DE2207795A1 - Water soluble polymeric compositions and processes for their preparation - Google Patents
Water soluble polymeric compositions and processes for their preparationInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,Patent attorneys Dipl.-Ing. F. Weickmann,
Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fi-ncke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fi-ncke
Dipl.-Ing. FAWeickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
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2, Place Joffre, Paris 7°, FrankreichJfönufaoture de Produits Chimiques PROTEX
2, Place Joffre, Paris 7th, France
"Wasserlösliche polymere Zusammensetzungen und Verfahren zu"Water-soluble polymeric compositions and methods too
deren Herstellung"their manufacture "
Die Erfindung betrifft neue wasse.eiösuche Substanzen, die als
Ausflockungsmittel verwendet werden können, und insbesondere
neue gegenüber einer großen Vielzahl von Medien wirksamen terpolymeren
Zusammensetzungen.The invention relates to new aqueous substances which can be used as flocculants, and in particular
novel terpolymer compositions effective against a wide variety of media.
Es sind viele Verbindungen bekannt, die als Ausflockungsmittel oder Koagulierungsmittel für feste Materialien, die in wässriger
Suspension vorliegen, verwendbar sind. Zunächst waren diese Substanzen natürlichen Ursprungs, wie z.B. Stärke oder Aluminiumsulfat.
Später standen synthetische Substanzen, wie wasserlösliche Polymerisate, zur Verfügung. Diese synthetischen
Polymerisate können in drei große Klassen eingeteilt werden:Many compounds are known which are useful as flocculants or coagulants for solid materials which are in aqueous suspension. Initially, these substances were of natural origin, such as starch or aluminum sulfate. Synthetic substances such as water-soluble polymers were later available. These synthetic
Polymers can be divided into three broad classes:
- Polymerisate, die in wässrigem Medium auf der Kette negative Ladungen tragen: hierbei handelt es sich um die anionischen Ausflockungsmittel;- Polymers that carry negative charges on the chain in an aqueous medium: these are the anionic ones Flocculants;
- Polymerisate, die in wässrigem Medium auf der Kette positive Ladungen tragen: hierbei handelt es sich um die kationischen- Polymers that are positive on the chain in an aqueous medium Carry charges: these are the cationic ones
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Ausflockungsmittel undFlocculants and
- schließlich Materialien, die in wässrigem Medium keine Ionen bilden: hierbei handelt es sich um die nicht-ionischen Ausflokkungsmittel. - finally, materials that do not form ions in an aqueous medium: these are non-ionic flocculants.
Die Polymerisate der beiden ersten Klassen werden auch PoIyelektrolyte genannt.The polymers of the first two classes are also polyelectrolytes called.
Diese drei Pdlymerisatklassen erhält man insbesondere, indem man Acrylamid mit geeignet ausgewählten Monomeren homopolymer!siert oder mischpolymerisiert. Unter den verwendeten anionischen Ausflockungsmitteln besitzen die Mischpolymerisate aus Acrylamid und Natriumacrylat oder Ammoniumacrylat eine besondere Bedeutung. Es ist ferner bekannt, daß. die Ausflockung von festen Materialien nur dann in geeigneter Weise erfolgt, wenn die verwendeten Polymerisate lineare Polymerisate sind, d.h. Polymerisate, die möglichst wenig Verzweigungen oder Verbrückungen aufweisen und die ein Molekulargewicht von mindestens 10 besitzen.These three Pdlymerisatklassen are obtained in particular by Acrylamide homopolymerized with suitably selected monomers or copolymerized. Among the anionic flocculants used The copolymers of acrylamide and sodium acrylate or ammonium acrylate are of particular importance. It is also known that. The flocculation of solid materials is only carried out in a suitable manner if the used Polymers are linear polymers, i.e. polymers that have as few branches or bridges as possible and which have a molecular weight of at least 10.
Demzufolge ist es in Abhängigkeit von der Art und der Konzentration der festen Materialien, die in Suspension vorliegen, von der Art des wässrigen Mediums, dessen pH-Wert, dessen Temperatur etc. häufig schwierig bei de? Ausflockung einen maximalen Wirkungsgrad zu erreichen. Mit anderen Worten ist es schwierig, gleichzeitig Flocken mit ausreichender Dichte und ausreichenden Abmessungen zu erhalten, um eine schnelle Dekantierungsgeschvindigkeit und eine klare überstehende Flüssigkeit zu erzielen.As a result, depending on the type and concentration of the solid materials that are in suspension, the type of aqueous medium, its pH, its temperature, etc., it is often difficult to do the job. Flocculation to achieve maximum efficiency. In other words, it is difficult to obtain flakes of sufficient density and dimensions at the same time to achieve a fast decanting speed and a clear supernatant liquid.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,The object of the present invention is to
- neue wasserlösliche terpolymere Zusammensetzungen bereitzustellen, die als Ausflockungsmittel in einer großen Vielzahl von Medien geeignet sind und die in die Kategorie der polyanionischen Mittel einzureihen sind;- to provide new water-soluble terpolymer compositions, which are useful as flocculants in a wide variety of media and which fall into the polyanionic category Funds are to be classified;
- neue Ausflockungsmittel und insbesondere Mittel, die es gestatten, die Dckantierungsgeschwindigkeit der Flecken durch Erhöhen der Abmessungen und der Dichte dieser Flocken zu steigern, bereitzustellen; und- new flocculants and, in particular, means that allow increase the speed of the stain deaching by increasing it to increase the size and density of these flakes; and
- neue Ausflockungsmittel bereitzustellen, die insbesondere da-- provide new flocculants, which in particular
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7.7th
zu dienen, die Klarheit der überstehenden Flüssigkeit nach der Dekantierung der in Suspension befindlichen Materialien z\i verbessern. to serve, the clarity of the supernatant liquid by decantation of the materials in suspension z \ i improve.
