DE1795705C3 - Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen wasserlöslichen PoIyacrylainiden - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen wasserlöslichen PoIyacrylainidenInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F120/52—Amides or imides
- C08F120/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
- C08F120/56—Acrylamide; Methacrylamide
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Description
15
Wasserlösliche Polyacrylamide dienen bekanntlich im breiten Maße als Ausflockungsmittel zur Beschleunigung
der Klär- und Filtriervorgänge technischer Suspensionen, zur Wasserreinigung, zur Strukturbildung
von Böden, als Klebstoff und auch für andere Zwecke in der chemischen. Papier-, Lebensmittel- und
anderen Industrien.
Bekannt sind Verfahren zur Herstelhing von Polyacrylamid
durch Polymerisation von Acrylamid in wäßriger Lösung unter Einwirkung von Kernstrahlen
oder unter Einwirkung von Peroxiden oder Oxidations-Reduktions-Systemen als Initiatoren. In allen diesen
Fäilen wird jedoch die Polymerisation des Acrylamide bei verhältnismäßig geringen Konzentrationen an
Monomeren, nämlich nur bis zu 15%, durchgeführt; man
erhält deshalb das Polyacrylamid in Form von gelartigen Lösungen, welche bis zu 90% Wasser
enthalten. Eine unmittelbare Verwendung eines solchen Produktes in der Industrie ist mit einer Reihe von
Nachteilen verbunden, von denen die wichtigsten sind: verhältnismäßig geringe Stabilität, Abweichungen von -to
Standardanforderungen 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 erschwert wird.
In der US-PS 28 20 777 ist die Herstellung wasserlöslicher hochmolekularer Polyacrylamide durch Polymerisation
von wäßrigen Acrylamidlösungen etwa 30%iger Konzentration in Anwesenheit von Alkalimetallhydroxid
und von Radikalinitiatoren, beispielsweise Persulfaten, wie Ammoniumpersulfat, beschrieben. Die Konzentration
an Alkalimetallhydroxid ist dort mit 0,01 bis 0,25 Mol pro Mol Acrylamid angegeben. Die Menge an
Katalysaior kann zwischen 0,1 und 10%. bezogen auf ·>,
die Gesamtmenge an Acrylamid, betragen. Als Polymerisationstemperatur
ist der Bereich von 50 bis 100°C.
vorzugsweise 80°C angegeben. Die Polymerisation kann bei dem bekannten Verfahren in inerter Atmosphäre,
nämlich unter Stickstoff, vorgenommen werden. Als Reaktionszeit sind 10 Minuten bis 5 Stunden
angegeben. Die in dieser Patentschrift aufgeführten Beispiele führen zu klaren Lösungen, was auf niedrige
Molekulargewichte hindeutet So sind Viskositäten von 1100 bis 88 700 Centipoise bei 25° C für das erhaltene
Produkt angegeben. Allgemein ist zwar ausgesagt, daß das Molekulargewicht von etwa 5000 bis 2 000 000 oder
mehr reichen kann und daß bei abnehmender Polymerisationstemperatur der Polymerisationsgrad
zunimmt, jedoch ist als untere Polymerisationstemperatur 50" C vorgschlagen und es ist der Konzentration der
wäßrigen Acrylamidlösung keine besondere Bedeutung zugemessen, denn der Wasseranteil bei dieser bekannten
kontinuierlichen Polymerisation und Hydrolyse von Acrylamid sei nicht kritisch.
Wesentlich ist auch, daß die bekannte Polymerisation von Acrylamid in verdünnten wäßrigen Lösungen nur
zur Bildung von Polymeren von verhältnismäßig geringem Molekulargewicht führt Es wurde zwar auch
versucht, die Polymerisation von Acrylamid bei höheren Konzentrationen durchzuführen, jedoch entstehen in
diesem Falle vernetzte wasserunlösliche Polymere.
Ferner wurde ein Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichem Polyacrylamid durch Polymerisation
von Acrylamid in wäßrig-alkoholischen Gemischen bei einer Monomerenkonzentration von 30 bis 50%
vorgeschlagen (UdSSR-Urheberschein 1895.7*); aber
auch dieses Verfahren ist durch Verwendung von Methylalkohol mit einem Nachteil behaftet
Bekannt ist schließlich ein Verfahren zur Polymerisation von Acrylamid in einer wäßrigen Lösung bei einer
Monomerenkonzentration 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 Ausgangsacrylamid. In diesem Fall
werden aber Polymere von verhältnismäßig niedrigem Molekulargewicht gewonnen; die in l%iger wäßriger
Lösung gemessene Polymerisafviskosität beträgt nur 1 bis 90 Centipoise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Polymerisation von Acrylamid in
Gegenwart von Natriumhydroxid und Peroxydisulfat als Aktivator anzugeben, bei dem einerseits die zur Bildung
von wasserunlöslichen Polymeren führende Reaktion verhindert wird und andererseits wasserlösliche Polymere
mit höherem Molekulargewicht und damit höheren Ausflockungseigenschaften erhalten werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine
wäßrige Polymerisationslösung, die 47,2% Acrylamid, 1,0% Ätznatron und 0,05% Ammoniumperoxidisulfat
enthält ohne Luft während 40 Minuten bei 30° C zur Polymerisation gebracht wird.
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von in Wasser gut löslichen Polyacrylamiden mit höheren
Ausflockungseigenschaften gegenüber den bekannten Produkten. Die Viskosität einer l%igen wäßrigen
Lösung der erhaltenen Polymeren beträgt 100 bis 2000
Centipoise und mehr.
Viskositätswerte, die mit den Angaben zu den Produkten des Verfahrens vergleichbar sind, das in der
US-PS 28 20 777 beschrieben ist können bei den Produkten des Verfahrens der Erfindung nicht angegeben
werden. Vielmehr werden Produkte erhalten, deren Molekulargewicht etwa 19 000 000 beträgt, was mit der
Methode der Lichtstreuung ermittelt wurde.
Infolge des sehr hohen Molekulargewichts der Polymeren, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt werden, kann die Viskosität nur in sehr verdünnten Lösungen bestimmt werden, wie dies oben
angegeben ist
Ausgehend hiervon kann man mit Bestimmtheit feststellen, daß die Fällmittelwirkung der Polymeren des
erfindungsgemäßen Verfahrens um ein Vielfaches größer ist, als diejenige der Polymeren, die entsprechend
der genannten US-PS erhalten Werden, Infolge
der dort angegebenen höheren Temperaturen und auf Grund der dabei eintretenden Reaktion zwischen
Acrylamid und Ammoniak, der sich im Prozeß der Hydrolyse des Acrylamide bildet, entsteht während der
Polymerisation Nitriltripropionamid, das das Moleku- *j
largewicht des Polymeren erniedrigt
Wenn es auch aus der Zeitschrift »Ind. and Eng. Chem.«, Juli 1954, S. 1487 bekannt ist, daß die
Aggregationskapazität höher ist, je höher das Molekulargewicht ist, und wenn auch in der genannten in
US-Patentschrift angegeben ist, es sei bekannt, daß mit abnehmender Reaktionstemperatur der Polymerisationsgrad
zunimmt, so erhält der Fachmann durch diese Angaben keinen Hinweis, in welcher Richtung er die
sämtlichen Reaktionsbedingungen abvandeln muß, um auch bei niedrigeren Temperaturen hochpolymere
Produkte zu erhalten, die in festem Zustand anfallen, die aber leicht wasserlöslich sind. Es bedurfte erfinderischer
Überlegungen, um sowohl die Komponenten und deren mengenmäßige Zuordnung als auch die Reaktionsbedingungen
(Temperatur, Reaktionszeit, Atmosphäre bei der Reaktion) so auszuwählen, daß das gewünschte
Ergebnis erzielt wird.
Durch die Erfindung ist es möglich geworden, die Temperatur zu erniedrigen und ein sehr hochmolekulares
Polyacrylamid zu erhalten, das wasserlöslich ist und selbst ein neues Produkt darstellt Die bei dem
Verfahren der Erfindung angegebenen Reaktionsbedingungen gewährleisten, daß die Bildung von Nitriltripropionamid
nicht auftritt, weil Ammoniak, das im System als Ergebnis der Hydrolyse des Acrylamids entsteht mit
dem Acrylamid nicht reagiert, so daß, wie von den Erfindern festgestellt worden ist das Molekulargewicht
des Polymeren hierdurch nicht^rniedi: jt wird.
