wechselnden Temperaturen, gewährleistet. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer w/w-Polymerdispersion bereitzustellen, bei dem die Zeit zur Durchführung des Verfahrens ohne Qualitätsverlust der w/w-Polymerdispersion reduziert wird.The object underlying the invention is to overcome the disadvantages of the prior art. In particular, the invention is based on the object of providing a process for producing a w/w polymer dispersion which leads to a product which has improved handling guaranteed. Furthermore, the invention is based on the object of providing a method for producing a w/w polymer dispersion which has a high degree of stability during the manufacturing process and a high durability under unfavorable conditions, such as. B. changing temperatures. Furthermore, the invention is based on the object of providing a process for producing a w/w polymer dispersion in which the time for carrying out the process is reduced without loss of quality of the w/w polymer dispersion.
Die der Erfindung zugrundeliegenden Probleme werden durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Somit betrifft die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, umfassend die Schritte A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend a) ein polymeres Dispergiermittel und b) eine Monomerzusammensetzung, umfassend radikalisch polymerisierbare Monomere, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus einem oder mehreren eines nicht-ionischen ethylenisch ungesättigten Monomers, eines kationischen ethylenisch ungesättigten Monomers und eines amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomers; und B) Unterziehen der Monomerzusammensetzung einer Radikalpolymerisation zur Synthese eines dispergierten Polymers und zur Bildung der Polymerdispersion, wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durchgeführt wird.The problems underlying the invention are solved by the subject matter of
Das Verfahren umfasst die Bereitstellung einer Reaktionsmischung, die die zu copolymerisierenden Monomere und ein polymeres Dispersionsmittel enthält. Die Monomere werden in Gegenwart des polymeren Dispergiermittels in einem wässrigen Medium polymerisiert. Eine Polymerdispersion, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird, kann nach dem Stand der Technik nicht dadurch erhalten werden, dass die Monomerzusammensetzung einer Copolymerisation unterzogen wird, woraufhin nach der Copolymerisation das polymere Dispergiermittel zugegeben wird. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Polymerdispersion einzigartige Eigenschaften verliehen, wobei die Polymerdispersion das Endprodukt darstellt, das das aus den radikalisch polymerisierbaren Monomeren erhaltene Copolymer zusammen mit dem polymeren Dispergiermittel umfasst.The process includes providing a reaction mixture containing the monomers to be copolymerized and a polymeric dispersant. The monomers are polymerized in an aqueous medium in the presence of the polymeric dispersant. According to the prior art, a polymer dispersion obtained by the process according to the invention cannot be obtained by subjecting the monomer composition to copolymerization and then adding the polymeric dispersant after the copolymerization. By using the process according to the invention, the polymer dispersion is given unique properties, the polymer dispersion representing the end product which comprises the copolymer obtained from the free-radically polymerizable monomers together with the polymeric dispersant.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass die Durchführung des Verfahrens unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen zur Überwindung der der Erfindung zugrunde liegenden Probleme führt. Es ist dem Fachmann bekannt, besonders exotherme Reaktionen unter adiabatischen Bedingungen durchzuführen. Unter dem Begriff „adiabatische Bedingungen“ versteht der Fachmann Bedingungen, die im Wesentlichen keinen Wärmeaustausch mit der Umgebung des Reaktionsgefäßes zulassen.It was surprisingly found that carrying out the process under controlled adiabatic conditions leads to overcoming the problems underlying the invention. It is known to those skilled in the art to carry out particularly exothermic reactions under adiabatic conditions. The person skilled in the art understands the term “adiabatic conditions” to mean conditions that essentially do not allow heat exchange with the environment of the reaction vessel.
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, dass das Verfahren unter „kontrollierten“ adiabatischen Bedingungen durchgeführt wird. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird dieser Begriff so verstanden, dass Maßnahmen angewendet werden, die sich auf das Wärmemanagement auswirken. Prozessmaßnahmen werden so angewendet, dass die Reaktion so abläuft, dass die Wärme mehr oder weniger langsam oder schneller zunimmt.What is essential to the present invention is that the process is carried out under “controlled” adiabatic conditions. In the context of the present application, this term is understood to mean that measures are applied that affect thermal management. Process measures are applied so that the reaction occurs in such a way that the heat increases more or less slowly or more quickly.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Katalysator so eingesetzt, dass die Reaktion in der gewünschten Weise abläuft. Daher ist das Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durch sequentielle oder gleichzeitige Zugabe eines Redox-Initiatorsystems durchgeführt wird. Vorzugsweise umfasst das Redox-Initiatorsystem ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel.In a preferred embodiment of the invention, the catalyst is used in such a way that the reaction proceeds in the desired manner. Therefore, according to a preferred embodiment, the method is characterized in that step B) is carried out under controlled adiabatic conditions by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system. Preferably the redox initiator system comprises an oxidizing agent and a reducing agent.
Der Verfahrensschritt der Zugabe des Initiatorsystems bedeutet, dass die Kontrolle über die Reaktion übernommen wird. Mit anderen Worten: Die Zugabe des Initiatorsystems ist maßgeschneidert für die Steuerung der Reaktion.The process step of adding the initiator system means that control over the reaction is taken. In other words, the addition of the initiator system is tailor-made for controlling the reaction.
Die Steuerung der adiabatischen Bedingungen bedeutet auch, dass die Wärmeentwicklung in Abhängigkeit von dem Redox-Initiatorsystem bestimmt wird.Controlling the adiabatic conditions also means that the heat generation is determined depending on the redox initiator system.
Normalerweise werden Polymerisationsreaktionen in Gegenwart eines oder mehrerer Polymerisationsinitiatoren durchgeführt. Radikale können durch thermisch induzierte oder photochemisch induzierte Homolyse von Einfachbindungen oder Redoxreaktionen gebildet werden. Im Folgenden umfasst der Begriff „Initiator“ alle Verbindungen sowie Kombinationen von Verbindungen, die in der Lage sind, durch thermische und/oder photochemische Induktion und/oder durch Redoxreaktionen Radikale zu erzeugen.Normally, polymerization reactions are carried out in the presence of one or more polymerization initiators. Radicals can be formed by thermally induced or photochemically induced homolysis of single bonds or redox reactions. In the following, the term “initiator” includes all compounds and combinations of compounds that are capable of generating radicals through thermal and/or photochemical induction and/or through redox reactions.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform steuert die Art des Initiatorsystems das Verfahren zur Herstellung der w/w-Polymerdispersion. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durch sequentielle oder gleichzeitige Zugabe eines Redox-Initiatorsystems durchgeführt wird. Das Redox-Initiatorsystem umfasst vorzugsweise ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel.According to a preferred embodiment, the type of initiator system controls the process for producing the w/w polymer dispersion. In a first preferred embodiment, the method is characterized in that step B) is carried out under controlled adiabatic conditions by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system. The redox initiator system preferably comprises an oxidizing agent and a reducing agent.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ein Redoxpotential von 0,6 bis 2,0 V aufweist. Bevorzugte Oxidationsmittel, die in dem Redox-Initiatorsystem zur Steuerung der adiabatischen Bedingungen verwendet werden, sind Peroxydiphosphate; Wasserstoffperoxid (1,14 V); Alkylhydroperoxide, bevorzugt t-Butylhydroperoxid; oder Arylhydroperoxide, bevorzugt Cumolhydroperoxid. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel aus Alkylhydroperoxiden, insbesondere t-Butylhydroperoxid, oder Arylhydroperoxiden, insbesondere Cumolhydroperoxid, ausgewählt wird.According to a preferred embodiment, the method is characterized in that the oxidizing agent has a redox potential of 0.6 to 2.0 V. Preferred oxidants used in the redox initiator system to control adiabatic conditions are peroxydiphosphates; hydrogen peroxide (1.14 V); alkyl hydroperoxides, preferably t-butyl hydroperoxide; or aryl hydroperoxides, preferably cumene hydroperoxide. According to a particularly preferred embodiment, the process is characterized in that the oxidizing agent is selected from alkyl hydroperoxides, in particular t-butyl hydroperoxide, or aryl hydroperoxides, in particular cumene hydroperoxide.
Es können auch Persulfate als Mittel in einem Initiatorsystem verwendet werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass Persulfate mit einem Redoxpotential von 2,01 V keinen so großen Einfluss auf das Herstellungsverfahren haben, dass es das Merkmal erfüllen kann, wonach das Verfahren unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durchgeführt wird. Werden im vorliegenden Verfahren Persulfate als Initiatoren verwendet, so wird im Redox-Initiatorsystem ein weiteres Oxidationsmittel verwendet, das ein Potential von 2 V oder weniger und 0,6 V oder mehr aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Redox-Initiatorsystem jedoch frei von einem Persulfatsalz.Persulfates can also be used as agents in an initiator system. However, it has been found that persulfates with a redox potential of 2.01 V do not have such a large influence on the manufacturing process that it can meet the requirement that the process is carried out under controlled adiabatic conditions. If persulfates are used as initiators in the present process, another oxidizing agent which has a potential of 2 V or less and 0.6 V or more is used in the redox initiator system. In a preferred embodiment, however, the redox initiator system is free of a persulfate salt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel ein Redoxpotential von -2 bis 0,3 V aufweist. Bevorzugte Reduktionsmittel sind ausgewählt aus Natriumbisulfit, Kaliumbisulfit, Ammoniumbisulfit, Natriumsulfit (-1. 12 V), Kaliumsulfit, Ammoniumsulfit, ein Hydrogensulfit (-0,08 V); ein Thiosulfat (-,017 V); ein Amin; eine Säure, bevorzugt Ascorbinsäure (0,127 V) oder Erythorbinsäure (0,127 V). Weitere bevorzugte Reduktionsmittel sind Bisulfite, insbesondere Natriumbisulfit, Kaliumbisulfit oder Ammoniumbisulfit.In a preferred embodiment, the method is characterized in that the reducing agent has a redox potential of -2 to 0.3 V. Preferred reducing agents are selected from sodium bisulfite, potassium bisulfite, ammonium bisulfite, sodium sulfite (-1.12 V), potassium sulfite, ammonium sulfite, a hydrogen sulfite (-0.08 V); a thiosulphate (-.017 V); an amine; an acid, preferably ascorbic acid (0.127 V) or erythorbic acid (0.127 V). Further preferred reducing agents are bisulfites, in particular sodium bisulfite, potassium bisulfite or ammonium bisulfite.
Das Redoxpotential wird nach den dem Fachmann bekannten Standardmethoden bestimmt.The redox potential is determined using standard methods known to those skilled in the art.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Redox-Initiatorsystem ein Alkyl/Arylhydroperoxid zusammen mit einem Bisulfit.In a particularly preferred embodiment, the redox initiator system comprises an alkyl/aryl hydroperoxide together with a bisulfite.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird gewichtsbezogen mehr Oxidationsmittel als Reduktionsmittel verwendet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis zwischen dem Reduktionsmittel und dem Oxidationsmittel unter 35:1 und über 2:1, vorzugsweise unter 15:1 und über 3:1, noch bevorzugter unter 9:1 und über 4:1 liegt.In a preferred embodiment, more oxidizing agent is used than reducing agent by weight. According to a preferred embodiment, the method is characterized in that the weight ratio between the reducing agent and the oxidizing agent is below 35:1 and above 2:1, preferably below 15:1 and above 3:1, more preferably below 9:1 and above 4: 1 lies.