Erfindungsgemäß wurden neue wasserlösliche polymere Substanzen gefunden, die als Ausflockungsmittel verwendet werden können, und insbesondere neue wasserlösliche terpolymere Substanzen mit hohem Molekulargewicht, die mit Vorteil als Ausflockungsmittel für feste Materialien, die in wässrigem Medium in Suspension vorliegen, verwendet werden können.According to the present invention, new water-soluble polymeric substances have become found that can be used as flocculants, and in particular new water-soluble terpolymer substances with high molecular weight which is beneficial as a flocculant can be used for solid materials that are in suspension in aqueous medium.
Erfindungsgemäß wurde überraschenderweise gefunden, daß die Polymerisation von Itaconsäure oder eines der löslichen Salze dieser Säure mitAccording to the invention it was surprisingly found that the polymerization of itaconic acid or one of the soluble salts of this acid with
- einerseits einem wasserlöslichen monomeren oc,ß-ungesättigten Monocarbonsäureamid und- On the one hand, a water-soluble monomeric oc, ß-unsaturated Monocarboxamide and
- andererseits einem wasserlöslichen ungesättigten, eine oc,ß-Dcppelbindung aufweisenden Monomeren zu neuen terpolyneren Zusammensetzungen führt, die eine ausgezeichnete Löslichkeit in Wasser besitzen und den oben angegebenen Eigenschaften entsprechen. - On the other hand, a water-soluble unsaturated one, an oc, ß-dcppel bond containing monomers leads to new terpolymer compositions which have excellent solubility in Have water and correspond to the properties given above.
So beruht auf der gleichzeitigen Mischpolymerisation dieser drei Produkte in den im folgenden angegebenen Mengenverhältnissen gemäß den weiter unten angegebenen Verfahren, das wesentliche Charakteristikum der vorliegenden Erfindung.It is based on the simultaneous copolymerization of these three products in the proportions given below according to the methods given below, the essential feature of the present invention.
Die drei Monomeren werden in einer einzigen Stufe gleichzeitig unter Ausbildung eines Terpolymerisats, dessen Art und dessen sich wiederholende Einheiten ausschließlich von der verwendeten Menge der einzelnen Monomeren abhängt, mischpolymerisiert. Es ist schwierig, die genaue Struktur des Terpolymerisats zu bestimmen, jedoch wird angenommen, daß man eine statistische Struktur entsprechend den relativen Mengenverhältnissen der verschiedenen Monomeren erhält.The three monomers are simultaneously in a single stage with the formation of a terpolymer, its type and its repeating units depends solely on the amount of the individual monomers used, copolymerized. It is difficult to determine the exact structure of the terpolymer, but it is believed that a statistical Structure according to the relative proportions of the various Receives monomers.
Es ist möglich, die verschiedenen freie Radikale verwendenden Polymerisationsverfahren, die es gestatten, Materialien mit er-It is possible to use the various free radicals polymerization processes that allow materials with
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höhtem Molekulargewicht zu erhalten, anzuwenden. Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Terpolymerisate besonders geeigneten Verfahren sind jedoch die im folgenden angegebenen:To obtain higher molecular weight, apply. The one used to manufacture The methods particularly suitable for the terpolymers according to the invention are, however, those given below:
1) Das erste wesentliche erfindungsgemäßeMonomere ist die Itaconsäure oder· deren wasserlösliche Natrium- oder Ammoniumsalze. Die Formel der Itaconsäure ist die folgende:1) The first essential monomer according to the invention is itaconic acid or its water-soluble sodium or ammonium salts. The formula of itaconic acid is the following:
CH2 = C^ * CH 2 = C ^ *
CC. ^s /-ITT rr\ ti^ s / -ITT rr \ ti
UrIp — OUp ηUrIp - OUp η
Die erforderlichen Mengen an Itaconsäure oder deren wasserlöslichenSalzen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Terpolymerisate erstrecken sich von 0,2 bis 15 %> bezogen auf die Gesamtmenge der Monomeren. Eine bevorzugte Zusammensetzung des Terpolymerisats umfasst 2 bis 10 % Itaconsäure oder deren wasserlösliche Salze, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomeren.The required amounts of itaconic acid or its water-soluble salts for the preparation of the terpolymers according to the invention extend from 0.2 to 15% based on the total amount of monomers. A preferred composition of the terpolymer comprises 2 to 10% itaconic acid or its water-soluble salts, based on the total amount of the monomers.
2) Das zweite erfindungsgemäße Monomere ist das α,ß-ungesättigte Monocarbonsäureamid der Foriael2) The second monomer according to the invention is the α, ß-unsaturated one Monocarboxamide from Foriael
R tR t
CH2 « C - CO NH2
worin R ein Vasserstoffa-tom oder eine Alkylgruppe bedeutet.CH 2 «C - CO NH 2
wherein R is a hydrogen atom or an alkyl group.
Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Monomeres ist Acrylamid:A monomer preferred according to the invention is acrylamide:
CH2 = CH - CO NH2 .CH 2 = CH - CO NH 2 .
Die Acrylamidmenge kann in weiten Bereichen von 5 bis 95 % schwanken, je nachdem ob man ein stark, mittel oder schwach anionisches Terpolymerisat herstellen will.The amount of acrylamide can vary within a wide range from 5 to 95%, depending on whether you want to produce a strong, medium or weakly anionic terpolymer.
3) Das dritte erfindungsgemäße Monomere ist ein wasserlösliches Monomeres mit a,ß-äthylenischer Unsättigung, das mit den oben beschriebenen ersten beiden Monomeren mischpolynierisierbsr ist und polare Gruppen enthält. Beispiele für derartige Monomeren sind Acrylsäure und deren wasserlösliche »Salze, Methacrylsäure und deren wasserlösliche Salze, ungesättigte Polycarbonsäuren und3) The third monomer according to the invention is a water-soluble monomer with α, β-ethylenic unsaturation, that with those described above first two monomers is mixed polynierisierbsr and contains polar groups. Examples of such monomers are Acrylic acid and its water-soluble »salts, methacrylic acid and their water-soluble salts, unsaturated polycarboxylic acids and
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deren wasserlösliche Salze, wie z.B. Maleinsäure, Carboxymethylacrylat imd deren Salze, ungesättigte hydroxylgruppenhaltige und wasserlösliche Monomere,/Allylalkohol, Äthylenglykolacrylat und Vinylpyrrolidon. Ein bevorzugtes Monomeres ist die Acrylsäure oder deren viasserlösliche Natrium- und Ammoniumsalze. Die Mengen, mit denen das dritte Monomere eingesetzt wird, können ebenfalls in weiten Bereichen, d.h. von 5 "bis 95 %? bezogen auf die Gesamtmenge der Monomeren, variieren.their water-soluble salts, such as maleic acid, carboxymethyl acrylate imd their salts, unsaturated hydroxyl-containing and water soluble monomers, / allyl alcohol, ethylene glycol acrylate and vinyl pyrrolidone. A preferred monomer is acrylic acid or its water-soluble sodium and ammonium salts. the Amounts with which the third monomer is used can also be used within wide ranges, i.e. from 5 "to 95% based on the total amount of monomers, vary.
Die erfindungsgemäßen Terpolymerisate kann man mit Hilfe aller bekannten Polymerisationsverfahren erhalten, die es gestatten, Polymerisate mit hohem Molekulargewicht herzustellen. Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Terpolymerisate ist jedoch das Verfahren mit "inverser Emulsion", bei dem man eine "Wasser-in-öl"-Emulsion einer wässrigen konzentrierten Lösung der oben genannten Monomeren in einem organischen Medium, das weder ein Lösungsmittel für die Monomeren noch für das erhaltene Polymerisat ist, mit Hilfe eines oberflächenaktiven Mittels herstellt. Die wässrige Losung der Monomeren wird dann in feine, in dem organischen Medium dispergierte Tröpfchen verteilt, worauf man die durch Radikale bewirkte Polymerisation in den Tröpfchen durchführt. Das Verfahren besteht darin, daß man eine Vielzahl von Polymerisationen in wäßriger Lösung in Gegenwart einer organischen Flüssigkeit durchführt, die als Wärmeaustauscher und gleichzeitig als Fluidisierungsmittel dient, während die direkte Polymerisation der wäßrigen Lösung der Monomeren ohne Anwesenheit eines organischen Mediums aufgrund des erhaltenen hohen Molekulargewichts zu einem Gel führen würde. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß man die Terpolymerisate nach Ablauf der Polymeidsation direkt in Form von Körnchen oder in Form eines Pulvers erhalten kann, wenn man das Polymerisationswasser durch Destillation entfernt.The terpolymers according to the invention can be used with all known polymerisation processes which allow To produce high molecular weight polymers. A particularly preferred method for making the inventive Terpolymers, however, is the "inverse emulsion" process, in which a "water-in-oil" emulsion of an aqueous concentrated one is used Solution of the above monomers in an organic medium that is neither a solvent for the monomers is still for the polymer obtained, with the help of a surface-active Manufactures by means of. The aqueous solution of the monomers is then finely dispersed in the organic medium Droplets distributed, whereupon the polymerization caused by radicals is carried out in the droplets. The procedure persists in that one carries out a large number of polymerizations in aqueous solution in the presence of an organic liquid, as a heat exchanger and at the same time as a fluidizing agent serves, while the direct polymerization of the aqueous solution of the monomers without the presence of an organic Medium would lead to a gel due to the high molecular weight obtained. Another advantage of this procedure consists in that one the terpolymers after the end of the polymerization can be obtained directly in the form of granules or in the form of a powder if the water of polymerization is passed through Distillation removed.
