DE1645065A1

DE1645065A1 - Verfahren zur Herstellung von wasserloeslichen Polyakrylamiden

Info

Publication number: DE1645065A1
Application number: DE19661645065
Authority: DE
Inventors: Abkin Abram D; Yakowlewa Maja K; Chomikowsky Petr M; Scheinker Geb Tomilina Anton P
Original assignee: NI FISIKOCHIMITSCHESKY I IM S
Current assignee: NI FISIKOCHIMITSCHESKY I IM S
Priority date: 1966-02-22
Filing date: 1966-02-22
Publication date: 1972-04-20
Also published as: DE1645065C3; GB1106573A; DE1645065B2

Description

Nauchno-Issledovatelsky Fizikokhimichesky institut imeni Z.J.Karpova Moskau / UdSSR

Dr. Bxpi.

P 7346

Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Polyakrylamiden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Polyakrylamiden, die bekanntlich als Ausflockungsmittel zur Beschleunigung der Klär- und Filtiervorgänge technischer Suspensionen, zur Wasserreinigung, zur Strukturbildung von Böden, als Klebstoff und auch für andere Zwecke in der chemischen^Papier-, Lebensmittel- und anderen Industrie/zur breiten Anwendung gelangen·

Bekannt sind Verfahren zur Herstellung von Polyakrylamid durch Polymerisation von Akrylamid in in wäßriger Lösung unter Einwirkung von Kernstrahlen oder unter Einwirkung von Peroxyden oder Qxydations-Reäuktions-Systemen als Initiatoren. In allen diesen Fällen wird jedoch die Polymerisation des Akrylamids bei verhältnismäßig geringen Konzentrationen an Monomeren, nämlich bis zu 15 %t durchge*· führt; man erhält d3shalb das Polyakrylamid in Form von gelartigen Lösungen, welche bis zu 90 % Wasser enthalten· Bine unmittelbare verwendung eines solchen Produktes in

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der Industrie ist mit einer Keihe von Nachteilen verbunden, von denen die wichtigsten sind: Veriiältriismäisig geringe Stabilität, Abweichen von Standardanfoi'derungen sowie mangelhafte Versandfähigkeit.

Die Isolierung der Polymeren aus den gewonnenen Lösungen in fester Form ist zwar möglich, erfordert jedoch zusätzliche Maßnahmen, wodurch das Verfahren naturgemäß ersahwert wird.

Wesentlich ist auch, daß die bekannte Polymerisation von Akrylamid in verdünnten wäßrigen Lösungen nur zur Bildung von Polymeren von verhältnismäßig geringem Molekulargewicht führt. Bs wurde zwar versucht, die Polymerisation von Akrylamid bei höheren Konzentrationen duöhzuführen; es entstehen aber in diesem Falle vernetzte wasserunlösliche Polymere,

Ferner wurde- ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichem Polyakrylamid durch Polymerisation von Akrylamid in wäßrig-alkoholischen Gemischen bei einer Monomerkon»- zentration von 30-50% vorgeschlagen; aber auch dieses Verfahren ist durch die Verwendung von Methylalkohol mit einem Nachteil behaftet.

Bekannt ist schließlich ein Verfahren zur Polymerisation von Akrylamid in einer wäßrigen Lösung bei einer Monomer»

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konzentration von 5 bis 75% in Gegenwart eines Zusatzes von Ammoniak und /oder von aliphatischen Aminen in einer Menge von 0,2 bis 1 Gew.%, bezogen auf das Ausgangsakrylamid» In diesem lalle werden aber Polymere von verhältnismäßig geringem Molekulargewicht erhalten; die in 1%-iger wäßriger Lösung gemessene Polymerviskosität beträgt nur 1 bis 80 Zentipoisen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung der genannten Nachteile, welche zur Aufgabe stellten, ein Verfahren zur Polymerisation von Akrylamid unter Einwirkung von Kernstrahlen oder von Initiatoren vom Radikaltyp (Pgroxyden oder Oxydations-Reduktions-Systemen) in Gegenwart eines Zusatzes zu entwickeln, der es ermöglicht, wasserlösliche Polymere mit höheren Ausflockungseigenschaften zu erhalten. Die gestellte Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Polymerisation von Akrylamid zu wasserlöslichen Polyakrylamiden in wäßriger Lösung unter Einwirkung von Kernstrahlen oder von Radikalinitiatoren, nämlich Peroxyden oder Oxydations-Reduktions-Systemen,erfindungsgemäß in Gegenwart von Ammoniak in einer Menge von/l bis 24- Gew.%, bezogen auf das Ausgangsakrylamid,durchgeführt wird· Dieser Ammmoniakzusatz verhindert die Vernetzung der polymeren Ketten.

Die Konzentration des Ausgangsakrylamids in der wäßrigen Lösung kann 20 bis 95/" betragen. Die Polymerisation kann

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in einem Temperet ar bereich yon etvm -25 bis +>O° C bei . Verwendung von Kernstrahlen und von etwa +15 bis 50° C bei Verwendung von Peroxyden oder Oxydations-ßeduktions.-. Systemen durchgeführt werden·.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von in Wasser gut löslichen Polyakrylamiden mit höheren Ausflockungseigenschaf ten gegenüber den bekannten Präparaten. Die Viskosität einer 1%-igen wäßrigen Lösung der erhaltenen Polymere beträft 100 bis 2000 Zentipoisen und. mehr,

Die aus den konzentrierten wäßrigen Lösungen gewonnenen Produkte stellen feste Präparate dar, die besser versandfähig und viel wirtschaftlicher lagerfähig sind, als die vor bekannt en Produkte.