Das Merkmal des kontrollierten adiabatischen Zustands und die bevorzugten Merkmale, die sich auf das Merkmal des kontrollierten adiabatischen Zustands beziehen, sind mit einer Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung der w/w-Polymerdispersion als solcher verbunden. Diese Merkmale verbessern das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, dass die Zeit für die Copolymerisation (Schritt B) verkürzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Schritt B in einem Zeitrahmen von weniger als 40 min durchgeführt. Der Zeitrahmen beginnt mit der Zugabe einer ersten Portion eines Initiators und endet mit dem Erreichen der maximalen Temperatur (Tmax). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird bei Tmax der nächste Schritt durchgeführt, d. h. der Schritt der Reduzierung des Restmonomergehalts.The controlled adiabatic state feature and the preferred features related to the controlled adiabatic state feature are associated with an improvement in the process for producing the w/w polymer dispersion as such. These features improve the process according to the invention in that the time for copolymerization (step B) is shortened. In a preferred embodiment, step B is carried out in a time frame of less than 40 minutes. The time frame begins with the addition of a first portion of an initiator and ends with reaching the maximum temperature (Tmax). According to a preferred embodiment, the next step is carried out at Tmax, i.e. H. the step of reducing the residual monomer content.
Das Verfahren kann unter Verwendung von zusätzlichen Initiatoren durchgeführt werden. Als zusätzliche Initiatoren können neben dem Redox-Initiatorsystem die folgenden verwendet werden
- (i) wasserlösliche und wasserunlösliche Azoverbindungen wie 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid (Vazo 56 oder V-50), 2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril) (Vazo 33), 2, 2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) (Vazo 52), 2,2'-Azobis(isobutyronitril) (Vazo 64), 2,2'-Azobis-2-methylbutyronitril (Vazo 67), 1,1-Azobis(1-Cyclohexancarbonitril) (Vazo 88), 2, 2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan]dihydrochlorid (VA-044), 2,2'-Azobis(2-cyclopropylpropionitril) und 2,2'-Azobis(methylisobutyrat) (V-601), 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan] (VA-61), 2, 2'-Azobis{2-[1-(2-Hydroxyethyl)-2-imidazolin-2-yl]propan}dihydrochlorid (V-60) und 2,2'-Azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamid] (VA-086) (die von DuPont oder Wako Pure Chemical Industries Ltd. ); 2,2'-Azobis(methylisobutyrat), 4,4'-Azobis-(4-cyanopentansäure), Dimethyl-2,2'-azobisisobutyrat, 2,2'-Azobis(isobutyramid)-Dihydrat, 2-Phenylazo-2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitril, 2-(Carbamoylazo)isobutyronitril, 2,2'-Azobis(2,4,4-trimethylpentan), 2, 2'-Azobis(2-methylpropan), 2,2'-Azobis(N,N'-dimethylenisobutyramidin) in Form der freien Base oder des Hydrochlorids, 2,2'-Azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)ethyl]propionamid}, und 2,2'-Azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl]propionamid; worauf besonders bevorzugt wird; und
- (ii) wasserlösliche und wasserunlösliche organische Peroxide, wie t-Butylhydroperoxid, Dit-Butylperoxid, t-Butylperoxypivalat, t-Butylperoxyisopropylcarbonat, Benzoylperoxid, Dibenzoylperoxid, 2, 4-Dichlorbenzoylperoxid, Benzoylhydroperoxid, 2,5-Dimethylhexyne-2,5-di-t-butylperoxid, 2,5-Dimethylhexan-2,5-di-t-butylperoxid, Di-tert-amylperoxid, Dicumylperoxid, Cumolhydroperoxid, Isopropylbenzolperoxid, Acetylperoxid, Diacetylperoxid, t-Butylperacetat, Isopropylperoxycarbonat, Diisopropylperoxydicarbonat, Lauroylperoxid, Dilaurylperoxid, Decanoylperoxid, Diisononanoylperoxid, Didecanoylperoxid, Dioctanoylperoxid, Dicetylperoxydicarbonat, Di(4-t-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat (Perkadox 16S erhältlich von Akzo Nobel), Di(2-ethylhexyl)peroxydicarbonat, t-Butylperoxypivalat (Lupersol 11 erhältlich von Elf Atochem), t-Butylperoxy-2-ethylhexanoat (Trigonox 21-C50 erhältlich von Akzo Nobel), Acetylcyclohexansulfonylperoxid, t-Amylperneodecanoat, t-Butylperneodecanoat, t-Butylperpivalat, t-Amylperpivalat, Bis(2,4-dichlorbenzoyl)peroxid, Bis-(4-chlorbenzoyl)-peroxid, Bis-(2-methylbenzoyl)-peroxid, Disuccinsäureperoxid, t-Butylperisobutyrat, t-Butylpermaleinat, 1,1-Bis-(t-butylperoxy)3,5,5-trimethylcyclohexan, 1,1-Bis-(t-butylperoxy)cyclohexan, t-Butylperisononaoat, 2,5-Dimethylhexan-2,5-dibenzoat, t-Amylperbenzoat, t-Butylperbenzoat, 2,2-Bis(t-butylperoxy)butan, 2,2-Bis(t-butylperoxy)propan, 3-t-Butylperoxy-3-phenylphthalid, α, α'-Bis(t-butylperoxyisopropyl)benzol, 3,5-Bis(t-butylperoxy)3,5-dimethyl-1,2-dioxolan, 3,3,6,6,9,9-Hexamethyl-1,2,4,5-tetraoxa-cyclononan, p-Menthanhydroperoxid, Pinanhydroperoxid und Diisopropylbenzolmono-α-hydroperoxid;
- (i) water-soluble and water-insoluble azo compounds such as 2,2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (Vazo 56 or V-50), 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (Vazo 33) , 2, 2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) (Vazo 52), 2,2'-Azobis(isobutyronitrile) (Vazo 64), 2,2'-Azobis-2-methylbutyronitrile (Vazo 67), 1, 1-Azobis(1-Cyclohexanecarbonitrile) (Vazo 88), 2, 2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride (VA-044), 2,2'-Azobis(2-cyclopropylpropionitrile ) and 2,2'-Azobis(methyl isobutyrate) (V-601), 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] (VA-61), 2, 2'-Azobis{ 2-[1-(2-Hydroxyethyl)-2-imidazolin-2-yl]propane}dihydrochloride (V-60) and 2,2'-azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propionamide] (VA -086) (those of DuPont or Wako Pure Chemical Industries Ltd. ); 2,2'-Azobis(methyl isobutyrate), 4,4'-azobis(4-cyanopentanoic acid), dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate, 2,2'-azobis(isobutyramide) dihydrate, 2-phenylazo-2, 4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile, 2-(carbamoylazo)isobutyronitrile, 2,2'-azobis(2,4,4-trimethylpentane), 2, 2'-azobis(2- methylpropane), 2,2'-azobis(N,N'-dimethyleneisobutyramidine) in the form of the free base or hydrochloride, 2,2'-azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)ethyl] propionamide}, and 2,2'-azobis{2-methyl-N-[1,1-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl]propionamide; what is particularly preferred; and
- (ii) water-soluble and water-insoluble organic peroxides such as t-butyl hydroperoxide, dit-butyl peroxide, t-butyl peroxypivalate, t-butyl peroxyisopropyl carbonate, benzoyl peroxide, dibenzoyl peroxide, 2, 4-dichlorobenzoyl peroxide, benzoyl hydroperoxide, 2,5-dimethylhexyne-2,5-di- t-butyl peroxide, 2,5-dimethylhexane-2,5-di-t-butyl peroxide, di-tert-amyl peroxide, dicumyl peroxide, cumene hydroperoxide, isopropyl benzene peroxide, acetyl peroxide, diacetyl peroxide, t-butyl peracetate, isopropyl peroxycarbonate, diisopropyl peroxydicarbonate, lauroyl peroxide, dilauryl peroxide, decanoyl peroxide, Diisononanoyl peroxide, didecanoyl peroxide, dioctanoyl peroxide, dicetyl peroxydicarbonate, di(4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate (Perkadox 16S available from Akzo Nobel), di(2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate (Lupersol 11 available from Elf Atochem), t-butyl peroxy- 2-ethylhexanoate (Trigonox 21-C50 available from Akzo Nobel), acetylcyclohexanesulfonyl peroxide, t-amyl perneodecanoate, t-butyl perneodecanoate, t-butyl perpivalate, t-amyl perpivalate, bis(2,4-dichlorobenzoyl) peroxide, bis-(4-chlorobenzoyl)- peroxide, bis-(2-methylbenzoyl) peroxide, disuccinic acid peroxide, t-butyl perisobutyrate, t-butyl permaleate, 1,1-bis-(t-butylperoxy)3,5,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis-(t- butylperoxy)cyclohexane, t-butyl perisononaoate, 2,5-dimethylhexane-2,5-dibenzoate, t-amyl perbenzoate, t-butyl perbenzoate, 2,2-bis(t-butylperoxy)butane, 2,2-bis(t-butylperoxy) propane, 3-t-butylperoxy-3-phenylphthalide, α, α'-bis(t-butylperoxyisopropyl)benzene, 3,5-bis(t-butylperoxy)3,5-dimethyl-1,2-dioxolane, 3,3 ,6,6,9,9-hexamethyl-1,2,4,5-tetraoxa-cyclononane, p-menthane hydroperoxide, pinane hydroperoxide and diisopropylbenzene mono-α-hydroperoxide;
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass Schritt B durch Rühren unter Messung des Drehmoments eines motorgetriebenen Rührwerks durchgeführt wird. Alternativ dazu ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass Schritt B durch Rühren durchgeführt wird und das Drehmoment eines motorgetriebenen Rührwerks unter 65 N/cm gehalten wird. Wenn das Drehmoment 65 N/cm oder mehr beträgt, wird eine Gelbildung beobachtet, die zu einem Endprodukt führt, das nicht die erforderlichen Eigenschaften als Flockungsmittel aufweist.In a further preferred embodiment, the method is characterized in that step B is carried out by stirring while measuring the torque of a motor-driven agitator. Alternatively, the method is characterized in that step B is carried out by stirring and the torque of a motor-driven agitator is kept below 65 N/cm. When the torque is 65 N/cm or more, gel formation is observed, resulting in a final product that does not have the required flocculant properties.
In einem bevorzugten Verfahren umfasst die Monomerzusammensetzung die radikalisch polymerisierbaren Monomere, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe besteht:
- i. ein nichtionisches Monomer der Formel (I)
- R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet;
- R2 und R3 sind unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-C5-Alkyl oder C1-C5-Hydroxyalkyl, ii. ein kationisches Monomer der Formel (II)
- R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet;
- Z1 O, NH oder NR4 ist, wobei R4 C1-C4-Alkyl, vorzugsweise Methyl, bedeutet, und Y eine der folgenden Bedeutungen hat
- Y0 und Y1 sind eine C1-C6-Alkylengruppe, gegebenenfalls substituiert mit einer oder mehreren Hydroxygruppen, vorzugsweise Ethylen oder Propylen, gegebenenfalls substituiert mit einer Hydroxygruppe;
- Y2, Y3, Y5, Y6, Y7 unabhängig voneinander jeweils C1-C6-Alkyl, vorzugsweise Methyl, bedeuten; und
- Z- ein Gegenion ist, vorzugsweise ein Halogen, Pseudohalogen, Acetat oder SO4CH3 -; und iii. ein amphiphiles Monomer der Formeln (III) oder (IV)
- Z1 O, NH, NR4 ist, wobei R4 C1-C4-Alkyl, vorzugsweise Methyl, bedeutet,
- R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet,
- R8 eine C1-C6-Alkylengruppe ist, vorzugsweise Ethylen oder Propylen,
- R5 und R6 unabhängig voneinander jeweils C1-C6-Alkyl sind, vorzugsweise Methyl,
- R7 ein C8-C32-Alkyl ist, gegebenenfalls substituiert mit einer oder mehreren Hydroxygruppen, vorzugsweise C12-C20-Alkyl, gegebenenfalls substituiert mit einer Hydroxygruppe, und
- Z- ein Gegenion ist, vorzugsweise ein Halogen, Pseudohalogen, Acetat oder SO4CH3 -; oder
- Z1 O, NH, NR4 ist, wobei R4 C1-C4-Alkyl, vorzugsweise Methyl bedeutet,
- R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet,
- R10 Wasserstoff, C8-C32-Alkyl, C8-C32-Aryl und/oder C8-C32-Aralkyl, vorzugsweise C12-C20-Alkyl bedeutet,
- R9 eine C1-C6-Alkylengruppe ist, vorzugsweise eine Ethylengruppe oder Propylengruppe, und n eine ganze Zahl zwischen 1
und 50, vorzugsweise zwischen 2und 30, besonders bevorzugt zwischen 3und 15, besonders bevorzugt zwischen 4 und 8 ist.