Der wichtigste Punkt dieses Polymerisationsverfahrens besteht darin, daß man im Verlaufe der Polymerisation Terpolymerisatmikrogele erhält, die in dem organischen Medium dispergiert sind und die sich nicht agglomerieren und die auch nicht an denThe most important point of this polymerization process is there in that one terpolymer microgels in the course of the polymerization obtained, which are dispersed in the organic medium and which do not agglomerate and which also do not adhere to the
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Wandungen des Reaktionsgefäßes oder der Rühreinrichtung festkleben. Das Rühren bewirkt, daß die wäßrige Phase in der organischen Phase dispergiert bleibt. Es ist jedoch erforderlich, zusätzlich ein oberflächenaktives Mittel zu verwenden, um das Anhaften der Hikrogele an den Wandungen des Reaktionsgefäßes und an den Rühreinrichtungen zu vermeiden. Es können viele oberflächenaktive Mittel, die eine "Wasser-in-Öl"-Emulsion herzustellen erlauben, verwendet werden, wobei jedoch gefunden "wurde, daß die erfindungsgemäß besten Ergebnisse mit sulfonierten Derivaten von Erdölfraktionen und deren Natriumoder Calciumsalsen der allgemeinen Formel Cx Hy SO^Na oder (0χ HySO^)Ca,worin χ eine ganze Zahl von 20 bis *>0 und y eine < Zahl von JO bis 45 bedeuten, erzielt werden. Die Molekulargewichte dieser oberflächenaktiven Mittel liegen also zwischen 3OO und 1000.Glue the walls of the reaction vessel or the stirring device. The stirring causes the aqueous phase to remain dispersed in the organic phase. However, it is necessary to additionally use a surface-active agent in order to prevent the microgels from adhering to the walls of the reaction vessel and to the stirring devices. Many surfactants which allow a "water-in-oil" emulsion to be produced can be used, but it has been found that the best results according to the invention are obtained with sulfonated derivatives of petroleum fractions and their sodium or calcium salses of the general formula Cx Hy SO ^ Na or (0 χ HySO ^) Ca, where χ is an integer from 20 to *> 0 and y is a <number from JO to 45. The molecular weights of these surface-active agents are between 300 and 1000.
Als andere oberflächenaktive Mittel, die erfindungsgenäß verwendet werden können, kann man die Sorbitanester, wie Sorbitantrißtearat,und die Oxyäthylenderivate von Fettaminen nennen. Die Mengen der erfindungsgemäß verwendeten oberflächenaktiven Mittel erstrecken sich von 0,1 bis 2 %, bezogen auf das organische Medium.As other surface active agents used according to the invention the sorbitan esters, such as sorbitan tearate, and the oxyethylene derivatives of fatty amines can be mentioned. The amounts of the surface-active agents used according to the invention range from 0.1 to 2%, based on the organic Medium.
Die erfindungsgemäßen wässrigen Lösungen der Monomeren enthalten 30 bis 65 Gew.-% Monomere und 35 bis 70 % deionisiertes Wasser.* Diese wässrigen Lösungen werden durch Rühren und unter Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels in einer Menge von 20 bis 30 % wässrige Lösung pro 80 bis 70 % organisches Medium in dem organischen Medium dispergiert. Eine be\rorzugte Zusammensetzung enthält 25 % der wässrigen Lösung und 75 % des organischen Mediums. * (eau bipermutee)The aqueous solutions of the monomers according to the invention contain 30 to 65% by weight of monomers and 35 to 70 % deionized water. * These aqueous solutions are prepared by stirring and using a surfactant in an amount of 20 to 30 % aqueous solution per 80 to 70% % organic medium dispersed in the organic medium. A be \ r orzugte composition containing 25% of the aqueous solution and 75% of the organic medium. * (eau bipermutee)
Als organisches Medium kann jedes Produkt, das weder ein Lösungsmittel für die Monomeren, noch für die erhaltenen Terpolymerisate ist, und das einen Siedepunkt aufweist, der vorzugsweise oberhalb des Siedepunktes von Wasser liegt, verwendet werden. Vorzugsweise verwendet man ein Produkt, das es gestattet, mit Wasser ein azeotropes Gemisch zu bilden, wodurch dieAny product that is neither a solvent can be used as an organic medium for the monomers, nor for the terpolymers obtained, and which has a boiling point which is preferably is above the boiling point of water. It is preferable to use a product that allows to form an azeotropic mixture with water, whereby the
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Entfernung von Wasser in der Endstufe der Polymerisation erleichtert wird. Unter den vielen verwendbaren Produkten kr_-m man die aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffe ner™ nen, wo"bei Toluol ein besonders bevorzugtes Produkt ist.Facilitates removal of water in the final stage of the polymerization will. Among the many usable products kr_-m the aromatic and aliphatic hydrocarbons ner ™ nen, where "with toluene is a particularly preferred product.
Die Katalysatoren, die verwendet werden, um die Polymerisation eines Systems dieser Art in Gang zu bringen, sind die zu Radikalen dissoziierenden Katalysatoren, die unter Hitzeeinwirkung oder bei niedrigerer Temperatur durch Einwirkung einer reduzierenden Verbindung dissoziieren. Erfindungsgemäß geeignete Katalysatoren sind Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat, Wasserstoffperoxid, Azo-bis-isobutyeonitril \ind organische Peroxyde oder Hydroperoxyde.The catalysts that are used to initiate the polymerization of a system of this type are those to radicals dissociating catalysts, which under the action of heat or, at a lower temperature, by the action of a reducing Dissociate connection. Catalysts suitable according to the invention are ammonium persulfate, potassium persulfate, hydrogen peroxide, Azo-bis-isobutyeonitrile \ ind organic peroxides or Hydroperoxides.