Zur näheren Erläuterung der Brfindung werden nachstehend folgende Ausführunosbeispiele angeführt. In allen Beispiel len ist das Molekulargewicht das Polymeren nach der Formel

3,73.10

berechnet, worin IjV]J die Viskosität und M das Molekulargewicht sind.

Beispiel Λ*. '

IDine Losung, die 1,4 g Acrylamid und 3,2? g einer 1,8$*- · igen wäßrigen Ammoniaklösung enthält ,wird in einer Glasampulle ohne Luft bei 20° C während 60 Minuten mit Gammastrahlen einer. Dosisleistung 2,5 rad/sek bestrahlt*. Die

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Ausbeute an Polymeren beträgt 1ÖO%, dessen' Viskosität 23»4, das Molekulargewicht18,8.10 .Das Polymer ist quantitativ in Wasser löslich.

Beispiel 2: . -"".■■■

0,71 g Akrylamid löst man in 0,19 S einer 5>2fo-igeh wäßrigen Ammoniaklösung bei einer Temperatur von 65° C;' dann wird die Lösung bei '20° C abgekühlt,wobei sie in den festen Zustand übergeht ο Die Polymerisation wird in einer Glasampulle in Abwesenheit" von Luft unter Einwirkung von Gamma-Strahlen von Co bei einer Dosisleistung von 5,3 rad/sek bei einer Temperatur von 20° C durchgeführt. Die Bestrahlungsdauer beträgt 20.Minuten, die Ausbeute an Polymeren 100$, dessen Viskosität 13, das Molekulargewicht

6
7,4,10 « Das Polymer ist quantitativ in Wasser löslich*

Beispiel 3'·

1|75. g Akrylamid löst man in 1,47 ml einer 3,38^-igen wäßrigen Ammoniaklösung und gibt zu dieser'Lösung 0,32 ml einer 0,35^^t-igen wäßrigen Ammoniumperoxydisulfat-Lösung. Das Polymerisationsgemisch enthielt: 47|2 % Akrylamid, 1,34 % Ammoniak, 0,05 % Ammonperoxydisulfat, Rest Wasser, Die Polymerisation führt man ohne Luft während 20 Minuten ■ bei 30° C durch. Die Ausbeute an Polymer beträgt 98 $> dessen Viskosität 57. Das-.Polymer ist völlig wasserlösl.ich*

Die nach.den Beispielen X_x 2 gewonnenen Polymere ^wurden

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in.folgender Weise als Fällmittel erprobt:

Man benutzte eine Tonsuspension mit einem Verhältnis von flüssiger Phase zur festen Phase von 20:1. Die flüssige Phase enthielt geringe Mengen an Phosphaten, Nitraten und Sulfaten der Alkalimetalle. Der p^-Wert der flüssigen Phase betrug etwa 5iO. Die Fällmittel wurden in die Suspension in Form einer wäßrigen Lösung eingeführt, die 1 g/1 Polyacrylamid enthielte Die disperse Phase der Suspension enthielt 85 % Teilchen von 0,074- mm Durchmesser. Die Fällwirkung wurde nach der üblichen Methodik bestimmt.

Zum Vergleich wurde als ein bekanntes Fällmittel das USA-Präparat "Separan-2610" verwendet. Alle Versuche führt unter genau den gleichen Bedingungen durch.

Die Untersuchungsergebnisse der Fällwirkung sind in der Tabelle I und II angeführt.

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Tabelle I;	Klärdauer	Fällmittel	Höhe der	Klarschicht	in mm
Ver	der Suspen	verbrauch	nach	Beispiel	mit "Sparan-
suchs	sion in min.	in g/m^	1	t	2610"
reihe					8
	- 1	20	98	78	10
A	2		128	116	12
	VJl		153	148	52
	10		168	166	90
	15		176	171	105
	20		181	179	122
	30		186	186	131
	40		190	190	140
	50		191	192	145
	60		193	194	10
	1	30	140	120	14
B	2		157	150	34
	VJl		164	163	87
	10		186	181	110
	15		192	191	124
	20		194	192	137
	30		196	198	148
	40		200	201	157
	50		201	202	162
	60		202	205	10
	1	40	143	135	22
σ	2		163	156	73
	5		182	173	130
	15		195	193	140
	20		199	195	154
	30		201	200	162
	40		203	203	169
	50		205	206	173
	60		206	208	12
	1	50	155	145	42
D	2		170	165	102
	5		185	185	132
	10		194	192	147
	15		198	196	157
	20		202	202	167
	30		205	205	172
	40		206	206	177
	50		207'	208	181
	60		208	209

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Tabelle II:

Fällmittel verbrauch, in g/nr

Fällmittel

20

50

Klärgeschwindigkeit in m/St

nach Beispiel 1 nach Beispiel 2

1,15

2,60

1,06 1,67 1,65 1,91

mit "Separan-2610"

0,20 0,29 0,39 0,63

Ähnliche Ergebnisse, die auf eine hohe Fällwirkung der neu· en Fällmittel hinweisen, wurden beim Verarbeiten von hydro· metallurgischen Pulpen verschiedener Zusammensetzung der festen und flüssigen Phase gewonnen·

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Claims

-3-

Patentansprüche

P 7346

1· Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen PoIyakry!amiden durch Polymerisation von Akrylamid in wäßriger Lösung unter Einwirkung von Kernstrahlen oder von Radikalinitiatoren in Gegenwart von Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak in einer Menge von 1 bis 24 Gew,%, bezogen auf das Aus· gangsakrylamid, angewandt wird·

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzelehnet, daß das Ammoniak in 20 bis 95%-ise wäßrige Akrylamidlösungen eingeführt wird·

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