- i. a nonionic monomer of the formula (I)
- R 1 represents hydrogen or methyl;
- R 2 and R 3 are independently hydrogen, C1-C5 alkyl or C1-C5 hydroxyalkyl, ii. a cationic monomer of the formula (II)
- R 1 represents hydrogen or methyl;
- Z 1 is O, NH or NR 4 , where R 4 is C1-C4 alkyl, preferably methyl, and Y has one of the following meanings
- Y 0 and Y 1 are a C1-C6 alkylene group, optionally substituted with one or more hydroxy groups, preferably ethylene or propylene, optionally substituted with a hydroxy group;
- Y 2 , Y 3 , Y 5 , Y 6 , Y 7 each independently represent C1-C6 alkyl, preferably methyl; and
- Z - is a counterion, preferably a halogen, pseudohalogen, acetate or SO 4 CH 3 - ; and iii. an amphiphilic monomer of the formulas (III) or (IV)
- Z 1 is O, NH, NR 4 , where R 4 is C1-C4 alkyl, preferably methyl,
- R 1 means hydrogen or methyl,
- R 8 is a C1-C6 alkylene group, preferably ethylene or propylene,
- R 5 and R 6 are each independently C1-C6 alkyl, preferably methyl,
- R 7 is a C8-C32 alkyl, optionally substituted with one or more hydroxy groups, preferably C12-C20 alkyl, optionally substituted with a hydroxy group, and
- Z - is a counterion, preferably a halogen, pseudohalogen, acetate or SO 4 CH 3 - ; or
- Z 1 is O, NH, NR 4 , where R 4 is C1-C4 alkyl, preferably methyl,
- R 1 means hydrogen or methyl,
- R 10 is hydrogen, C8-C32 alkyl, C8-C32 aryl and/or C8-C32 aralkyl, preferably C12-C20 alkyl,
- R 9 is a C1-C6 alkylene group, preferably an ethylene group or propylene group, and n is an integer between 1 and 50, preferably between 2 and 30, particularly preferably between 3 and 15, particularly preferably between 4 and 8.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein kationisches Monomer ein Monomer, das permanent eine positive Ladung trägt, oder das Monomer trägt eine positive Ladung durch Protonierung.In the context of the present invention, a cationic monomer is a monomer that permanently carries a positive charge, or the monomer carries a positive charge through protonation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden ein oder mehrere der oben unter i. bis iii. genannten Monomere als Monomere in der zu polymerisierenden Monomerzusammensetzung verwendet. Bevorzugt wird ein Copolymer polymerisiert, d.h. es werden zwei der oben unter i. bis iii. genannten Monomere für die zu polymerisierende Monomerzusammensetzung bereitgestellt. Es ist bevorzugt, dass für die zu copolymerisierende Monomerzusammensetzung ein Monomer aus Punkt i. und ein Monomer aus Punkt ii. bereitgestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die radikalisch polymerisierbaren Monomere ein radikalisch polymerisierbares nicht-ionisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (I); und ein radikalisch polymerisierbares kationisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (II). Diese Monomere sind für die Lösung der oben genannten Probleme von Vorteil.According to a preferred embodiment, one or more of the above under i. to iii. mentioned monomers are used as monomers in the monomer composition to be polymerized. A copolymer is preferably polymerized, ie two of the above under i. to iii. mentioned monomers are provided for the monomer composition to be polymerized. It is preferred that the monomer composition to be copolymerized is a monomer from point i. and a monomer from point ii. to be provided. In a preferred embodiment, the radically polymerizable monomers comprise a radically polymerizable nonionic monomer according to the general formula (I); and a radically polymerizable cationic monomer according to the general formula (II). These monomers are beneficial for solving the above-mentioned problems.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Monomerzusammensetzung, die die radikalisch polymerisierbaren Monomere umfasst, mindestens das nicht-ionische Monomer der Formel (I) umfasst, das aus denjenigen ausgewählt ist, in denen R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet und R2 und R3 beide Wasserstoff, Wasserstoff und C1-C3-Alkyl sind, Wasserstoff und Hydroxyethyl oder beide C1-C3-Alkyl sind, und/oder das kationische Monomer der Formel (II), das aus denjenigen ausgewählt ist, in denen R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet und Z1 O, NH oder NR4 ist, wobei R4 Methyl bedeutet, Y1 C2-C6-Alkylen, vorzugsweise Ethylen oder Propylen ist, Y5, Y6 und Y7 alle Methyl sind und Z- ein Halogen ist.In a preferred embodiment, the process is characterized in that the monomer composition comprising the radically polymerizable monomers comprises at least the nonionic monomer of formula (I) selected from those in which R 1 is hydrogen or methyl and R 2 and R 3 are both hydrogen, hydrogen and C1-C3 alkyl, hydrogen and hydroxyethyl or both are C1-C3 alkyl, and/or the cationic monomer of formula (II) selected from those in which R1 is hydrogen or methyl and Z 1 is O, NH or NR 4 , where R 4 is methyl, Y 1 is C2-C6 alkylene, preferably ethylene or propylene, Y 5 , Y 6 and Y 7 are all methyl and Z - a halogen is.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die radikalisch polymerisierbaren Monomere ein radikalisch polymerisierbares nichtionisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (I), das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylamid, N-Methyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N,N-Diethyl(meth)acrylamid, N-Methyl-N-ethyl(meth)acrylamid, N-Isopropyl(meth)acrylamid und N-Hydroxyethyl(meth)acrylamid.In a preferred embodiment, the radically polymerizable monomers comprise a radically polymerizable nonionic monomer according to the general formula (I), which is selected from the group consisting of (meth)acrylamide, N-methyl (meth)acrylamide, N,N-dimethyl (meth )acrylamide, N-ethyl(meth)acrylamide, N,N-diethyl(meth)acrylamide, N-methyl-N-ethyl(meth)acrylamide, N-isopropyl(meth)acrylamide and N-hydroxyethyl(meth)acrylamide.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die radikalisch polymerisierbaren Monomere ein radikalisch polymerisierbares kationisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (II), das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylathalogeniden und Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylamidhalogeniden besteht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Monomerzusammensetzung ein radikalisch polymerisierbares Monomer, bei dem es sich um (Meth)acrylamid handelt, zusammen mit einem radikalisch polymerisierbaren Monomer, das aus Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylathalogeniden ausgewählt ist, wobei es sich insbesondere um ein Acryloyloxyethyltrimethylammoniumhalogenid handelt.In a further preferred embodiment, the radically polymerizable monomers comprise a radically polymerizable cationic monomer according to the general formula (II), which is selected from the group consisting of trimethylammonium C2-C6 alkyl (meth)acrylate halides and trimethylammonium C2-C6 alkyl (meth) acrylamide halides. In a particularly preferred embodiment, the monomer composition comprises a radically polymerizable monomer that is (meth)acrylamide, together with a radically polymerizable monomer selected from trimethylammonium C2-C6 alkyl (meth)acrylate halides, which is in particular it is an acryloyloxyethyltrimethylammonium halide.
Optional kann die Monomerzusammensetzung ferner einen Vernetzer, vorzugsweise einen ethylenisch ungesättigten Vernetzer, und/oder ein hydrophobes Monomer, vorzugsweise einen hydrophoben (Meth)acrylsäure-C4-18-alkylester, und/oder ein ethylenisch ungesättigtes Monomer enthalten.Optionally, the monomer composition may further contain a crosslinker, preferably an ethylenically unsaturated crosslinker, and/or a hydrophobic monomer, preferably a hydrophobic (meth)acrylic acid C4-18 alkyl ester, and/or an ethylenically unsaturated monomer.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus dem nicht-ionischen Monomer der Formel (I) und/oder dem kationischen Monomer der Formel (II) ausgewählt sind, wobei die Menge der radikalisch polymerisierbaren Monomere, die aus dem nicht-ionischen Monomer der Formel (I) und/oder dem kationischen Monomer der Formel (II) ausgewählt sind, zwischen 80 und weniger als 100 Gew.-% liegt, bevorzugt 85 und 99 Gew.-%, am meisten bevorzugt 90 und 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der radikalisch polymerisierbaren Monomere, wobei der Rest aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus jedem anderen ethylenisch polymerisierbaren Monomer, einem Monomer der Formel (III), einem Monomer der Formel (IV) und einem bifunktionellen ethylenisch polymerisierbaren Monomer besteht.In a preferred embodiment, the process is characterized in that the radically polymerizable monomers are selected from the non-ionic monomer of the formula (I) and/or the cationic monomer of the formula (II), the amount of the radically polymerizable monomers being selected from the non-ionic monomer of the formula (I) and/or the cationic monomer of the formula (II) are selected, is between 80 and less than 100% by weight, preferably 85 and 99% by weight, most preferably 90 and 95% by weight, based on the total amount of radically polymerizable monomers, the remainder being selected from the group consisting of any other ethylenically polymerizable monomer, a monomer of formula (III), a monomer of formula (IV) and a bifunctional ethylenically polymerizable monomer.
Dabei muss die Summe der Werte in Gew.-% nicht 100 Gew.-% betragen, da in der Monomerzusammensetzung, d.h. im Reaktionsgemisch, weitere ethylenisch ungesättigte Monomere (e) enthalten sein können, die bei der Bestimmung der Gesamtmenge an Monomeren berücksichtigt werden müssen. Vorzugsweise besteht die Monomerzusammensetzung jedoch aus den Monomeren (a) und (b), so dass die Summe der beiden Werte in Gew.-% 100 Gew.-% beträgt, d.h. keine weiteren Monomere vorhanden sind.The sum of the values in% by weight does not have to be 100% by weight, since the monomer composition, i.e. in the reaction mixture, may contain further ethylenically unsaturated monomers (e), which must be taken into account when determining the total amount of monomers . However, the monomer composition preferably consists of the monomers (a) and (b), so that the sum of the two values in% by weight is 100% by weight, i.e. no further monomers are present.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Monomerzusammensetzung
- (a) mindestens 5 Gew.-%,
vorzugsweise mindestens 20 Gew.-% eines radikalisch polymerisierbaren nichtionischen Monomers der allgemeinen Formel (I); - (b) mindestens 5 Gew.-%,
vorzugsweise mindestens 15 Gew.-%, stärker bevorzugtmindestens 20 Gew.-% oder 25 Gew.-%; vorzugsweise 10bis 30 Gew.-% oder 40bis 60 Gew.-%, stärker bevorzugt 15bis 25 Gew.-% oder 23 bis 32 Gew.-% oder 45 bis 55 Gew.-%, eines radikalisch polymerisierbaren kationischen Monomers gemäß der allgemeinen Formel (II); - (c)
1,25 Gew.-% eines vorzugsweise ethylenisch ungesättigten Vernetzers;gegebenenfalls bis zu - (d) gegebenenfalls
1,25 Gew.-% eines hydrophoben (Meth)acrylsäure-C4-18-Alkylesters; undbis zu - (e) gegebenenfalls weitere ethylenisch ungesättigte Monomere.