Als Reduktionsmittel, die verwendet werden können, seien Hatrium-meta-bieulfit sowie Thiosulfate, Bisulfite und Hydrosulfite genannt.Reducing agents that can be used are sodium meta-bilulfite as well as thiosulfates, bisulfites and hydrosulfites.
Ein zur Herstellung der erfindungsgemäßen Terpolymerisate besonders geeignetes Katalysatorsystem ist ein Redox-System, das die Polymerisation bei niedriger Temperatur \mter Herstellung von Materialien mit höheren Molekulargewichten gestattet. Der Redox-Katalysator bedarf einer sorgfältigen Beseitigung von Sauerstoff spuren, die in dem Medium gelöst sind, damit die Induktionsdauer der Polymerisation verkürzt wird. Dies wird dadurch erzielt, daß man die Polymerisation unter einem Stickstoffstrom und im schwachen Vakuum durchführt, um das Eintreten schädlicher Luft zu vermeiden und die Ausbildung von Materialien mit hohem Molekulargewicht zu erreichen. Die verwendeten Katalysatormengen erstrecken sich von 0,005 °/° bis 0,2 %, bezogen auf die Monomerenmenge. Bevorzugte Mengen erstrecken sich von 0,05 bis 0,15 %. A catalyst system which is particularly suitable for the production of the terpolymers according to the invention is a redox system which allows the polymerisation at low temperature to produce materials with higher molecular weights. The redox catalyst requires careful removal of traces of oxygen that are dissolved in the medium so that the induction time of the polymerization is shortened. This is achieved by carrying out the polymerization under a stream of nitrogen and in a weak vacuum to avoid the entry of harmful air and to achieve the formation of high molecular weight materials. The quantities of catalyst used range from 0.005 ° / ° to 0.2%, based on the amount of monomer. Preferred amounts range from 0.05 to 0.15 %.
Die Polymerisat!onstemperaturen liegen vorzugsweise niedrig. Sie erstrecken sich zwischen JO und 80°C. Diese Polymerisationstemperaturen erreicht man durch die bei der Polymerisation der Monomeren gebildete VJarme. Häufig ist es erforderlich, das Reaktionsmedium zu kühlen, um eine zu starke Reaktion zu vermeiden.The polymerization temperatures are preferably low. she range between JO and 80 ° C. These polymerization temperatures is achieved through the polymerization of the monomers educated VJarms. It is often necessary to change the reaction medium to cool to avoid too strong a reaction.
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Ein wirksames Mittel, um die Polymerisationstemperatur zn regulieren, besteht darin, daß man bei einem gewissen Unterdruck arbeitet, um das organische Medium am Rückfluß zu halten, so daß das abgekühlte Kondensat das Reaktionsmedium abzukühlen, vermag. Eine geeignete Polymerisationstemperatur beträgt bei einem Druck von 200 bis 250 mm Hg 65 bis 75°C.An effective means of regulating the polymerization temperature is to operate at a certain negative pressure in order to keep the organic medium under reflux so that the cooled condensate is able to cool the reaction medium. A suitable polymerization temperature is 65 to 75 ° C at a pressure of 200 to 250 mm Hg.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie Jedoch zu beschränken.The following examples are intended to explain the invention further without, however, restricting it.
Zunächst werden in einem Becherglas 4 g Itaconsäure in 220 g deionisiertem Wasser gelöst. Zu dieser Lösung gibt man 8 g Acrylsäure und gibt unter Aufrechterhaltung einsr Temperatur, die unterhalb 300C liegt, die erforderliche Menge 50 %-iger NaOH-Lösung zu, um den pH-Wert auf 8,5 zu bringen.First, 4 g of itaconic acid are dissolved in 220 g of deionized water in a beaker. 8 g of acrylic acid to this solution and, while maintaining einsr temperature that is below 30 0 C, the required amount of 50% NaOH solution to bring the pH to 8.5.
Dann gibt man zu der erhaltenen Mischung 250 g Acrylamid, das sich bei einer Temperatur ^ 300C auflöst.250 g of acrylamide, which dissolves at a temperature of ^ 30 ° C., are then added to the mixture obtained.
In einem Reaktionsgefäß mit einem Fassungsvermögen von 2000 ecm, das mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Rückflußkühler versehen ist, löst man in 1500 ecm Toluol 4 g des ausgewählten Emulgiermittels (Na-SuIfonat einer Erdölfraktion mit einem Molekulargewicht von 450 bis 500), gibt dazu die oben erhaltene Lösung der Monomeren unter gutem Rühren, um die wäßrige Phase in dem Toluol gut zu dispergieren und spült während 15 bis 20 Minuten heftig mit Stickstoff.In a reaction vessel with a capacity of 2000 ecm, which is provided with a stirrer, a thermometer and a reflux condenser, 4 g of the selected one is dissolved in 1500 ecm of toluene Emulsifier (Na sulfonate from a petroleum fraction with a molecular weight of 450 to 500), there is the one obtained above Dissolve the monomers with thorough stirring in order to disperse the aqueous phase well in the toluene and rinse during 15 to 20 minutes violently with nitrogen.