So betrachtet ergibt die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens einen über aschenden Effekt der darin besteht daß ein wasserlösliches, sehr
hochmolekulares Polyacrylamid entsteht welches hohe Fällmittelwirkung aufweist
Die aus den konzentrierten v/äßrigen Lösungen gewonnenen festen Produkte sind besser versandfähig
und wirtschaftlicher lagerfähig, als die nach vorbekannten Verfahren hergestellten Produkte.
Ausführungsbeispiel
3,31 g Acrylamid löst man in 2,7 ml einer 2,6%igen
wäßrigen Ätznatronlösung und gibt zu dieser Lösung 1 ml einer 0,35%igen wäßrigen Ammoniumperoxidisulfat-Lösung
hinzu. Das Polymerisationsgemisch enthält die Komponenten in den im Patentanspruch angegebenen
Prozentzahlen. Die Polymerisation wird ohne Luft während 40 Minuten bei 3O0C durchgeführt Die
Ausbeute an Polymerem beträgt 96%, das Molekulargewicht beträgt 19 000 000, das Polymere ist völlig
wasserlöslich.
Das erhaltene Polyacrylamid wurde in folgender Weise als Fällmittel erprobt:
Man benutzt eine Tonsuspension mit einem Verhältnis von flüssiger Phase zur festen Phase von 20 :1. Die
flüssige Phase enthielt geringe Mengen an Phosphaten, Nitraten oder Sulfaten der Alkyalimetalle. Der pH-Wert
der flüssigen Phase betrug etwa 5,0. Die Fällmittel wurden in die Suspensionen in Form einer wäßrigen
Lösung eingeführt die 1 g/l Polyacrylamid enthielt Die disperse Phase der Suspension enthielt 85% Teilchen
von 0,074 mm Durchmesser. Die Fällwirkung wurde nach den üblichen Methoden bestimmt
Zum Vergleich wurde ein im Handel befindliches Fällmittel auf der Grundlage von Polyacrylamid
verwendet
Alle Versuche wurden, unter genau gleichen Bedingungen
durchgeführt Die Untersuchungsergebnisse der Fällwirkung sind in der Tabelle angeführt
Fällmittel Fällmittelverbrauch in g/m3
20 30 40 50
Klärgeschwindigkeit in m/h
Klärgeschwindigkeit in m/h
Ausführungsbeispiel
Bekanntes Fällmittel
Bekanntes Fällmittel
1,06 1,67 1,65
0.20 0,29 039
0.20 0,29 039
0,63
Ähnliche Ergebnisse, die auf eine hohe Fällwirkung der neuen Fällmittel hinweisen, werden beim Verarbeiten
von hydrometallurgischen Pulpen verschiedener Zusammensetzung der festen und flüssigen Phase
erhalten.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen wasserlöslichen Polyacrylamiden durch Polymerisation von Acrylamid in wäßriger Lösung in Gegenwart von Natriumhydroxid und Peroxydisulfat als Aktivator, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Polymerisationslösung, die 47,2% Acrylamid, 1,0% Ätznatron und 0,05% Ammoniumperoxydisulfat enthält, ohne Luft während 40 Minuten bei 30° C zur Polymerisation gebracht wird.10
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19661795705 DE1795705C3 (de) | 1966-02-22 | 1966-02-22 | Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen wasserlöslichen PoIyacrylainiden |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19661795705 DE1795705C3 (de) | 1966-02-22 | 1966-02-22 | Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen wasserlöslichen PoIyacrylainiden |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1795705A1 DE1795705A1 (de) | 1975-05-07 |
DE1795705B2 DE1795705B2 (de) | 1978-04-27 |
DE1795705C3 true DE1795705C3 (de) | 1979-01-04 |
Family
ID=5708257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19661795705 Expired DE1795705C3 (de) | 1966-02-22 | 1966-02-22 | Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen wasserlöslichen PoIyacrylainiden |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1795705C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2545007B2 (de) * | 1975-10-08 | 1977-08-11 | Wolff Walsrode Ag, 3030 Walsrode | Lineares, hochmolekulares acrylamid-homopolymerisat und seine verwendung als hilfsmittel zur verbesserung der retention, entwaesserung und aufbereitung |
-
1966
- 1966-02-22 DE DE19661795705 patent/DE1795705C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1795705A1 (de) | 1975-05-07 |
DE1795705B2 (de) | 1978-04-27 |
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