- (a) at least 5% by weight, preferably at least 20% by weight, of a free-radically polymerizable nonionic monomer of the general formula (I);
- (b) at least 5% by weight, preferably at least 15% by weight, more preferably at least 20% or 25% by weight; preferably 10 to 30% by weight or 40 to 60% by weight, more preferably 15 to 25% by weight or 23 to 32% by weight or 45 to 55% by weight, of a radically polymerizable cationic monomer according to general formula (II);
- (c) optionally up to 1.25% by weight of a preferably ethylenically unsaturated crosslinker;
- (d) optionally up to 1.25% by weight of a hydrophobic (meth)acrylic acid C4-18 alkyl ester; and
- (e) optionally further ethylenically unsaturated monomers.
Auch hier muss die Summe der Werte in Gew.-% nicht 100 Gew.-% betragen, da weitere ethylenisch ungesättigte Monomere (e) in der Monomerzusammensetzung, d.h. in der Reaktionsmischung, enthalten sein können, die bei der Bestimmung der Gesamtmenge an Monomeren zu berücksichtigen sind. Vorzugsweise besteht die Monomerzusammensetzung jedoch aus den Monomeren (a) und (b), so dass die Summe der beiden Werte in Gew.-% 100 Gew.-% beträgt, d.h. keine weiteren Monomere vorhanden sind.Here too, the sum of the values in% by weight does not have to be 100% by weight, since further ethylenically unsaturated monomers (e) can be contained in the monomer composition, i.e. in the reaction mixture, which are used when determining the total amount of monomers must be taken into account. However, the monomer composition preferably consists of the monomers (a) and (b), so that the sum of the two values in% by weight is 100% by weight, i.e. no further monomers are present.
In der vorliegenden Anmeldung beziehen sich alle Prozentangaben in Bezug auf die Monomerzusammensetzung auf die Gesamtmenge der Monomere.In the present application, all percentages relating to the monomer composition refer to the total amount of monomers.
Erfindungsgemäß wird die Copolymerisation in Gegenwart eines polymeren Dispersionsmittels durchgeführt.According to the invention, the copolymerization is carried out in the presence of a polymeric dispersant.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Dispergiermittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Cellulosederivat, Polyvinylacetat, Stärke, Stärkederivat, Dextran, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylpyridin, Polyethylenimin, Polyamin, Polyvinylimidazol, Polyvinylsuccinimid, Polyvinyl-2-methylsuccinimid, Polyvinyl-1,3-oxazolidon-2, Polyvinyl-2-methylimidazolin, Itaconsäure, (Meth)acrylsäure, (Meth)acrylsäureester, (Meth)acrylsäureamid; vorzugsweise ein (Meth)acryloylamidoalkyltrialkylammoniumhalogenid oder ein (Meth)acryloxy-alkyltrialkylammoniumhalogenid.In a preferred embodiment, the process is characterized in that the polymeric dispersant is selected from the group consisting of a cellulose derivative, polyvinyl acetate, starch, starch derivative, dextran, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyridine, polyethyleneimine, polyamine, polyvinylimidazole, polyvinylsuccinimide, polyvinyl-2-methylsuccinimide, Polyvinyl-1,3-oxazolidone-2, polyvinyl-2-methylimidazoline, itaconic acid, (meth)acrylic acid, (meth)acrylic acid ester, (meth)acrylic acid amide; preferably a (meth)acryloylamidoalkyltrialkylammonium halide or a (meth)acryloxy-alkyltrialkylammonium halide.
Vorzugsweise ist das polymere Dispergiermittel von einem oder mehreren kationischen Monomeren abgeleitet, besonders bevorzugt von einem einzigen kationischen Monomer.Preferably the polymeric dispersant is derived from one or more cationic monomers, most preferably from a single cationic monomer.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das polymere Dispergiermittel von einem oder mehreren radikalisch polymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomeren abgeleitet.In a preferred embodiment, the polymeric dispersant is derived from one or more radically polymerizable, ethylenically unsaturated monomers.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Dispergiermittel ein Homopolymer ist, das aus dem kationischen Monomer der Formel (II)
- R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet;
- Z1 O, NH oder NR4 ist, wobei R4 C1-C4-Alkyl, vorzugsweise Methyl, bedeutet, und Y ist eines von
- Y0 und Y1 eine C1-C6-Alkylengruppe sind, gegebenenfalls substituiert mit einer oder mehreren Hydroxygruppen, vorzugsweise Ethylen oder Propylen, gegebenenfalls substituiert mit einer Hydroxygruppe;
- Y2, Y3, Y5, Y6, Y7 unabhängig voneinander jeweils C1-C6-Alkyl, vorzugsweise Methyl, bedeuten; und
- Z- ein Gegenion ist, vorzugsweise ein Halogen, Pseudohalogen, Acetat oder SO4CH3 -.
- R 1 represents hydrogen or methyl;
- Z 1 is O, NH or NR 4 , where R 4 is C1-C4 alkyl, preferably methyl, and Y is one of
- Y 0 and Y 1 are a C1-C6 alkylene group, optionally substituted with one or more hydroxy groups, preferably ethylene or propylene, optionally substituted with a hydroxy group;
- Y 2 , Y 3 , Y 5 , Y 6 , Y 7 each independently represent C1-C6 alkyl, preferably methyl; and
- Z - is a counterion, preferably a halogen, pseudohalogen, acetate or SO 4 CH 3 - .
Vorzugsweise sind Y1, Y2 und Y3 identisch, vorzugsweise Methyl. In einer bevorzugten Ausführungsform ist Z1 O oder NH, Y0 ist Ethylen oder Propylen, R1 ist Wasserstoff oder Methyl, und Y1, Y2 und Y3 sind Methyl. Das kationische Monomer gemäß der allgemeinen Formel (II) kann ein Ester (Z1 = O) sein, wie z.B. Trimethylammonium-ethyl(meth)acrylat (ADAME quat.). Vorzugsweise ist das kationische Monomer gemäß der allgemeinen Formel (I) jedoch ein Amid (Z1 = NH), insbesondere Trimethylammoniumpropylacrylamid (DIMAPA quat.).Preferably Y 1 , Y 2 and Y 3 are identical, preferably methyl. In a preferred embodiment, Z 1 is O or NH, Y 0 is ethylene or propylene, R 1 is hydrogen or methyl, and Y 1 , Y 2 and Y 3 are methyl. The cationic monomer according to the general formula (II) can be an ester (Z 1 = O), such as Trimethylammonium ethyl (meth)acrylate (ADAME quat.). However, the cationic monomer according to the general formula (I) is preferably an amide (Z 1 =NH), in particular trimethylammoniumpropylacrylamide (DIMAPA quat.).
Bevorzugte radikalisch polymerisierbare kationische Monomere gemäß der allgemeinen Formel (II) sind quaternisierte Dialkylaminoalkyl(meth)acrylate oder Dialkylaminoalkyl-(meth)acrylamide mit 1 bis 3 C-Atomen in den Alkyl- oder Alkylengruppen, besonders bevorzugt das Methylchlorid-quaternisierte Ammoniumsalz von Dimethylaminomethyl(meth)acrylat, Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Dimethylamino-Propyl(meth)-acrylat, Diethylamino-Methyl(meth)acrylat, Diethylamino-Ethyl-(meth)acrylat, Diethyl-amino-Propyl(meth)acrylat, Dimethylamino-Methyl(meth)acrylamid, DimethylaminoEthyl(meth)acrylamid, Dimethylamino-Propyl(meth)acrylamid, Diethylamino-Methyl(meth)-acrylamid, Diethylamino-Ethyl(meth)acrylamid, Diethylamino-Propyl(meth)-acrylamid.Preferred radically polymerizable cationic monomers according to the general formula (II) are quaternized dialkylaminoalkyl (meth)acrylates or dialkylaminoalkyl (meth)acrylamides with 1 to 3 carbon atoms in the alkyl or alkylene groups, particularly preferably the methyl chloride-quaternized ammonium salt of dimethylaminomethyl ( meth)acrylate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, dimethylamino-propyl (meth)-acrylate, diethylamino-methyl (meth)acrylate, diethylamino-ethyl (meth)acrylate, diethyl-amino-propyl (meth)acrylate, dimethylamino-methyl( meth)acrylamide, DimethylaminoEthyl(meth)acrylamide, Dimethylamino-propyl(meth)acrylamide, Diethylamino-methyl(meth)-acrylamide, Diethylamino-ethyl(meth)acrylamide, Diethylamino-propyl(meth)-acrylamide.
Besonders bevorzugt sind quaternisiertes Dimethylaminoethylacrylat und Dimethylaminopropylacrylamid. Die Quaternisierung kann mit Dimethylsulfat, Diethylsulfat, Methylchlorid oder Ethylchlorid erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Monomere mit Methylchlorid quaternisiert.Quaternized dimethylaminoethyl acrylate and dimethylaminopropylacrylamide are particularly preferred. Quaternization can be done with dimethyl sulfate, diethyl sulfate, methyl chloride or ethyl chloride. In a preferred embodiment, the monomers are quaternized with methyl chloride.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das polymere Dispergiermittel ein Homopolymer von Trimethylammoniumpropylacrylamid (DIMAPA quat).In a preferred embodiment, the polymeric dispersant is a homopolymer of trimethylammonium propylacrylamide (DIMAPA quat).
Vorzugsweise ist das polymere Dispergiermittel von einer Monomerzusammensetzung abgeleitet, die ein kationisches Monomer enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus (Alk)acrylamidoalkyltrialkylammoniumhalogeniden (z. B., Trimethylammoniumalkyl-(meth)acrylamidhalogeniden), (Alk)acryloyloxyalkyltrialkylammoniumhalogeniden (z.B. Trimethylammoniumalkyl(meth)acrylathalogeniden), Alkenyltrialkylammoniumhalogeniden und Dialkenyldialkylammoniumhalogeniden (z.B. Diallyldialkylammoniumhalogeniden). Noch bevorzugter ist das polymere Dispergiermittel ein kationisches Polymer, das von einer Monomerzusammensetzung abgeleitet ist, die ein kationisches Monomer enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Trimethylammoniumalkyl(meth)acrylathalogeniden, Trimethylammoniumalkyl(meth)acrylamidhalogeniden und Diallyldialkylammoniumhalogeniden besteht. Vorzugsweise enthalten die vorgenannten kationischen Monomere 6 bis 25 Kohlenstoffatome, noch bevorzugter 7 bis 20 Kohlenstoffatome, am meisten bevorzugt 7 bis 15 Kohlenstoffatome und insbesondere 8 bis 12 Kohlenstoffatome.Preferably, the polymeric dispersant is derived from a monomer composition containing a cationic monomer selected from the group consisting of (alk)acrylamidoalkyltrialkylammonium halides (e.g., trimethylammonium alkyl (meth)acrylamide halides), (alk)acryloyloxyalkyltrialkylammonium halides (e.g., trimethylammonium alkyl (meth)acrylate halides), alkenyltrialkylammonium halides and dialkenyldialkylammonium halides (e.g. diallyldialkylammonium halides). More preferably, the polymeric dispersant is a cationic polymer derived from a monomer composition containing a cationic monomer selected from the group consisting of trimethylammonium alkyl (meth)acrylate halides, trimethylammonium alkyl (meth)acrylamide halides and diallyldialkyl ammonium halides. Preferably, the aforementioned cationic monomers contain 6 to 25 carbon atoms, more preferably 7 to 20 carbon atoms, most preferably 7 to 15 carbon atoms and especially 8 to 12 carbon atoms.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das polymere Dispergiermittel von einem Dialkenyldialkylammoniumhalogenid, vorzugsweise einem Diallyldimethylammoniumhalogenid (DADMAC), abgeleitet. In a preferred embodiment, the polymeric dispersant is derived from a dialkenyl dialkylammonium halide, preferably a diallyldimethyl ammonium halide (DADMAC).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Dispergiermittel ein Homopolymer aus einem (Meth)acryloylamidopropyltrimethylammoniumsalz oder einem (Meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumsalz ist.According to a preferred embodiment, the process is characterized in that the polymeric dispersant is a homopolymer of a (meth)acryloylamidopropyltrimethylammonium salt or a (meth)acryloyloxyethyltrimethylammonium salt.