Anschließend gibt man 0,4 ml einer 10 %-igen Ammoniumpersulfatlösung und 1 ml einer 10 %-igen Natrium-meta-bisulfitlösung hinzu, evakuiert (250 mm Hg) und erhitzt das Reaktionsmedium im Wasserbad. Bei einer Temperatur von 60 bis 65°C tritt eine exotherme Reaktion ein. Das Toluol beginnt zu sieden und bringt die Temperatur der Reaktionsmischung auf 70 bis 75°Q, die während 30 Minuten beibehalten wird. Dann fällt die Temperatur auf 65 bis 67°C ab. Nach Ablauf dieser Reaktionsfolge gibt man eineThen 0.4 ml of a 10% ammonium persulfate solution is added and 1 ml of a 10% sodium meta-bisulfite solution, evacuated (250 mm Hg) and heated the reaction medium in a water bath. An exothermic occurs at a temperature of 60 to 65 ° C Response a. The toluene begins to boil and brings the temperature of the reaction mixture to 70 to 75 ° Q, which during Is maintained for 30 minutes. Then the temperature drops to 65 to 67 ° C. After this sequence of reactions has elapsed, a
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zweite Menge des Katalysators, die identisch mit der ersten ist, zu, um die Polymerisation zu beenden. Es erfolgt eine zweite exo.therme Reaktion, die weniger heftig als die erste ist, wobei die Temperatur auf 7O0C steigt. Man hält die Reaktionsmischung während einer weiteren Stunde bei dieser Temperatur und destilliert dann das in dem Medium enthaltene Wasser mit Hilfe einer Desii Stark-Falle ab. Das Toluol wird in der oberen Schicht abdekantiert und wird kontinuierlich in das Reaktionsgefäß zurückgeführt. Die Destillation wird solange durchgeführt, bis man etwa 210 g HpO abgezogen hat. In dieser Weise erhält man in dem Reaktionsgefäß das in der Toluolphase dispergierte feste Produkt. Man filtriert, wäscht mit V/asser oder Isopropanol, um das oberflächenaktive Mittel und die letzten Wasserspuren zu entfernen. Man trocknet das Produkt im Vakuum bei 50 bis 6O0C. An den Wandungen des Reaktionsgefäßes haftet praktisch kein abgeschiedenes Produkt an.second amount of catalyst, which is identical to the first, to complete the polymerization. There is a second exo.therme reaction, which is less violent than the first, whereby the temperature rises to 7O 0 C. The reaction mixture is kept at this temperature for a further hour and the water contained in the medium is then distilled off with the aid of a Desii Stark trap. The toluene is decanted off in the upper layer and is continuously returned to the reaction vessel. The distillation is carried out until about 210 g of HpO have been drawn off. In this way, the solid product dispersed in the toluene phase is obtained in the reaction vessel. It is filtered and washed with water or isopropanol to remove the surfactant and the last traces of water. The product was dried in vacuo at 50 to 6O 0 C. At the walls of the reaction vessel is liable virtually no deposited product.
Man erhält schließlich ein Terpolymerisatpulver, das 2,5 % Na-Itaccnat, 3,5 % Na-Acrylat und 94 % Acrylamid enthält, das eine Viskosität von 2000 Cps (bestimmt mit Hilfe des Brookfield-Viskosimeters RV, Geschwindigkeit 1 in 1 %-iger Lösung in Wasser) besitzt.Finally, a terpolymer powder is obtained which contains 2.5% sodium itaccnate, 3.5 % sodium acrylate and 94 % acrylamide, which has a viscosity of 2000 cps (determined using the Brookfield RV viscometer, speed 1 in 1% - solution in water).
Das erhaltene Polymerisat ist in der folgenden Tabelle als Polymerisat A bezeichnet.The polymer obtained is shown in the table below as polymer A denotes.
In einem Becherglas löst man 10 g It,aconsäure und JO g Acrylsäure in 220 g deionisiertem Wasser. Man neutralisiert mit Hil fe einer 50 %-igen Natriumhydroxydlösung auf einen pH-Wert von 8 bis 8,5· Dann gibt man 160 g Acrylamid hinzu, wobei man darauf achtet, daß die Auflösungstemperatur unterhalb 3O0C liegt.10 g of It, aconic acid and JO g of acrylic acid are dissolved in 220 g of deionized water in a beaker. The mixture is neutralized with Hil fe of a 50% sodium hydroxide solution to a pH value of 8 to 8.5 x Then there was added 160 g of acrylamide, care being taken that the dissolution temperature is below 3O 0 C.
Das Reaktionsgefäß gibt man 1400 ecm Toluol und 5 g ci.es ausgewählten Emulgiermittels (Eatriurnsulfonat einer Erdölfraktion mit einem Molekulargewicht von 400 bis 450), löst das Emulgier mittel unter gutem Rühren in Toluol und gibt die wässrige Mi-The reaction vessel is given 1400 ecm of toluene and 5 g of ci.es selected Emulsifier (Eatrium sulfonate of a petroleum fraction with a molecular weight of 400 to 450), dissolves the emulsification medium while stirring well in toluene and gives the aqueous mixture
209836/1104209836/1104
- ίο -- ίο -
schung der Monomeren hinzu. Man spült heftig während 20 Minuten mit Stickstoff.addition of the monomers. Rinse vigorously for 20 minutes with nitrogen.