Im Rahmen dieser Anwendung kann das Halogenid ein beliebiges akzeptables Halogenid sein, wie z.B. Chlorid, Bromid oder lodid; die Gegenionen der Salze können beliebige akzeptable Gegenionen sein, wie z.B. Halogenide, Methosulfat, Sulfat oder andere.In this application, the halide may be any acceptable halide such as chloride, bromide or iodide; the counterions of the salts may be any acceptable counterions such as halides, methosulfate, sulfate or others.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Dispergiermittel ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw, bestimmt durch Größenausschlusschromatographie, von 60.000 bis 400.000 g/mol, bevorzugt 70.000 bis 350.000 g/mol, noch bevorzugter 80.000 bis weniger als 230.000, am meisten bevorzugt 85.000 bis weniger als 150.000 g/mol aufweist.According to a preferred embodiment, the process is characterized in that the polymeric dispersant has a weight average molecular weight Mw, determined by size exclusion chromatography, of 60,000 to 400,000 g/mol, preferably 70,000 to 350,000 g/mol, more preferably 80,000 to less than 230,000, most preferably 85,000 to less than 150,000 g/mol.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis des polymeren Dispergiermittels zu dem dispergierten Polymer in der Polymerdispersion im Bereich von 0,45 : 1 bis 1 : 0,9, bevorzugt im Bereich von 0,5 : 1 bis 1 : 1, weiter bevorzugt im Bereich von 0,55 : 1 bis weniger als 1 : 1, noch weiter bevorzugt im Bereich von 0,6 : 1 bis 0,99 : 1, insbesondere im Bereich von 0,65 : 1 bis 0,9 : 1.According to a preferred embodiment, the ratio of the polymeric dispersant to the dispersed polymer in the polymer dispersion is in the range from 0.45:1 to 1:0.9, preferably in the range from 0.5:1 to 1:1, more preferably in the range from 0.55:1 to less than 1:1, even more preferably in the range of 0.6:1 to 0.99:1, in particular in the range of 0.65:1 to 0.9:1.
Die Erfindung ist besonders effizient, wenn das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gesamtgewicht des polymeren Dispergiermittels, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerdispersion, im Bereich von 10 bis 28 Gew.-%, bevorzugt 12 bis 26 Gew.-%, weiter bevorzugt 14 bis 24 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 16 bis 22 Gew.-% liegt.The invention is particularly efficient if the process is characterized in that the total weight of the polymeric dispersant, based on the total weight of the polymer dispersion, is in the range from 10 to 28% by weight, preferably 12 to 26% by weight, more preferably 14 to 24% by weight, even more preferably 16 to 22% by weight.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtgewicht des polymeren Dispergiermittels, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerdispersion, zwischen 18 und 26 Gew.-%, bevorzugt 19 bis 25 Gew.-% beträgt.According to a further embodiment, the process is characterized in that the total weight of the polymeric dispersant, based on the total weight of the polymer dispersion, is between 18 and 26% by weight, preferably 19 to 25% by weight.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt C) Verringerung des Restmonomergehalts durch Zugabe eines Initiators zu der Reaktionsmischung etwa zum Zeitpunkt des Erreichens der maximalen Temperatur (Tmax). In einer noch bevorzugteren Ausführungsform wird Schritt C) isotherm durchgeführt, noch bevorzugter wird Schritt C durchgeführt, indem die Temperatur während Schritt C auf einem Niveau über 55°C und unter 80°C, am meisten bevorzugt über 60°C und unter 70°C, gehalten wird.According to a preferred embodiment, the method comprises step C) reducing the residual monomer content by adding an initiator to the reaction mixture at approximately the time when the maximum temperature (Tmax) is reached. In an even more preferred embodiment, step C) is carried out isothermally, even more preferably step C is carried out by maintaining the temperature during step C at a level above 55°C and below 80°C, most preferably above 60°C and below 70°C , is held.
Der zur Verringerung des Restmonomergehalts verwendete Initiator kann jeder der oben genannten zusätzlichen Initiatoren sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Initiator aus einem Peroxid oder einer Azoverbindung ausgewählt ist, noch bevorzugter aus der Gruppe bestehend aus einem Hydroperoxid, einem Dialkylperoxid, einem Diacylperoxid und einer Azoverbindung, die durch tertiäre Kohlenstoffatome substituiert ist, die vorzugsweise Alkylgruppen, Nitrilgruppen und/oder Estergruppen tragen. Der in Schritt C verwendete Initiator ist insbesondere 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)-Dihydrochlorid (V-50).The initiator used to reduce the residual monomer content can be any of the additional initiators mentioned above. However, it is preferred that the initiator is selected from a peroxide or an azo compound, more preferably from the group consisting of a hydroperoxide, a dialkyl peroxide, a diacyl peroxide and an azo compound substituted by tertiary carbon atoms, preferably alkyl groups, nitrile groups and/or or carry ester groups. The initiator used in step C is in particular 2,2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (V-50).
Die der Erfindung zugrundeliegenden Probleme werden ferner durch den Gegenstand des Anspruchs 13 gelöst. Somit betrifft die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt eine Polymerdispersion, umfassend
- a) ein polymeres Dispergiermittel und
- b) ein dispergiertes Polymer, das von einer Monomerzusammensetzung abgeleitet ist, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nicht-ionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
wobei das polymere Dispergiermittel ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw, bestimmt durch Größenausschlusschromatographie, von 40.000 bis weniger als 150.000 g/mol, bevorzugt 50.000 bis 140.000 g/mol, noch bevorzugter 60.000 bis 130.000, am meisten bevorzugt 85.000
bis 120. 000 g/mol; und/oder wobei die Polymerdispersion eine Volumenviskosität unter 6.700 mPas, vorzugsweise unter 6.000 mPas, bevorzugter unter 5.500 mPas, am meisten bevorzugt unter 5.000 mPas, gemessen bei 20°C mit einem Brookfield-Viskosimeter mit Spindel 4 und einer Geschwindigkeit von 10 U/min, aufweist.
- a) a polymeric dispersant and
- b) a dispersed polymer derived from a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer; wherein the polymeric dispersant has a weight average molecular weight Mw, determined by size exclusion chromatography, of 40,000 to less than 150,000 g/mol, preferably 50,000 to 140,000 g/mol, more preferably 60,000 to 130,000, most preferably 85,000 to 120,000 g/mol; and/or wherein the polymer dispersion has a volume viscosity below 6,700 mPas, preferably below 6,000 mPas, more preferably below 5,500 mPas, most preferably below 5,000 mPas, measured at 20 ° C with a Brookfield viscometer with spindle 4 and a speed of 10 rpm , having.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Erfindung zu einem stabileren Produkt führt, was sich in einer konstanten Viskosität über die Zeit ausdrückt. Außerdem hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Schüttgutviskosität in einem Bereich liegt, der die Handhabung in nachgeschalteten Anwendungen erleichtert. Der Begriff „Bulk-Viskosität“ bezieht sich auf die Viskosität unmittelbar nach der Gewinnung des abgekühlten Produkts.It has surprisingly been found that the invention leads to a more stable product, which is reflected in a constant viscosity over time. In addition, it has surprisingly been shown that the bulk material viscosity is in a range that facilitates handling in downstream applications. The term “bulk viscosity” refers to the viscosity immediately after recovery of the cooled product.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Probleme werden ferner durch den Gegenstand des Anspruchs 14 gelöst. Somit betrifft die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt eine Polymerdispersion, die durch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerdispersion erhalten wird, das die folgenden Schritte umfasst A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispergiermittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterziehen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durchgeführt wird;
- wobei das polymere Dispergiermittel ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw, bestimmt durch Größenausschlusschromatographie, von 40.000 bis weniger als 150.000 g/mol, bevorzugt 50.000 bis 140.000 g/mol, weiter bevorzugt 60.000 bis 130.000, am meisten bevorzugt 85.000
bis 120. 000 g/mol; und/oder wobei die Polymerdispersion eine Volumenviskosität unter 6.700 mPas, vorzugsweise unter 6.000 mPas, bevorzugter unter 5.500 mPas, am meisten bevorzugt unter 5.000 mPas, gemessen bei 20°C mit einem Brookfield-Viskosimeter mit Spindel 4 und einer Geschwindigkeit von 10 U/min, aufweist.
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions;
- wherein the polymeric dispersant has a weight average molecular weight Mw, determined by size exclusion chromatography, of 40,000 to less than 150,000 g/mol, preferably 50,000 to 140,000 g/mol, more preferably 60,000 to 130,000, most preferably 85,000 to 120,000 g/mol; and/or wherein the polymer dispersion has a volume viscosity below 6,700 mPas, preferably below 6,000 mPas, more preferably below 5,500 mPas, most preferably below 5,000 mPas, measured at 20 ° C with a Brookfield viscometer with spindle 4 and a speed of 10 rpm , having.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Erfindung zu einem stabileren Produkt führt, was sich in einer konstanten Viskosität über die Zeit ausdrückt. Außerdem hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Schüttgutviskosität in einem Bereich liegt, der die Handhabung in nachgeschalteten Anwendungen erleichtert. Der Begriff „Bulk-Viskosität“ bezieht sich auf die Viskosität unmittelbar nach der Gewinnung des abgekühlten Produkts.It has surprisingly been found that the invention leads to a more stable product, which is reflected in a constant viscosity over time. In addition, it has surprisingly been found that the bulk material viscosity is in a range that facilitates handling in downstream applications. The term “bulk viscosity” refers to the viscosity immediately after recovery of the cooled product.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Probleme werden ferner durch den Gegenstand des Anspruchs 15 gelöst. So betrifft die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt die Verwendung der erfindungsgemäßen Polymerdispersion
- b. als Flockungsmittel bei der Sedimentation, Flotation oder Filtration von Feststoffen,
- c. als Verdickungsmittel,
- d. zur Kontrolle von Verunreinigungen,
- e. als Trockenfestigkeitsmittel, Retentionsmittel oder Entwässerungshilfe bei der Papierherstellung.
- b. as a flocculant in the sedimentation, flotation or filtration of solids,
- c. as a thickener,
- d. to control contamination,
- e. as a dry strength agent, retention agent or drainage aid in paper production.
Merkmale, die sich auf bevorzugte Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beziehen und die ausschließlich in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung offenbart sind, stellen auch bevorzugte Ausführungsformen der zweiten und dritten Ausführungsform dar.Features that relate to preferred embodiments of the first aspect of the present invention and that are disclosed solely with respect to the first aspect of the invention also represent preferred embodiments of the second and third embodiments.
Im Folgenden werden beispielhaft die Ausführungsformen (A) bis (L) offenbart, die besonders bevorzugte Ausführungsformen darstellen.Embodiments (A) to (L), which represent particularly preferred embodiments, are disclosed below by way of example.
(A)(A)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, umfassend die Schritte
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterziehen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durchgeführt wird; wobei die Monomerzusammensetzung, die die radikalisch polymerisierbaren Monomere umfasst, mindestens das nicht-ionische Monomer der Formel (I) umfasst, das aus denjenigen ausgewählt ist, in denen R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet und R2 und R3 beide Wasserstoff, Wasserstoff und C1-C3-Alkyl, Wasserstoff und Hydroxyethyl sind, oder beide C1-C3-Alkyl sind, und/oder das kationische Monomer der Formel (II), das aus denjenigen ausgewählt ist, in denen R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet und Z1 O, NH oder NR4 ist, wobei R4 Methyl bedeutet, Y1 C2-C6-Alkylen, vorzugsweise Ethylen oder Propylen ist, Y5, Y6 und Y7 alle Methyl sind und Z- ein Halogen ist.
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions; wherein the monomer composition comprising the radically polymerizable monomers comprises at least the non-ionic monomer of formula (I) selected from those in which R 1 is hydrogen or methyl and R 2 and R 3 are both hydrogen, hydrogen and C1 -C3-alkyl, hydrogen and hydroxyethyl, or both are C1-C3-alkyl, and/or the cationic monomer of formula (II) selected from those in which R1 is hydrogen or methyl and Z 1 is O, NH or NR 4 , where R 4 is methyl, Y 1 is C2-C6 alkylene, preferably ethylene or propylene, Y 5 , Y 6 and Y 7 are all methyl and Z - is a halogen.
(B)(B)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, umfassend die Schritte
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nicht-ionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterwerfen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durch aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Zugabe eines Redox-Initiatorsystems durchgeführt wird, wobei das Redox-Initiatorsystem vorzugsweise ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel umfasst; wobei die Monomerzusammensetzung, die die radikalisch polymerisierbaren Monomere umfaßt, mindestens das nichtionische Monomer der Formel (I) umfaßt, das aus denjenigen ausgewählt ist, in denen R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet und R2 und R3 beide Wasserstoff, Wasserstoff und C1-C3-Alkyl, Wasserstoff und Hydroxyethyl sind, oder beide C1-C3-Alkyl sind, und/oder das kationische Monomer der Formel (II) ausgewählt ist aus denen, in denen R1 Wasserstoff oder Methyl bedeutet und Z1 O, NH oder NR4 ist, wobei R4 Methyl bedeutet, Y1 C2-C6-Alkylen, vorzugsweise Ethylen oder Propylen ist, Y5, Y6 und Y7 alle Methyl sind und Z- ein Halogen ist,
- und wobei das polymere Dispergiermittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Cellulosederivat, Polyvinylacetat, Stärke, Stärkederivat, Dextran, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylpyridin, Polyethylenimin, Polyamin, Polyvinylimidazol, Polyvinylsuccinimid, Polyvinyl-2-methylsuccinimid, Polyvinyl-1,3-oxazolidon-2, Polyvinyl-2-methylimidazolin, Itaconsäure, (Meth)acrylsäure, (Meth)acrylsäureester, (Meth)acrylsäureamid; vorzugsweise ein (Meth)acryloylamidoalkyltrialkylammoniumhalogenid oder ein (Meth)acryloxyalkyltrialkylammoniumhalogenid.
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system, the redox initiator system preferably comprising an oxidizing agent and a reducing agent; wherein the monomer composition comprising the radically polymerizable monomers comprises at least the nonionic monomer of formula (I) selected from those in which R 1 is hydrogen or methyl and R 2 and R 3 are both hydrogen, hydrogen and C1-C3 -alkyl, hydrogen and hydroxyethyl, or both are C1-C3-alkyl, and/or the cationic monomer of formula (II) is selected from those in which R 1 is hydrogen or methyl and Z 1 is O, NH or NR 4 is, where R 4 is methyl, Y 1 is C2-C6-alkylene, preferably ethylene or propylene, Y 5 , Y 6 and Y 7 are all methyl and Z - is a halogen,
- and wherein the polymeric dispersant is selected from the group consisting of a cellulose derivative, polyvinyl acetate, starch, starch derivative, dextran, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyridine, polyethyleneimine, polyamine, polyvinylimidazole, polyvinylsuccinimide, polyvinyl-2-methylsuccinimide, polyvinyl-1,3-oxazolidone-2 , polyvinyl-2-methylimidazoline, itaconic acid, (meth)acrylic acid, (meth)acrylic acid ester, (meth)acrylic acid amide; preferably a (meth)acryloylamidoalkyltrialkylammonium halide or a (meth)acryloxyalkyltrialkylammonium halide.
(C)(C)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, umfassend die Schritte
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nicht-ionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterziehen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durch aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Zugabe eines Redox-Initiatorsystems durchgeführt wird, wobei das Redox-Initiatorsystem vorzugsweise ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel umfasst; wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere ein radikalisch polymerisierbares nichtionisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (I) umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylamid, N-Methyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N,N-Diethyl(meth)acrylamid, N-Methyl-N-ethyl(meth)acrylamid, N-Isopropyl(meth)acrylamid und N-Hydroxyethyl(meth)acrylamid und ein radikalisch polymerisierbares kationisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (II), das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylathalogeniden und Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylamidhalogeniden,
- und wobei das polymere Dispergiermittel ein Homopolymer aus einem (Meth)acryloylamidopropyl-Trimethylammoniumsalz oder einem (Meth)acryloyl-Oxyethyl-Trimethylammoniumsalz ist.
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system, the redox initiator system preferably comprising an oxidizing agent and a reducing agent; wherein the radically polymerizable monomers comprise a radically polymerizable nonionic monomer according to the general formula (I), which is selected from the group consisting of (meth)acrylamide, N-methyl (meth)acrylamide, N,N-dimethyl (meth)acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-methyl-N-ethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide and N-hydroxyethyl (meth) acrylamide and a radically polymerizable cationic Monomer according to the general formula (II), which is selected from the group consisting of trimethylammonium C2-C6 alkyl (meth) acrylate halides and trimethyl ammonium C2-C6 alkyl (meth) acrylamide halides,
- and wherein the polymeric dispersant is a homopolymer of a (meth)acryloylamidopropyl trimethyl ammonium salt or a (meth)acryloyl oxyethyl trimethyl ammonium salt.
(D)(D)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, das die folgenden Schritte umfasst
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterziehen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
(E)(E)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, umfassend die Schritte
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterwerfen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen innerhalb eines Zeitrahmens von weniger
als 40 min und durch sequentielle oder gleichzeitige Zugabe eines Redoxinitiatorsystems durchgeführt wird, wobei das Redoxinitiatorsystem vorzugsweise ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel umfasst; - wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere ein radikalisch polymerisierbares nichtionisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (I) umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylamid, N-Methyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N,N-Diethyl(meth)acrylamid, N-Methyl-N-ethyl(meth)acrylamid, N-Isopropyl(meth)acrylamid und N-Hydroxyethyl(meth)acrylamid und ein radikalisch polymerisierbares kationisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (II), das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylathalogeniden und Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylamidhalogeniden,
- und wobei das polymere Dispergiermittel ein Homopolymer aus einem (Meth)acryloylamidopropyl-Trimethylammoniumsalz oder einem (Meth)acryloyl-Oxyethyl-Trimethylammoniumsalz ist.
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen innerhalb eines Zeitrahmens von weniger
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions within a time frame of less than 40 minutes and by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system, the redox initiator system preferably comprising an oxidizing agent and a reducing agent;
- wherein the radically polymerizable monomers comprise a radically polymerizable nonionic monomer according to the general formula (I), which is selected from the group consisting of (meth)acrylamide, N-methyl (meth)acrylamide, N,N-dimethyl (meth)acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-methyl-N-ethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide and N-hydroxyethyl (meth) acrylamide and a radically polymerizable cationic Monomer according to the general formula (II), which is selected from the group consisting of trimethylammonium C2-C6 alkyl (meth) acrylate halides and trimethyl ammonium C2-C6 alkyl (meth) acrylamide halides,
- and wherein the polymeric dispersant is a homopolymer of a (meth)acryloylamidopropyl trimethyl ammonium salt or a (meth)acryloyl oxyethyl trimethyl ammonium salt.
(F)(F)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, das die folgenden Schritte umfasst
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterziehen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durch aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Zugabe eines Redox-Initiatorsystems durchgeführt wird, wobei das Redox-Initiatorsystem ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel umfasst,
- wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem Reduktionsmittel und dem Oxidationsmittel unter 35:1 und über 2:1, vorzugsweise unter 15:1 und über 3:1, noch bevorzugter unter 9:1 und über 4:1 liegt.
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system, the redox initiator system comprising an oxidizing agent and a reducing agent,
- wherein the weight ratio between the reducing agent and the oxidizing agent is less than 35:1 and more than 2:1, preferably less than 15:1 and more than 3:1, more preferably less than 9:1 and more than 4:1.
(G)(G)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, umfassend die Schritte
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterziehen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durch aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Zugabe eines Redox-Initiatorsystems durchgeführt wird, wobei das Redox-Initiatorsystem ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel umfasst,
- wobei das Oxidationsmittel
ein Redoxpotential von 0,6 bis 2,0 V hat und/oder das Reduktionsmittel ein Redoxpotential von -2bis 0,3 V hat, - wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem Reduktionsmittel und dem Oxidationsmittel unter 35 : 1 und über 2 : 1, vorzugsweise unter 15 : 1 und über 3 : 1, noch bevorzugter unter 9 : 1 und über 4 : 1 liegt.
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system, the redox initiator system comprising an oxidizing agent and a reducing agent,
- where the oxidizing agent has a redox potential of 0.6 to 2.0 V and/or the reducing agent has a redox potential of -2 to 0.3 V,
- wherein the weight ratio between the reducing agent and the oxidizing agent is below 35:1 and above 2:1, preferably below 15:1 and above 3:1, more preferably below 9:1 and above 4:1.
(H)(H)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, umfassend die Schritte
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterwerfen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durch aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Zugabe eines Redox-Initiatorsystems durchgeführt wird, wobei das Redox-Initiatorsystem ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel umfasst,
- wobei das Oxidationsmittel ein Peroxydiphosphat, Wasserstoffperoxid, ein Alkylhydroperoxid, bevorzugter t-Butylhydroperoxid, oder ein Arylhydroperoxid, bevorzugter Cumolhydroperoxid, umfasst und das Reduktionsmittel Natriumbisulfit, Kaliumbisulfit, Ammoniumbisulfit, Natriumsulfit, Kaliumsulfit, Ammoniumsulfit, ein Hydrogensulfit; ein Thiosulfat; ein Amin; eine Säure, bevorzugter Ascorbinsäure oder Erythorbinsäure, umfasst;
- wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem Reduktionsmittel und dem Oxidationsmittel unter 35 : 1 und über 2 : 1, vorzugsweise unter 15 : 1 und über 3 : 1, noch bevorzugter unter 9 : 1 und über 4 : 1 liegt.
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system, the redox initiator system comprising an oxidizing agent and a reducing agent,
- wherein the oxidizing agent comprises a peroxydiphosphate, hydrogen peroxide, an alkyl hydroperoxide, more preferably t-butyl hydroperoxide, or an aryl hydroperoxide, more preferably cumene hydroperoxide, and the reducing agent comprises sodium bisulfite, potassium bisulfite, ammonium bisulfite, sodium sulfite, potassium sulfite, ammonium sulfite, a hydrogen sulfite; a thiosulphate; an amine; an acid, preferably ascorbic acid or erythorbic acid;
- wherein the weight ratio between the reducing agent and the oxidizing agent is below 35:1 and above 2:1, preferably below 15:1 and above 3:1, more preferably below 9:1 and above 4:1.
(I)(I)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, umfassend die Schritte
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, enthaltend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterwerfen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
ein Redoxpotential von 0,6 bis 2,0 V hat und das Reduktionsmittel ein Redoxpotential von -2bis 0,3 V hat; wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere ein radikalisch polymerisierbares nichtionisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (I) umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylamid, N-Methyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N,N-Diethyl(meth)acrylamid, N-Methyl-N-ethyl(meth)acrylamid, N-Isopropyl(meth)acrylamid und N-Hydroxyethyl(meth)acrylamid und ein radikalisch polymerisierbares kationisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (II), das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Trimethylammonium-C2-C6-alkyl-(meth)acrylathalogeniden und Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylamidhalogeniden, und wobei das polymere Dispergiermittel ein Homopolymer aus einem (Meth)acryloylamidopropyl-Trimethylammoniumsalz oder einem (Meth)acryloyl-Oxyethyl-Trimethylammoniumsalz ist.
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium containing
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
(J)(J)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, umfassend die Schritte
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterziehen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
(K)(K)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, das die folgenden Schritte umfasst
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterziehen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durch aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Zugabe eines Redox-Initiatorsystems durchgeführt wird, wobei das Redox-Initiatorsystem ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel umfasst,
- wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem Reduktionsmittel und dem Oxidationsmittel unter 35:1 und über 2:1, vorzugsweise unter 15:1 und über 3:1, noch bevorzugter unter 9:1 und über 4:1 liegt;
- wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere ein radikalisch polymerisierbares nichtionisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (I) umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylamid, N-Methyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N,N-Diethyl(meth)acrylamid, N-Methyl-N-ethyl(meth)acrylamid, N-Isopropyl(meth)acrylamid und N-Hydroxyethyl(meth)acrylamid und ein radikalisch polymerisierbares kationisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (II), das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylathalogeniden und Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylamidhalogeniden,
- und wobei das polymere Dispergiermittel ein Homopolymer aus einem (Meth)acryloylamidopropyl-Trimethylammoniumsalz oder einem (Meth)acryloyl-Oxyethyl-Trimethylammoniumsalz ist.
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system, the redox initiator system comprising an oxidizing agent and a reducing agent,
- wherein the weight ratio between the reducing agent and the oxidizing agent is less than 35:1 and more than 2:1, preferably less than 15:1 and more than 3:1, more preferably less than 9:1 and more than 4:1;
- wherein the radically polymerizable monomers comprise a radically polymerizable nonionic monomer according to the general formula (I), which is selected from the group consisting of (meth)acrylamide, N-methyl (meth)acrylamide, N,N-dimethyl (meth)acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-methyl-N-ethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide and N-hydroxyethyl (meth) acrylamide and a radically polymerizable cationic Monomer according to the general formula (II), which is selected from the group consisting of trimethylammonium C2-C6 alkyl (meth) acrylate halides and trimethyl ammonium C2-C6 alkyl (meth) acrylamide halides,
- and wherein the polymeric dispersant is a homopolymer of a (meth)acryloylamidopropyl trimethyl ammonium salt or a (meth)acryloyl oxyethyl trimethyl ammonium salt.
(L)(L)
Verfahren zur Herstellung einer Polymerdispersion, das die folgenden Schritte umfasst
- A) Bereitstellen einer Reaktionsmischung in einem wässrigen Medium, umfassend
- a) ein polymeres Dispersionsmittel und
- b) eine Monomerzusammensetzung, die radikalisch polymerisierbare Monomere umfasst, wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem oder mehreren nichtionischen ethylenisch ungesättigten Monomeren, einem kationischen ethylenisch ungesättigten Monomer und einem amphiphilen ethylenisch ungesättigten Monomer besteht;
- B) Unterwerfen der Monomerzusammensetzung in der Reaktionsmischung einer radikalischen Polymerisation, um ein dispergiertes Polymer zu synthetisieren und die Polymerdispersion zu bilden,
- wobei Schritt B) unter kontrollierten adiabatischen Bedingungen durch aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Zugabe eines Redox-Initiatorsystems durchgeführt wird, wobei das Redox-Initiatorsystem ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel umfasst,
- wobei das Oxidationsmittel ein Peroxydiphosphat, Wasserstoffperoxid, ein Alkylhydroperoxid, bevorzugter t-Butylhydroperoxid, oder ein Arylhydroperoxid, bevorzugter Cumolhydroperoxid, umfasst und das Reduktionsmittel Natriumbisulfit, Kaliumbisulfit, Ammoniumbisulfit, Natriumsulfit, Kaliumsulfit, Ammoniumsulfit, ein Hydrogensulfit; ein Thiosulfat; ein Amin; eine Säure, bevorzugter Ascorbinsäure oder Erythorbinsäure, umfasst
- wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem Reduktionsmittel und dem Oxidationsmittel unter 35:1 und über 2:1, vorzugsweise unter 15:1 und über 3:1, noch bevorzugter unter 9:1 und über 4:1 liegt,
- wobei die radikalisch polymerisierbaren Monomere ein radikalisch polymerisierbares nichtionisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (I) umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylamid, N-Methyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N,N-Diethyl(meth)acrylamid, N-Methyl-N-ethyl(meth)acrylamid, N-Isopropyl(meth)acrylamid und N-Hydroxyethyl(meth)acrylamid und ein radikalisch polymerisierbares kationisches Monomer gemäß der allgemeinen Formel (II), das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylathalogeniden und Trimethylammonium-C2-C6-alkyl(meth)acrylamidhalogeniden,
- und wobei das polymere Dispergiermittel ein Homopolymer aus einem (Meth)acryloylamidopropyl-Trimethylammoniumsalz oder einem (Meth)acryloyl-Oxyethyl-Trimethylammoniumsalz ist.
- A) Providing a reaction mixture in an aqueous medium, comprising
- a) a polymeric dispersant and
- b) a monomer composition comprising radically polymerizable monomers, wherein the radically polymerizable monomers are selected from the group consisting of one or more nonionic ethylenically unsaturated monomers, a cationic ethylenically unsaturated monomer and an amphiphilic ethylenically unsaturated monomer;
- B) subjecting the monomer composition in the reaction mixture to radical polymerization to synthesize a dispersed polymer and form the polymer dispersion,
- wherein step B) is carried out under controlled adiabatic conditions by sequential or simultaneous addition of a redox initiator system, the redox initiator system comprising an oxidizing agent and a reducing agent,
- wherein the oxidizing agent comprises a peroxydiphosphate, hydrogen peroxide, an alkyl hydroperoxide, more preferably t-butyl hydroperoxide, or an aryl hydroperoxide, more preferably cumene hydroperoxide, and the reducing agent comprises sodium bisulfite, potassium bisulfite, ammonium bisulfite, sodium sulfite, potassium sulfite, ammonium sulfite, a hydrogen sulfite; a thiosulphate; an amine; an acid, preferably ascorbic acid or erythorbic acid
- wherein the weight ratio between the reducing agent and the oxidizing agent is below 35:1 and above 2:1, preferably below 15:1 and above 3:1, more preferably below 9:1 and above 4:1,
- wherein the radically polymerizable monomers comprise a radically polymerizable nonionic monomer according to the general formula (I), which is selected from the group consisting of (meth)acrylamide, N-methyl (meth)acrylamide, N,N-dimethyl (meth)acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-methyl-N-ethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide and N-hydroxyethyl (meth) acrylamide and a radically polymerizable cationic Monomer according to the general formula (II), which is selected from the group consisting of trimethylammonium C2-C6 alkyl (meth) acrylate halides and trimethyl ammonium C2-C6 alkyl (meth) acrylamide halides,
- and wherein the polymeric dispersant is a homopolymer of a (meth)acryloylamidopropyl trimethyl ammonium salt or a (meth)acryloyl oxyethyl trimethyl ammonium salt.
BEISPIELEEXAMPLES
Im Folgenden werden die angewandten Prüfmethoden im Detail beschrieben:
- Die Volumenviskosität wird wie folgt gemessen:
- Man verwendet das Produkt direkt für die Messung. Die Spindel Nr. 4 wird langsam in das Produkt eingetaucht und die Viskosität mit einem Brookfield RVT-Viskosimeter bei 10 U/min bestimmt. Die Messung wird beendet, wenn der Messwert über einen
Zeitraum von 30 Sekunden konstant bleibt.
- Man verwendet das Produkt direkt für die Messung. Die Spindel Nr. 4 wird langsam in das Produkt eingetaucht und die Viskosität mit einem Brookfield RVT-Viskosimeter bei 10 U/min bestimmt. Die Messung wird beendet, wenn der Messwert über einen
- The bulk viscosity is measured as follows:
- The product is used directly for measurement. The No. 4 spindle is slowly immersed in the product and the viscosity is determined using a Brookfield RVT viscometer at 10 rpm. The measurement is stopped when the measured value remains constant over a period of 30 seconds.
Die Viskosität der Lösung wird in DI-Wasser gemessen und wie folgt bestimmt:
- Es wird eine Lösung von 5 Gew.-% in Wasser hergestellt. In ein 400-ml-
Becherglas werden 323,0 ± 0,1 g demineralisiertes Wasser eingewogen. Dann werden 17,0 ± 0,1 g des Produkts unter Rühren bei 300 U/min zugegeben (22 ± 3°C). Die Auflösungszeit beträgt 60 Minuten bei 300 ± 10 U/min. Danach muss die Lösung 5 min ruhen. Nun wird die Spindel Nr. 2 langsam eingetaucht und die Viskosität mit einem Brookfield-RFT-Viskosimeter bei 10 U/min bestimmt. Die Messung wird beendet,wenn der Messwert 30 Sekunden lang konstant bleibt.
- A solution of 5% by weight in water is prepared. 323.0 ± 0.1 g of demineralized water are weighed into a 400 ml beaker. Then 17.0 ± 0.1 g of the product are added while stirring at 300 rpm (22 ± 3 ° C). The dissolution time is 60 minutes at 300 ± 10 rpm. The solution must then rest for 5 minutes. Now spindle No. 2 is slowly immersed and the viscosity is determined with a Brookfield RFT viscometer at 10 rpm. The measurement will stop when the reading remains constant for 30 seconds.
Die Salzviskosität wird in einer 10%igen NaCl-Lösung gemessen und wie folgt bestimmt:
- In ein 400-ml-
Becherglas werden 289,0 ± 0,1 g demineralisiertes Wasser eingewogen. Dann werden 17,0 ± 0,1 g des Produkts unter Rühren bei 300 U/min zugegeben (22 ± 3°C). Die Auflösungszeit beträgt 45 Minuten bei 300 ± 10 U/min. und dann werden 34,0 ± 0,1 g NaCl zugegeben. Die Lösung wird weitere 15 min gerührt. Danach muss die Lösung 5 min ruhen. Nun wird die Spindel Nr. 1 langsam eingetaucht und die Viskosität mit einem Brookfield RVT-Viskosimeter bei 10 U/min bestimmt. Die Messung wird beendet, wenn der Messwert über einenZeitraum von 30 Sekunden konstant bleibt.
- 289.0 ± 0.1 g of demineralized water are weighed into a 400 ml beaker. Then 17.0 ± 0.1 g of the product are added while stirring at 300 rpm (22 ± 3 ° C). The dissolution time is 45 minutes at 300 ± 10 rpm. and then 34.0 ± 0.1 g of NaCl are added. The solution is stirred for another 15 minutes. The solution must then rest for 5 minutes. Now spindle No. 1 is slowly immersed and the viscosity is determined with a Brookfield RVT viscometer at 10 rpm. The measurement is stopped when the measured value remains constant over a period of 30 seconds.
Die Stabilität wird mit zwei unterschiedlichen Methoden bestimmt: (a) Zentrifugation und (b) Ofentest. Die Tests werden wie folgt durchgeführt:
- (a) 100 ± 0,1 g der Dispersion werden in ein Zentrifugationsröhrchen eingewogen. Das Röhrchen wird in eine Laborzentrifuge (Hermle Z300) gestellt und 1 Stunde lang bei 4000 U/min zentrifugiert. Anschließend wird der flüssige Teil der Probe innerhalb von 3 Minuten ausgephast und das Sediment im Zentrifugenröhrchen wird gewogen. Ein höheres Sediment bedeutet eine geringere Phasenstabilität.
- (b) Die Probe wird 3 Tage lang bei 40°C im Trockenschrank gelagert. Das Aussehen wird visuell kontrolliert.
- (a) 100 ± 0.1 g of the dispersion are weighed into a centrifugation tube. The tube is placed in a laboratory centrifuge (Hermle Z300) and centrifuged at 4000 rpm for 1 hour. The liquid part of the sample is then phased out within 3 minutes and the sediment in the centrifuge tube is weighed. Higher sediment means lower phase stability.
- (b) The sample is stored in a drying cabinet at 40°C for 3 days. The appearance is checked visually.
Die molare Masse wird mittels Gelpermeationschromatographie (GPC oder engl.: SEC) gemessen. Die Messung wird insbesondere zur Bestimmung des Molekulargewichts des Dispersionsmittels durchgeführt.The molar mass is measured using gel permeation chromatography (GPC or SEC). The measurement is carried out in particular to determine the molecular weight of the dispersant.
Die Molekulargewichte werden mittels wässriger SEC unter Verwendung von Pullulan-Standards für die Kalibrierung charakterisiert.Molecular weights are characterized by aqueous SEC using pullulan standards for calibration.
Probenvorbereitung:Sample preparation:
Die Proben werden mit dem Eluenten (Polymer-Make-Down in einem Messkolben) verdünnt und vor der Injektion durch ein 1µm-Filter (M&N) gefiltert (mittels Spritze).The samples are diluted with the eluent (polymer make-down in a volumetric flask) and filtered through a 1µm filter (M&N) (using a syringe) before injection.
Wenn das Gerät mit einem Autosampler ausgestattet ist, wird die Lösung durch einen 1µm-Filter in ein Fläschchen gefiltert.If the device is equipped with an autosampler, the solution is filtered through a 1µm filter into a vial.
Verwendete Parameter:
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung weiter, sind jedoch nicht als Einschränkung ihres Anwendungsbereichs zu verstehen.The following examples further illustrate the invention but are not to be construed as limiting its scope.
Beispiel 1: Synthese des polymeren Dispergiermittels:Example 1: Synthesis of the polymeric dispersant:
Zunächst wurden 294,06 g Wasser, 666,7 g Acryloylamidopropyltrimethylammoniumchlorid (DIMAPA quat.) (60 Gew.-%) und Schwefelsäure (50 Gew.-%) zur Einstellung des pH-Wertes auf 5,0 ± 0,2 in ein 2-Liter-Gefäß eingewogen. Dann wurde die Monomerlösung unter Rühren 30 Minuten lang mit Stickstoff gespült. Anschließend wurde die wässrige Lösung auf 65 °C erhitzt und 2-Mercaptoethanol und V-50 (2,2'-Azobis(2-amidinopropan)-Dihydrochlorid) zugesetzt. Nach Erreichen der Tmax wird das Gefäß auf ≤ 80 °C abgekühlt.First, 294.06 g of water, 666.7 g of acryloylamidopropyltrimethylammonium chloride (DIMAPA quat.) (60% by weight) and sulfuric acid (50% by weight) were added to adjust the pH to 5.0 ± 0.2 Weighed out 2 liter container. The monomer solution was then purged with nitrogen while stirring for 30 minutes. The aqueous solution was then heated to 65 °C and 2-mercaptoethanol and V-50 (2,2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride) were added. After reaching Tmax, the vessel is cooled to ≤ 80 °C.
Dann wurden dem Produkt zwei weitere Portionen Initiator (V-50) im Abstand von 10 min zugegeben, um das Restmonomer auszubrennen. Das Produkt wurde 1 Stunde lang bei 70°C gerührt. Das wässrige Endprodukt wurde auf 30°C abgekühlt. Die Dispergiermittel wurden in 40 gew.-%igen wässrigen Lösungen bereitgestellt.Two additional portions of initiator (V-50) were then added to the product at 10 min intervals to burn off the residual monomer. The product was stirred at 70°C for 1 hour. The aqueous final product was cooled to 30°C. The dispersants were provided in 40% by weight aqueous solutions.
Spezifikationen:
- - Viskosität des Produkts [mPas]: 110 - 180
- - pH-Wert (unverdünnt): 4,9 - 5,3
- - Gesamtfeststoffgehalt [%]: 40 - 43
- - MwSEC [g/mol]: 70000 - 110000
- - Product viscosity [mPas]: 110 - 180
- - pH value (undiluted): 4.9 - 5.3
- - Total solids content [%]: 40 - 43
- - M w SEC [g/mol]: 70000 - 110000
Beispiel 2: Synthese einer Polymerdispersion (Ladungsdichte 15 Mol-%)Example 2: Synthesis of a polymer dispersion (
In einem diskontinuierlichen Verfahren (Chargengröße 1.000 kg) wurden Acrylamid und Acryloyl-Oxyethyl-Trimethylammoniumchlorid (ADAME quat.) in einer wässrigen Lösung in Gegenwart von Homopolyacryloyl-Amidopropyl-Trimethylammoniumchlorid (polymeres Dispergiermittel) polymerisiert. Die Wasserphase wurde bei 200 U/min hergestellt.In a batch process (batch size 1,000 kg), acrylamide and acryloyl-oxyethyl-trimethylammonium chloride (ADAME quat.) were polymerized in an aqueous solution in the presence of homopolyacryloyl-amidopropyl-trimethylammonium chloride (polymeric dispersant). The water phase was prepared at 200 rpm.
Zunächst wurden 206,90 kg weiches Wasser, 261,80 kg Bio-Acrylamid (49 Gew.-%), 77,20 kg Acryloyl-Oxyethyl-Trimethylammoniumchlorid (ADAME quat) (80 Gew.-%), 412,50 kg polymeres Dispergiermittel aus Beispiel 1, 10,00 kg Ammoniumsulfat und 0,20 kg Trilon C in den Reaktionsbehälter gegeben. Der pH-Wert wurde mit etwa 0,10 kg Schwefelsäure (50 %) auf pH 5,0±0,2 eingestellt. Das Gefäß wurde fünfmal evakuiert, bevor es mit Stickstoff belüftet wurde. Die Initiatorzusammensetzung wurde bei einem Unterdruck von 0,5 bar und maximaler Rührerdrehzahl zugegeben. Die Initiierung begann bei 22±1°C mit der Zugabe von 0,34 kg V-50 in 3,05 kg weichem Wasser, 0,025 kg Natriumpersulfat in 0,47 kg weichem Wasser, 0,014 kg Natriumbisulfit in 0,27 kg weichem Wasser und 0,003 kg t-Butylhydroperoxid (70 %) in 1 kg weichem Wasser. Anschließend wurde das Gefäß erneut mit Stickstoff belüftet. Nach Erreichen der Höchsttemperatur wurde eine Lösung von 0,17 kg V-50 in 1,53 kg weichem Wasser zugegeben, um den Monomergehalt zu reduzieren. Nach einer einstündigen Nachreaktionszeit wurde das Produkt auf eine Temperatur unter 40 °C abgekühlt. Dann wurden 8,30 kg Zitronensäure und 0,82 kg des Biozids Acticide SPX zugegeben und das Produkt auf eine Temperatur von unter 30 °C abgekühlt.First, 206.90 kg of soft water, 261.80 kg of bio-acrylamide (49% by weight), 77.20 kg of acryloyl-oxyethyl-trimethylammonium chloride (ADAME quat) (80% by weight), 412.50 kg of polymers Dispersant from Example 1, 10.00 kg of ammonium sulfate and 0.20 kg of Trilon C were added to the reaction container. The pH was adjusted to pH 5.0±0.2 with approximately 0.10 kg of sulfuric acid (50%). The vessel was evacuated five times before venting with nitrogen. The initiator composition was added at a negative pressure of 0.5 bar and maximum stirrer speed. Initiation began at 22±1°C with the addition of 0.34 kg V-50 in 3.05 kg soft water, 0.025 kg sodium persulfate in 0.47 kg soft water, 0.014 kg sodium bisulfite in 0.27 kg soft water and 0.003 kg t-butyl hydroperoxide (70%) in 1 kg soft water. The vessel was then ventilated again with nitrogen. After reaching the maximum temperature, a solution of 0.17 kg V-50 in 1.53 kg soft water was added to reduce the monomer content. After a one-hour post-reaction time, the product was cooled to a temperature below 40 °C. Then 8.30 kg of citric acid and 0.82 kg of the biocide Acticide SPX were added and the product was cooled to a temperature of below 30 ° C.
Ein typisches Reaktionsprofil einer w/w-Polymerdispersion ist in
- ◯ V-50 (2,2'-Azobis(2-amidinopropan)-Dihydrochlorid)
- ◯ Natriumpersulfat
- ◯ Natriumbisulfit
- ◯ t-BHP (tert.-Butylhydroperoxid), t-BHP setzt die
Polymerisation bei 1 Minute in Gang.
- ◯ V-50 (2,2'-Azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride)
- ◯ Sodium persulfate
- ◯ Sodium bisulfite
- ◯ t-BHP (tert-butyl hydroperoxide), t-BHP initiates polymerization at 1 minute.
Bei der Höchsttemperatur (Tmax) von 57,3°C wird ein weiterer Initiator zugegeben, um die Monomerreste zu entfernen. Insbesondere bei Tmax wird ein Heizbad mit 70°C unter den Kolben gestellt, um die sogenannte Ausbrennphase über 60°C wie in der Produktionsanlage zu gewährleisten. V-50 fungiert als Ausbrenninitiator. Nach 60 Minuten Ausbrandphase beginnt ein Kühlschritt. Tab. 1: Temperaturprofil während Schritt B
Im Folgenden soll die Wirkung der Initiatoren untersucht werden. Die Initiatoren steuern die Reaktion im Sinne der Erfindung.The effect of the initiators will be examined below. The initiators control the reaction in the sense of the invention.
Die Konzentrationen der Initiatoren im Starterpaket wurden sowohl einzeln als auch gemeinsam variiert, um die Auswirkungen auf die Polymerisation zu verstehen. Die folgende Tabelle und die Diagramme fassen unsere Ergebnisse zusammen. Tab. 2: Variation des t-BHP-Gehalts, des gesamten Initiatorpakets und des Bisulfitgehalts
- a 20°C, Spindel 4,
Drehzahl 10 - b 20°C, Spindel 2,
Drehzahl 10, 5 Gew.-% in vorliegender Form c 20°C,Spindel 1,Drehzahl 10, 5 Gew.-% wie vorgegeben in 10%iger NaCl-Lösung- d 20°C, Laborzentrifuge Hermle Z300, 1 h @ 4000 rpm
- e Drehmoment am Labormischer IKA Power Control, max. 65 N/cm
- a 20°C, spindle 4,
speed 10 - b 20 ° C, spindle 2,
speed 10, 5% by weight in the present form -
c 20°C,spindle 1,speed 10, 5% by weight as specified in 10% NaCl solution - d 20°C, laboratory centrifuge Hermle Z300, 1 h @ 4000 rpm
- e Torque on the laboratory mixer IKA Power Control, max. 65 N/cm
Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen, d. h. die Variation der Initiatormengen zeigt folgendes Ergebnis. Als erstes Ergebnis schneidet die Charge #2 insgesamt am besten ab.The results can be summarized as follows, i.e. H. the variation of the initiator quantities shows the following result. As a first result, batch #2 performs best overall.
Auch große Variationen des Natriumpersulfat-Gehalts bei gleichbleibenden anderen Initiatormengen (Charge #10 und #11) zeigen keine positiven Auswirkungen im Hinblick auf die Stabilität. Alle Parameter werden ziemlich konstant gehalten.Even large variations in the sodium persulfate content with constant amounts of other initiators (
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- US 7323510 B2 [0003]US 7323510 B2 [0003]
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