Anschließend gibt man 0,55 ml einer 10 %-igen Ammoniunpersulfatlösung und 1 ml einer 10 %-igen Natrium-meta-bisulfitlösung hinzu und erhitzt im Vakuum auf 65 "bis 700C. Es tritt eine exotherme Reaktion ein. Das Toluol siedet am Rückfluß und man hält die Temperatur während 45 Minuten auf 70 bis 72°C Nach diesem Temperaturabfall gibt man eine zweite Menge des Katalysators zu, um die Polymerisation zu beenden, wobei man wiederum während einer Stunde auf einer Temperatur von 700C hält.Subsequently, there was 0.55 ml of a 10% Ammoniunpersulfatlösung and 1 ml of a 10% sodium meta-bisulfite solution added and heated under vacuum to 65 "to 70 0 C. It enters an exothermic reaction. The toluene boils reflux and the temperature is maintained for 45 minutes at 70 to 72 ° C. After this temperature drop is to a second amount of the catalyst to terminate the polymerization, in which one turn holds for one hour at a temperature of 70 0 C.
Dann destilliert man etwa 220 g ILjO durch azeotrope Destillation in einen Abscheider ab. Im Verlaufe dieser Destillation wandeln sich die in dem Medium enthaltenen Gele in feste weiße Körnchen um. Nach Beendigung der Destillation des V/assers bringt man auf Atmosphärendruck und tremt das Produkt durch Abfiltrieren ab. Nach dem Trocknen und dem Verreiben erhält man ein Terpolymerisat, das 5 % Itaconsäure in Form des Natriumsalzes, 15 % Acrylsäure in Form des Natriumsalzes und 80 % Acrylamid enthält. Die Viskosität des Terpolymerisats in 1 %-iger Lösung in V/asser beträgt 3500/(Brookfield RV, Geschwindigkeit 1). CpsAbout 220 g of ILjO are then distilled off by azeotropic distillation in a separator. In the course of this distillation, the gels contained in the medium turn into solid white granules. After the distillation of the water has ended, the mixture is brought to atmospheric pressure and the product is filtered off by filtration. After drying and trituration, a terpolymer is obtained which contains 5 % itaconic acid in the form of the sodium salt, 15% acrylic acid in the form of the sodium salt and 80 % acrylamide. The viscosity of the terpolymer in 1 % strength solution in V / water is 3500 / (Brookfield RV, speed 1). Cps
Das erhaltene Produkt ist in der Tabelle als Polymerisat B bezeichnet. The product obtained is designated as polymer B in the table.
Man arbeitet in gleicher Weise wie in den oben beschriebenen Beispielen, wobei jedoch die Monomerenverhältnisse modifiziert wurden. In dieser Weise erhält man ein TerpolymeÄsat, das 8 % Itaconsäure, 22 % Acrylsäure und 70 % Acrylamid enthält.The procedure is the same as in the examples described above, except that the monomer ratios have been modified. In this way a terpolymer is obtained which contains 8% itaconic acid, 22 % acrylic acid and 70% acrylamide.
Das erhaltene Polymerisat ist in der folgenden Tabelle als Polymerisat C bezeichnet.The polymer obtained is shown in the table below as polymer C designated.
Man stellt ein Terpolymerisat mit 5 % Itaconsäure, 15 % Meth-A terpolymer with 5% itaconic acid, 15% meth-
209836/1 1OA209836/1 1OA
acrylsäure und 80 % Acrylamid her. Dieses Polymerisat ist in der folgenden Tabelle als Polymerisat D "bezeichnet.acrylic acid and 80 % acrylamide. This polymer is referred to as polymer D ″ in the table below.
Zur Bewertung der Ausflockungseigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Terpolymerisate verwendet man eine dafür geeignete Einrichtung ("HYDEOCURE"), die aus 5 Bechergläsern mit einem Fassungsvermögen "on 1 Liter besteht, die mit Rührern, die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit "betrieben werden können, versehen sind, die durch einen einzigen Motor betrieben werden. Das auszuflockende Medium wird unter Eühren mit einer Rührgebchwindigkeit von 150 UpM dispergiert. Man stellt Lösungen der ausflockenden Produkte mit einer Konzentration von 1 °/00 her und bringt wachsende Mengen dieser Lösungen in die Bechergläser ein. Man rührt während 30 Sekunden bei 150 UpM und vermindert dann die Geschwindigkeit auf 40 UpM. Man beobachtet dann die Dekantierungsgeschwindigkeit und die Klarheit der überstehenden Flüssigkeit, um die Menge zu bestimmen, die erforderlich ist, um das beste Ausflockungsergebnis zu ersielen.To evaluate the flocculation properties of the terpolymers produced according to the invention, a suitable device ("HYDEOCURE") is used, which consists of 5 beakers with a capacity of "1 liter, which are provided with stirrers which can be operated at different speeds" operated by a single motor. The medium to be flocculated is dispersed with stirring at a stirring speed of 150 rpm. Solutions of the flocculating products are prepared with a concentration of 1 ° / 00 and increasing amounts of these solutions are added to the beakers. The mixture is stirred for 30 seconds at 150 rpm and then the speed is reduced to 40 rpm. The rate of decantation and the clarity of the supernatant are then observed to determine the amount required to obtain the best flocculation result.
Das erste untersuchte Medium ist eine Suspension von 200 ppm Kaolin in Wasser. Die in den obigen Beispielen beschriebenen Terpolymerisate werden mit einem handelsüblichen Natriumacrylat/Acrylamid-Mischpolymerisat (Ea-Acrylat/Acrylamid-Verhältnis etwa 5O/5O) verglichen.The first medium examined is a suspension of 200 ppm kaolin in water. Those described in the examples above Terpolymers are made with a commercially available sodium acrylate / acrylamide copolymer (Ea-acrylate / acrylamide ratio about 5O / 5O) compared.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst: The results obtained are summarized in the following table:
209836/1209836/1
: handelsübliches : Polymerisat: commercial: polymer
Aussehen :Appearance :
d.Flocken: schwerd. flakes: heavy
: schwer : schwer : schwer : : u.dicht: u.dicht: u.dicht:: heavy: heavy: heavy:: and tight: and tight: and tight:
mittelmiddle
Dekantie-: rungsge- 25 Sek. schwindigkeit . :Decanting: speed of 25 seconds . :
3OSek. 35 Sek. 35 Sek.3OSec. 35 sec. 35 sec.
50 Sek.50 sec.
Klarheit : gut "bis : ausgezeichnet :Clarity: good "to: excellent:
: :leicht trüb, susgut gut pendierte Flok- : :ken:: slightly cloudy, well suspended flok- :: ken
optimale : 5 ppm. : 7 ppm : 7 ppm s 10 ppm : 10 ppm Menge: : : : : :optimal: 5 ppm. : 7 ppm: 7 ppm s 10 ppm: 10 ppm Lot: : : : : :
Das zweite untersuchte Medium ist eine Dispersion von 500 ppm Titanoxyd. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Ta belle zusammengefasst:The second medium examined is a dispersion of 500 ppm titanium oxide. The results obtained are shown in the following Ta Belle summarized:
D · Polymerisat: commercially available
D · polymer
d.FlockenAppearance
d. flakes
u.dichtheavy
and tight
schwer zeichnetfull u.: ex-
difficult to draw
digkeitSpeed
age
• I4-0 sec .; 40 sec. !
• I
•45 sec; 1 minute
•
Klarheit : ausgezeichnet Clarity: excellent
gut : ausge- :gut bis :
:zeichnet:ausge- :
zeichnetgood: good: good until:
: distinguished: excellent:
draws
mittelmiddle
optimale : 5 ppm Menge :optimal: 5 ppm amount:
: 10 ppm : 8 ppm :: 10 ppm: 8 ppm:
10 ppm10 ppm
Das dritte untex-suchte Medium ist eine Dispersion von 200 ppm Kreide (craie de Champagne). Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben:The third untex-searched medium is a dispersion of 200 ppm Chalk (craie de champagne). The results obtained are given in the following table:
209836/1104209836/1104
A• ·
A.
Polymerisatcommercially available
Polymer
d.FlockenAppearance
d. flakes
:zeichnet:: out-:
: draws:
zeichnet:out-:
draws:
zeichnet:out-:
draws:
zeichnet:out-:
draws:
digkeitSpeed
age
: blicklich:: eye-:
: visible:
••
•15 sec.:
•
:zeichnet:: out-:
: draws:
zeichnet :out-:
draws:
ausgez. :good and :
excellent :
•
•Well :
•
•
Mengeoptimal
lot
• ·
• «: 10 ppm:
• ·
• «
•
•15 ppm ί
•
•
•
•10 ppm:
•
•
•
•15 ppm:
•
•
Von den anderen untersuchten Medien, bei denen die erfindungsgemäßen
Terpolymerisate mit Erfolg verwendet wurden, sind Dispersionen von Eisenoxyderzen, Dispersionen von Kupfererzen, von
Uranerzen, rote Tone, die von der Behandlung von Bauxit herstammen,
Industrieabwasser, Abwässer, Kohledispersionen, Itzlösungen
und Bleichwässer der Papierindustrie zu nennen.Of the other media investigated, in which the terpolymers according to the invention have been used with success, are dispersions of iron oxide ores, dispersions of copper ores of
These include uranium ores, red clays derived from the treatment of bauxite, industrial wastewater, sewage, coal dispersions, itz solutions and bleaching water from the paper industry.
209836/1 104209836/1 104
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7106571A FR2125813A5 (en) | 1971-02-18 | 1971-02-18 | Water-soluble terpolymer flocculant - of itaconic acid/acrylamide/acrylic or maleic acid or allyl alcohol type |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2207795A1 true DE2207795A1 (en) | 1972-08-31 |
Family
ID=9072507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722207795 Withdrawn DE2207795A1 (en) | 1971-02-18 | 1972-02-18 | Water soluble polymeric compositions and processes for their preparation |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS515679B1 (en) |
DE (1) | DE2207795A1 (en) |
FR (1) | FR2125813A5 (en) |
-
1971
- 1971-02-18 FR FR7106571A patent/FR2125813A5/en not_active Expired
-
1972
- 1972-02-18 DE DE19722207795 patent/DE2207795A1/en not_active Withdrawn
- 1972-02-18 JP JP1653172A patent/JPS515679B1/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2125813A5 (en) | 1972-09-29 |
JPS515679B1 (en) | 1976-02-21 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |