DE2532214A1 - Verfahren zur verbesserung der stabilitaet einer wasser-in-oel-emulsion eines feinteiligen kationisch modifizierten acrylamidpolymerisats - Google Patents
Verfahren zur verbesserung der stabilitaet einer wasser-in-oel-emulsion eines feinteiligen kationisch modifizierten acrylamidpolymerisatsInfo
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Description
1 BERLIN 33 8 MÜNCHEN
Pat.-Anw. Dipl.-Ing. PATFNTANWÄLTE Hans E Ru8chk·
Nalco Chemical Company, Oak Brook, 1"1IvIoLg, 7.St.A.
Verfahren zur Yei'besserung der Stabilität einer
öl-E^ulai.on vl.n^s feinteiligen kationisch modifizierten
Aorj/lamidpoljnierisafcs
Die Erfindung bezieht sich auf ein neueo -ml /erb^gj^rveg 72?-
fahren zur Herstellung und Stabilisierung wasserlöslicher
kationischer Acrylamidpol^raerisste durch Umsetzung eiaes Fonaldehydaddukts
mit ein-»? .-/asaer- i.:-t-iJl-Emul3ao:i. iio darin dispergiert
ein feinteiliges Aorylainidpolynierisat enthält, und
naohfolgeri-lß Behandlung rait siner sauer stoff haltigen h« logenfreien
anorgciiii-3-.hen Säure (oder den Alkalisalzen davon). Das
Formaldehydaddukt wird durch Umsetzung von Formaldehj^d mit einem
sekundären Amiü hergestellt. Weriii das Addukt aus Formaldehyd und
sekundärem Ami η -nit dem in der Emulsion enthaltenen Polymerisat
umgesetzt wird, ist das erhaltene Produkt eine V/esser-in-Ol-E'nulsion
'5lnes feinteiligen kationiachen Acrylamidpolynierisa
t3.
Dii1 US-Patentschrift 2 328 901 beschreibt die Umsetzung eines
sekundären Amins mit Formaldehyd und dann die Umsetzung des so
B09885/1
gebildeten Addukfcs mit einem wasserlöslichen Acrylamidpolyme-
Diese bekannten Verfahren sind mit ernsten Problemen verbunden.
Weil das Polyacrylamid in einer wässrigen Lösung vorliegt,
ist die Konzentration der nach diesen Verfahren erhaltenen Produkte
durch die Viskosität des Polymerisats beschränkt. Um diesen Faktor einer niedrigen Konzentration auszuschalten, ist man
auch dazu übergegangen, feste kstionisch modifizierte Acrylamidpolymerisate
herzustellen. Bei Verwendung eines festen Polymerisats mu3 der Endverbraucher jedoch äußerst lange Zeitspanne*:;,
/ate Löslichniachen dieser Produkte in Kauf nehmen.
Nach dem Verfahren der Erfindung wird das Formaldehydaddukt hergestellt
und dieses denn mit einer Wasser-in-öl-Emulsion umgesetzt,
die darin dispergiert ein feinteiliges Acrylamidpolymerisat
enthält, und wird dann eine halogenfreie sauerstoffhaltige
anorganische Säure zugegeben, um eine Stabilität zu erzielen. Das Verfahren der Erfindung stellt ein neues und verbessertes
Verfahren zur Herstellung stabiler kationischer Acrylamidpclymerisate
in einer kurzen Zeitspanne dar und führt zu einem Polymerisat mit verbesserten Eigenschaften in hohen Konzentrationen,
das in Sekunden in wässrige Lösungen umgewandelt werden kann. Bei der Erfindung brauchen keine Ausfällungs- oder
Trocknungsstufen angewandt zu werden. Außerdem ist kein«=! zeitraubende
Lösungsstufe erforderlich. Daher stellt die Erfindung ein wirtschaftlicheres Verfahren zur Herstellung kationisch
60988 B /niS
253221A
modifizierter Acrylamidpol^-jerisate -^ur Verfügung.
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur Verbesserung der Stabilität
einer Wasser-in-Öl-Emulsion eines feinteiligen kationisch
modifizierten Acrylamidpolymerisats vor, das man iit wesentlichen
durch die folgenden Verfahrensstufen herstellt, in denen man
A. eine wässrige Lösung von Formaldehyd und einem sekundären Amin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen mit einen Molverhältnis
von Formaldehyd zu sekundärem Amin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen von 10:1 bis 1:10 herstellt und
B. das in der Verfahrensstufe A hergestellte Fomaldehydaddukt
zu der besagten Wasser-in-Öl-Emulsion eines feinteiligen Acrylamidpolymerisats in einer Menge zugibt, die ausreicht,
eir. Molverhältnis von Formaldehydaddukt zu Acrylamidpolymerisat
von 10:0,1 bis 0,1:10 zu ergeben, und
C. das Formaldehydaddukt und die besagte Wasser-in-Öl-Emulsion
eines feinteiligen Acrylamidpolymerisats für eine Zeitdauer mischt, die ausreicht, eine stabile Wasser-in-Öl-Emulsion
eines feinteiligen kationisch modifizierten Acrylamidpoüymerisats
zu ergeben,
und man dann nach dem Verfahren der Erfindung zu dieser Wasserin-Öl-Emulsion
eines feinteiligen kationisch modifizierten Acrylamidpolymerisats eine halogenfreie sauerstoffhaltige anorganische
Säure oder Alkalisalze davon zugibt, so daß der pH-Wert der Wascer-in-öl-Emulsion zwischen 1 und 7 gestellt
wird, und zwar innerhalb einer Zeitspanne, die ausreicht, eine Wasser-in-Öl-EcPulsion eines kationisch modifizierten Acrylamid-
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Polymerisats mit erhöhter Stabilität zu bilden.
Die Erfindung schlägt außerdem eine stabile Wasser-in-öl-Emulsion
eines feinteiligen kationisch modifizierten Acryiamidpolymerisats vor, die
A. eine Wasser-in-öl-Emulsion eines feinteiligen Acrylamidpolymerisats,
die 10 bis 50 Ge\<.~% Acrylamidpolymerisat, 25
bis 75 Gew.-% Wasser, 5 bis 70 Gew.-% hydrophobe Flüssigkeit
und 0,1 bis 5 Gew.- % eines Wasser-in-öl-Emulgiermittels enthält
und ungesetzt worden ist mit
B. einer Menge einer wässrigen Lösung, die 0,1 bis 55 Gew.-%
eines aus Formaldehyd und einem sekundären Amin mit 2 bis 8
Kohlenstoffatomen hergestellten Addukts enthält, das durch Umsetzung einer wässrigen Formaldehydlösung mit einem sekundären
Amin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen in Molverhältnissen
von 1:10 bis 10:1 hergestellt worden ist, so daß des Molverhältnis von dem Fornaldehydaddukt zu dem Acrylamidpolymerisat
2:1 bis 1:2 beträgt, und
C. eine halogenfreie sauerstoffhaltige anorganische Säure enthält,
so daß der End-pH-Wert der stabilen Wasser-in-öl-Emulsion von feinteiligem Acrylamidpolymerisat 0 bis 7 ist.
Die nach der Erfindung geeigneten Wasser-in-Öl-Emulsionen von feinteiligem Acrylamidpolymerisat sind beständig, enthalten aber
dennoch gleichzeitig relativ große Polymerisatmengen. Die in der Emulsion dispergierten Polymerisate sind völlig beständig, wenn
die Teilchengröße des Polymerisats in dem Bereich von 2 MiIIi-
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25322H
mikron bis herauf zu etwa 5 Mikron liegt. Die bevorzugte Teilchengröße
liegt in dem Bereich von 5 Millimikron bis 6 Mikron.
Die stabile Wasser-in-öl-Emulsion enthält 1. eine wässrige Phase,
2. eine hydrophobe Flüssigkeit und 3· ein Wasser-in-öl-Emulsions-Emulgiermittel.
Die polymerisathaltxge Emulsion der Erfindung enthält eine wässrige
Phase, die 30 bis 95 Gew.-% der Emulsion ausmacht. Die wässrige Phase wird definiert als die Summe des Polymerisats
oder Copolymerisate und des in der Emulsion enthaltenen Wassers. Der bevorzugte Bereich macht 70 bis 90 Gew.-% der Emulsion aus.
Der am meisten bevorzugte Bereich entspricht 70 bis 80 Gew.-% der
Emulsion.
Die Polyinerisatkonzentration der Emulsion beträgt 10 bis 50 Gew.-
#. Ein bevorzugter Bereich entspricht 25 bis 40 Gew.-% der Emulsion.
Der am meisten bevorzugte Bereich liegt bei 25 bis 35
Gew.-# der Emulsion.
Für die Zwecke der Erfindung erfaßt der Ausdruck Acrylamidpolyinerisat
Acrylamidhomopolymerisate und -copolymerisate, die mindesteiiS
20 Qe\j.-/o und vorzugsweise 75 Gew.-% Acrylamid enthalten.
Zu der; Acrylamidpolr-merisHten, die sich am bequemsten b^i Durcnr'i.nrurg
der Erfindung verwenden lassen, gehören Pol.. Ti-Mr;/1 amid
und die wasserlöslichen Gopo ] y^erisate davon, die dur;-h Polymerisation
von Acrylamid mit KorjO-'eren, wie z.B. ü-;:r,y] säure,
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25322H
Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Acrylnitril und Dimethylaminomethylmethacrylat,
erhalten worden sind. Ein ebenfalls für
die Durchführung der Erfindung geeignetes Acrylamidpolymerisat
ist hydrolysiertes Polyacrylamid, bei dem 1 bis 50 % der ursprünglichen
öarboxamidgruppen zu Carboxylgruppen hydrolysiert worden sind. Die Molekulargewichte solcher Polymerisate und
Copolymerisate liegen über 500 000.
Das Molekulargewicht der oben beschriebenen Acrylamidpolymerisate kann innerhalb eines großen Bereichs, wie z.B. von 10 000 bis
25 Millionen, liegen. Das bevorzugte Acrylamidpolymerisat hat
ein Molekulargewicht über 1 Million.
Die organische Phase oder ölphase der Emulsion enthält eine
inerte hydrophobe Flüssigkeit. Die hydrophobe Flüssigkeit macht 5 bis 70 Gew.-% der Emulsion aus. Der bevorzugte Bereich liegt
bei 5 bis 50 Gew.-% der Emulsion. Der am meisten bevorzugte Bereich
liegt bei 20 bis 30 Gew.-% der Emulsion.
Die zur Herstellung dieser Emulsionen verwendeten öle können cus
einer großen Gruppe organischer Flüssigkeiten gewählt werden, zu der flüssige Kohlenwasserstoffe und substituierte flüssige
Kohlenwasserstoffe gehören. Eine bevorzugte Gruppe von organischen Flüssigkeiten besteht aus aliphatischen flüssigen Kohlenwasserstoffen,
wozu auch Gemische von aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen gehören, die 4- bis 8 Kohlenstoffatome
enthalten. Daher können solche organischen flüssigen
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Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Xylol, Toluol, Mineralöle, Kerosine,
Naphtha und in bestimmten Fällen Petroleum benutzt werden.
Ein besonders geeignetes öl aufgrund seiner physikalischen und
chemischen Eigenschaften ist das verzweigtkettige isoparaffinische
Lösungsmittel, das von Huirble Oil und Refiner;/ Ooapany
unter der Handelsbezeichnung "Isop=? M" verkauf; v/irl. Typische
Werte dieses im engen Bereich siedenden isopoe^f f?inisehen Lösungsmittels
sind in der nachfolgenden Tabelle I 'ingegeben.
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Charakteristische Eigenschaften Niedrigster Wert Höchster Wert Testmethode
Gewicht, API bei 60/600F
co Farbe, Saybolt
Anilinpunkt, C
_> Schwefel, ppm
Destillation, Anfangssiedepunkt Trockenpunkt
Flammpunkt, 0C
(Pensky-Martens, verschlossene Schale)
48,0 | 51,0 | ASTM D 287 |
50 | - | ASTM D 156 |
85 | - | ASTM D 611 |
- | 10 | ASTM D 1266 (nephelometriscb.es Verf.) |
204 | 210 257 |
|
71 | ASTM D 93 |
25322U
Irgendein herkömmliches öl-in-Wasser-Emulgiermitbel kann verwendet
werden, wie /,.B. Sorbitanmonostearat, Sorbitanmonooleat
und die sogenannten niedrigen IiLB-Msterialien, die alle in der
Literatur beschrieben und in de-ü "Atlas HLB Surfactant Selector" zusammengefaßt sind. Obwohl die genannteα Emulgiermittel zur
Herst* Llun^ gufcer .nfasser-in-Öl-Smulsioneri benutzt werden können,
kön:.s:i andere grenzflächenaktive Stoffe verwendet werden, sofern
sie zur Bildung solcher Emulsionen fähig sind. Das Wasser-in-Öl-EmulgiermitUaI
iat in Γ!β i^en vorhanden, die in dein Bereich von
0,1 bis 5*0 <le-:!,-% dee Emulsionen liegen. Der bevorzugte Bereich
ist Ί,Ο bis 3,0 Ge-*.-/0 der Emulsion. Der asi „eisten bevorzugte
Bereich ist i,'^ bis °,0 Gev.-vo der Emulsion. Es ist von Bedeutung,
daß das gewählte Emulgiermittel Mit dem Formaldehyd oder
dem Pocmaldehydsddukt nicht reagiert.
Die f:ir die Verwendung gemäß der Erfindung vorgesehenen Polymerisate
können in Emulsionsform hergestellt werden, wie i.i der
US-Patentschrift 3 284 393 beschrieben ist, auf die hie- Bezug
genommen wird. Der in dieser US-Patentschrift beschriebenen.
Pol.'.Tnerisatioistechnik wird im allgemeinen zur Herstellung der
gemäß der Erfindung verwendeten polymeren La ti ·. es gefolgt.
Bei Durchfinrung der Erfindung ist auch die Herstellung geeigneter
Wasser-in-Öl-Emulsionen von wasserlöslichen Polymerisaten
nach den in den US-Patentschriften 3 624 0^9 und 3 734 873 beschriebenen
Verfahren möglich. Auf diese US-Patentschriften wird hier ebenfalls Bezug genommen.
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- ίο -
Die bei Durchführung der Erfindung verwer±dote Wasser-in-öl-Emulsioa
zeigt die einzigartige Fähigkeit;, sich schnell unter Bildung
einer wässrigen Lösung su lösen. Die polymerissthaltige
Emulsion gibt das Polymerisat in Gegenwart eines grenzflächenaktiven
Stoffs in einer sehr kurzen Zeitspanne in -las Wasser ab.
Diese Inversionstechnik ist in den US-P':tentschri.ften ? 6?4 0^9
und 6 754 873 beschrieben.
Zur Herstellung eines kationischen Polymerisats ist es erforderlich,
ein FormeIdehyd-sekundäres Amin-Addukt zu bilden. Das Fo rm-'!lielyd-sekundäres
Amin-Addukt kann durch Umsetzung einer wässrigen Foriieldehydlosung mit dein sekundären Ami α hergestellt
werden. Dieso Umsetzung kann bei Umgebungstemperatur oder bei
erhöhten Temperaturen durchgeführt werden. Das Mo!verhältnis
von Formaldehyd zu sekundärem Amin kann innerhalb eines großen Bereichs variieren, doch liegt das bevorzugte Verhältnis innerhalb
des Bereichs von 10:1 bis 1:10. Das am meisten bevorzugte Verhältnis von Formaldehyd zu sekundärem Amin ist 2:1 bis 1:2.
Das Forinaldehydaddukt sollte in möglichst konzentrierter Form
hex'gestellt v/erden, um Verdlnnungseffekt? auf das Endprodukt cmf
ein Tiöglichst geringes Maß einzuschränken. Jedoch ist aufgrund
der Konzentrationen von im Handel erhältlichen wässrigen Lösungen von Formaldehyd und wässrigen Aminen die Konzentration begrenzt.
Vorzugsweise sollte die Konzentration dea Addukts zwischen 0,1 und 55 Gew.-% liegen. Die ·■■:■-■-·. nei.sten bevorzugte
Konzentration des Addukts beträgt 25 bis 55 Gew.-% in wässriger
Lö sung.
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Das zur Herstellung 4er Formaldehydaddukte gesna.l der Erfindung
bevorzugte sekundäre .ii.mi.ri ist Diniethylarniia. Andere sekundäre
Amine, vorzugsweise solche mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, zu denen Methyläthylamin, Morpholin, Diäthylamin, Piperidin, Diisopropylamin
und Dibutylamin gehören, können .jedoch ebenfalls verwendet
werden. Die eingesetzten Amine können aliphatische oder
cyclische, geradkettige oder ver-^veigtkettige sein.
!Jach Herstellung des Forma 1 dehydaddukts wird dieses zu der
Wasser-in-öl-Emulsion eines feinteiligen Acrylamidpolymerisats
gegeben. Das Molverhältnis des Formaldehydaddukts zu dem in der Wasser-in-öl-Emulsior: des feinteiligen Acrylamidpolymerisats enthaltenen
Acrylamidpolymerisat kann 10:0,1 bis 0,1:10 betragen und liegt vorzugsweise zwischen 0,3:1 bis 3,0:1. Das am meisten
bevorzugte Molverhältnis von dem FormaIdehydaddukt zu dem in der
Wasser-in-öl-Emulsion von feiateiligem Acrylamidpolymerisat enthaltenen
Acrylamidpolymerisat ist 1:2 bis 2:1.
Aufgrund des in dex* Forraaldehydadduktlösung enthaltenen Wassers
ist es häufig empfehlenswert, eine gewisse Menge von hydrophober
Flüsigkeit, wie z.B. "Isopar M", zusammen mit x^eiteren Wasserin-Öl-grenzflächenaktiven
Stoffen zuzugeben, um die Wasser-in-Öl-Emulsion
stabil und flüssig zu halten. Die zuzusetzende optimale Menge von weiterer hydrophober Flüssigkeit muß für die das
Aorylaicidnoiymerisat enthaltenen Wasser-in-Öl-Emulsion jeweils
bo st ίτΐϊη+'- "/erden; häufig sind jedoch 25 bis 75 Ge'.v.-% der wässrigen
Formldehydlösuhg zuzugeben. Das weitere Wasser-in-öl-Emul-
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giermittel wird aus Stabilitätsgründen zugegeben und wird ebenfalls
aufgrund der zu verwendenden Acrylamidpolymerisatemulsion
sowie des pH-Werts von dem betreffenden Ansatz und der Salzkonzentration bestimmt. Das weitere Emulgiermittel wird jedoch im
allgemeinen in einer Menge von 1 bis 25 % von der zugegebenen
Menge der weiteren hydrophoben Flüssigkeit zugegeben.
Die Umsetzung kann bei Umgebungstemperaturen durchgeführt werden. Das Reaktionsgemisch kann jedoch auch zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit
erwärmt werden. Die Umsetzung findet schnell statt und ist bei Umgebungstemperaturen innerhalb etwa 60 Minuten
beendet. Bei Verwendung eines Formaldehyd-sekundären Amin-Addukts
sollte die Reaktionstemperatur 76,7°C nicht übersteigen
und sollte die Mindesttemperatur nicht unter etwa -1°G liegen. Der bevorzugte Temperaturbereich bei dieser Umsetzung ist 21 bis
60°C.
Nachdem eine ausreichende Zeitspanne für die Umsetzung des Formaldehyds
verstrichen ist, wird eine stabile Wasser-in-Öl-Emulsion
eines feinteiligen kationisch modifizierten Acrylamidpolymerisats erhalten.
Es ist nun gefunden worden, daß diese, wie oben beschrieben, hergestellten
kationisch modifizierten Acrylamidpolymerisate durch Zugabe einer halogenfreien sauerstoffhaltigen anorganischen Säure
oder vor. Alkalisalzen davon zu der Vasser-in-öl-Emulsion einezs
feinteiligen kationisch modifizierten Acrylamidpolyraerisats, so
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daß der pH-Wert der Polymeri-satemulsion auf einen Bereich von
O bis 6 gebracht wird, noch veiter stabilisiert werden können.
Im Hinblick auf die Probleme, die hinsichtlich der Stabilität
der früher beschriebane.- .Polymerisate gegeben sind, einschließlich
einer Vernetzung von unumgesetzten Formaldehydgruppen und einer Umkehrung der Aldehyd-Amin-ReAktion, wurden Anstrengungen
unternommen, um einen geeigneten chemischen Zusatz zu finden, der mit der V/asser-in-Öl-Emulsion verträglich ist und gleichzeitig
aber mit vorhandenem unuragesetztem Formaldehyd, entweder an dem
Gerast des Polymerisats öler in Lösung, reagiert, um so das Formaldehyd
nichtreaktionsfähig zu machen und ein^ Vernetzung auszuschalten.
Weitere Anforderungen an Formaldehyd-"Reinigungsmittel"
("scavengers") beruhen auf der Vorstellung, daß das verwendete Reinigungsmittel vom «.-/irtschaftlichen Standpunkt aus für eine
industrielle Arbeitsweise geeignet sein muß und keine wesentliche Verdünnung des Polymerisatprodukts bewirkt.
In einer Versuchs'"ο Ige wurden zahlreiche Reinigungsmittel, d.h.
solche Verbindungen, die mit Formaldehyd reagieren und dadurch nichtreaktionsfähig machen, untersucht. Zwei Faktoren wurden bei
der Wahl von Reinigungsmitteln berücksichtigt, und zwar 1) die Stabilität der Wasser-in-Öl-Envulsion gegenüber dem Reinigungsmittel,
d.h. die Verträglichkeit mit dem Latex, und 2) der Einfluß, den das Reinigungsmittel auf das Polymerisat hat. In der
nachfolgenden Tabelle IΓ werden die erfolgreicheren ermittelten.
Reinigungsmittel zusammen mit dem untersuchten pH-Wert-Bereich
SO98Ö5/118 6
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und den Stabilitäfcstests, die nit den zwei angegebenen Variablen
<xbec 40 C durchgeführt worden sind, angegeben.
S098Ö5/ 1 186
Reinigungsmittel
untersuchter pH-Bereich Stabilität im Ofen bei 4O0G
Polymerisat
Äthyl englykol Resorcin NH,
DMA
"ιO
NaHSO
SO
6-9 10,5
8-11
während der Zugabe
invertiert
invertiert
4-7 1 -
8-13
Latex
schlecht
hohes pH,schlecht unter
niedriges pH,gut
hohes pH,schlecht niedriges pH,
gut gut schlecht
2 Wochen 4· Wochen unter 1 Woche
Ul I
CJTI CjO InJ
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Wie zu ersehen ist, wird di* Stabilität des Endprodukts durch
die Zugabe von Schwefeldioxid oder Natriumbisulfit zu der
Ve-sser-in-öl-Emulsion eines feinteiligen kationisch modifizierten
Acrylamidpolymerisats in sensationeller Weise erhöht. Der optimale Gehalt an Schwefeldioxid wurde ermittelt, und es wurde
festgestellt, daß die größte Stabilität des kationisch modifizierten Acrylamidpolymerisats erzielt wird, wenn 50 bis 85
Gew.-% Schwefeldioxid (bezogen auf das in der Wssser-in-öl-Emulsion
enthaltene Polymerisat) der Wasser-in-öl-Emulsion eines
feinteiligen kationisch modifizierten Acrylamidpolymerisats zugegeben
werden. Ein bevorzugter Bereich für die beste Stabilität ist 7'3 bis 85 % Schwefeldioxid, bezogen auf das in der Wasser-inöl-Emulsion
enthaltene kationisch modifizierte Polymerisat. Die Anwendung geringerer SQP-Mengen führt zu weniger stabilen kationisch
modifizierten Acrylamidpolymerisäten.
Obwohl Liatriunabisulfit oder andere Alkalisalze, wie z.B. KHSO^
oder K2S2O^ oder Na^S2O1-» verwendet werden können, ist die Fähigkeit,
diese Verbindungen in Wasser-in-Öl-Emulsionen einzuführen, durch deren Löslichkeit in Wasser und das Verdünnen durch das
Wasser des Polymerisatlatex beeinträchtigt. Zu anderen offensichtlich erfolgversprechenden Reinigungsmitteln gehören Phosphorsäure
und phosphorige Säure.
Bei der Zugabe der sauerstoffhaltigen halogenfreien anorganischen
Säure zu der Wasser-in-öl-Emulsion eines feinteiligen Acrylamidpolymerisats
ist es vorteilhaft, die Zugabe des Reinigungs-
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25322U
mittels bei Umgebungstemperaturen oder unter Umgebungstemperaturen
vorzunehmen, und zwar zum Teil wegen der lieu tra lisa tionsv:ärme,
die durch Neutralisation von in der Wasser-in-öl-Emulsion
vorhandenem überschüssigem Amin und der anorganischen Säure entsteht. Ein anderer Grund für die Zugabe der anorganischen Säure
bei niedrigen Temperature.ι ist, da3 die V/asser-in-öl-Emulsion
bei diesen Temperaturen weniger leicht geschockt zu v/erden scheint und iaher stabil bleibt. Der bevorzugte Temperaturbereich
für die Zugabe der halogenfreien sauer stoff haltigen anox·-
gonischen Säure ist 0 bis 500O. Der am meisten bevorzugte Bereich
dafür ist IO bis :Ό°0.
Die stabilen kationisch modifizierten Acrylamidpolynierisate, die
Gegenstand der Erfindung sind, sind aLs Sntwässerungshilfsmitte.l
bei der Behandlung von Abwasser, sls Papierretentionshilfsmittel
und als Mittel zum Brechen von Emulsionen geeignet.
Beispiel Λ
Zubereitung einer Emulsion sus Acrylamid
"Isopar M" 27,60 g
Sorbitanmonostearat 1,65 S
Wasser ' 40,20 g
Acrylamid %,5·'1 S
ll'itriumhydroxid 2,29 g
5098B5/ 1 1 36
•_V?'-Azobi3(isobutyronit3?il) 0,07 g
Das Sorbitanmonostearat wurde in dem "Isopar M" gelöst, und die
erhaltene Lösung wurde in ein 2-Liter-Glasreaktionsgefäß geschüttet,
das mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Einlaß zum Spülen "nit Stickstoff ausgestattet war. Die Monomerlöäung
wurde durch Lösen von Acrylamid in Wasser hergestellt. Der pH-Wert der Monomerlösung wurde mit Natriumhydroxid auf 8,5 eingestellt.
Die MoTioraerlösung wurde unter schnellem Rühren zu der
organischen Phase gegeben. Das Reaktionsgefäß vmrde 30 Minuten l'jng sospült, und dann vmrde das 2,2'-Azobis(isobutyronitril),
gelöst in Aceton, zu dem Gemisch gegeben. Die üJmulsion wurde
unter Rühren auf 60°C erwärmt. Die Umsetzung nahm 2 1/2 Stunden in Anspx'uch und war dann beendet. Das erhaltene Produkt war eine
stabile Emulsion.
Beispiel 2
Zubereitung einer Emulsion aus Acrylamid-Acrylsäure
Zubereitung einer Emulsion aus Acrylamid-Acrylsäure
"Isopar M" 28,10 g
Sorbit.Mmaonostearat 1,85 g
Wasser ' 40,00 g
Acrylamid 33,90 g
Acrylsäure 2,40 g
Natriumhydroxid 2,30 g
2,2*-Azobis(i3obutyronitril) 0,07 £
$09685/1186
25322U
Wie r.η lern 3eispiel 1 wurde das Sorbitanmonostearat in dem
"Isopar M" gelöst und wurde die ^haltene Lösung in ei-i °-Liter-Grlasreaktionsgefäß
geschüttet, das mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Einlaß zum Reinigen mit Stickstoff ausgestattet
war. Die Monomerlösung wurde durch Lösen des Acrylamide und der*
Acrylsäure in Wasser hergestellt. Der pH-Wert ler Monomerlösung
wurde mit Natriumhydroxid auf 8,5 eingestellt. Die MonomerIosung
wurde unter schnellem Rühren 7.vl der organischen Phase gegeben.
Das Reaktion3gefäß wurde 30 Minuten lang von Luft freigemacht,
und dann wurde das 2,2'-Azobis(isobutyronitril), gelöst in Aceton,
£u dem Gemisch gegeben. Die Emulsion wurde unter Rühren auf
600C erwärmt. Die Umsetzung nahm 2 1/2 Stunden in Anspruch und
war dann beendet. Das erhaltene Produkt war eine stabile Emulsion.
Zubereitung einer Emulsion aus Acrylamid-Methacrylsäure
"Isopar M" 27,60 g
Sorbitanmonostearat 1,65 g
Wasser 4-0,2Og
Acrylίήid 34-,5^ g
Methacrylsäure 2,31 g
Natriumhydroxid 2,29 g
2,2'-Azobis(isobutyronitri1) 0,07 g
Das Sorbitanmonostearat wurde in dem "Isopar M' gelöst, und die
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erhaltene Lösung vmrde in ein ^-Liter-Glasreaktionsgefäß geschüttet,
&8S mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Einlaß
zum Spülen mit Stickstoff ausgestattet war. Die Monomerlösung
wurde durch Lösen des Acrylamide und der Metacrylsäure in
Wasser hergestellt. Der pH-Wert der Monomerlösung wurde mit Natriumhydroxid
auf 8,5 eingestellt. Me Monomerlösung wurde unter
schnellem Rühren zu der organischen Phase gegeben. Das Reaktionsgefäß wurde 30 Minuten lang gespült, und ds.nn wurde das 2,2'-Azobis(isobutyronitril),
gelöst in Aceton, zu dem Gemisch gegeben. Die Emulsion wurde unter Rühren auf 60°0 erwärmt. Die Umsetzung
nahm 2 1/2 Stunden in Anspruch und war dann beendet. Das erhaltene Produkt war eine stabile Emulsion.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert:
In einen 500-ml-Kolben wurden 79»O g einer wässrigen 38%igen
Formaldehydlösung und dann 90,0 g einer wässrigen 60%igen Lösung von Dimethylamin eingetragen. Das Gemisch wurde für 10 Minuten
gerührt und bei Temperaturen unter 40°G gehalten.
Zu 210,7 g der Emulsion des Beispiels 1 wurden 64,0 g "Isopar M" und 7,7 6 Sorbitanmonooleat unter Rühren gegeben, und es v/urde
eine stabile Wasser-in-öl-Emulsion erhalten. 169>0 g des in dem
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Beispiel 4 hergestellten wässrigen Fo.rraaldehyd-Dimethylamin-Addukts
wurden dann zu dieser Emulsion unter Rühren bei Raumtemperatur gegeben. Der pH-Wert des Systems war aufgrund von in
der Formaldehydadduktlösung vorhandenem überschüssigem Arnim alkalisch.
Das Gemisch wurde dann für 1 Stunde unter Rühren bei
45 G erwärmt, und es wurde eine V/asser-in-öl-Emulsion eines feinteiligen
kationisch modifizierten Acrylamidpolymerisats erhalten.
Durch 100 g der W-- sser-in-öl-Emulsion eines f-ii-heiligen kationisch
modifizierten Acrylamidpolymerisats des Beispiels 5 wurden
unter Rühren dec Emulsion bei 100O 22,0 g gasförmiges Schwefeldioxid
innerhalb von ^5 Minuten bis zu einem pH-Wert von 2 geblasen.
Die erhaltene Wasser-in-Öl-Emulsion eine3 ^einteiligen
kationisch Tiodifizierten Acrylamidpolymerisats war mehrere Monate
bei Raumtemperatur stabil.
Bei3piöl 7
Die Verfahren der Beispiele 5 und β ;mrden wiederholt, und zwar
unter Verwendung der Latexemulsion des Beispiel 2 anstelle der
des Beispiels 1. Die erhaltene Emulsion war mehrere Monate beim Umgebungstemperatur stabil.
Dr.Ve/rm
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Claims (4)
1. Verfahren zur Verbesserung der Stabilität einer Wasser-in-öl-Emulsion
eines feinteiligen kationisch modifizierten Acrylamidpolymerisats, dadurch gekennzeichnet, daß man das besagte Polymerisat
im wesentlichen durch die folgenden Verfahrensstufen herstellt, in denen nan
A. eine wässrige Lösung von Formaldehyd und einem sekundären Amin
mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen mit einem Molverhältnis von
Formaldehyd zu sekundärem Amin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen
von 10:1 bis it10 herstellt und
B. das in der Verfahrensstufe A hergestellte Fornnldehydaddukt zu
der besagten Wssser-in-öl-Emulsion eines feinteiligen Acrylamidpolymerisats
in einer Menge zugibt, die ausreicht, ein Molverhältnis von Formaldehydaddukt zu Acrylsäurepolymerisat
von 10:0,1 bis 0,1:10 zu ergeben, und
C. das Formaldehydaddukt und die besagte Wasaer-in-öl-Emulsion
eines feinteiligen Acrylamidpolymerisats für eine Zeitdauer
mischt, die ausreicht, eine stabile Wasser-in-öl-Emulsion. eines
feinteiligen kationisch modifizierten Acrylsäurepolymerisat
s zu ergeben,
und man zu dieser Wasser-in-öl-Emulsion. eines feinteiligen kationisch
modifizierten Acrylamidpolymerisats eine halogenfreie sauer stoffhaltige anorganische Säure oder Alkalisalze davon zugibt,
so daß der pH-Wert der Wasser-in-öl-Emulsion zwischen" 1 und 7
eingestellt wird, und zwar innerhalb eia^r* Zeitspanne, die aus-
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reicht, eine Wasser-ii-öl-Emul sicm eiri°s kationisch modifizierten
Acrylamidpolyraerisats rait erhöhter Stabilität zu bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die
halogenfreie sauerstoffhaltige anorganische Säure oder d*.« Salze
davon au3 der Gruppe wählt, die aus schwefeliger Säure, ITaHSO-,,
KHSOx, Na0S0O,- oder K0S0O1- besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man die halogenfreie sauerstoffhaltige anorganische Säure in einer Menge von 75 bie 85 Gew.-%, bezogen auf das in der Wssser-in-Öl-Emulsion
enthaltene feinteilige kationisch modifizierte Acrylamidpolymerisat,
zugibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch geken ,/,ei'-hnet,
daß man die halogenfreie sauerstoffhaltige Säure oder die Alkalisalze
davon zu der Wasser-ia-öl-Emulsion bei eiaer Temperatur
von 0 bis 30°G zugibt.
5· Stabile Wasser-in-öl-Emulsion eines feinteiligen kationisch
modifizierten Acrylamidpolymerisats, dadurch gekennzeichnet, daß
A. eine Wasser-in-öl-Emulsion eines feinteiligen Acrylamidpolymerisats,
die 10 bis 50 Gew.-% Acrylamidpolymerisat, 25 bis 75
Gew.-% Wasser, 5 bic 70 Gew.-36 hydrophobe BTissigVvit und 0,1
bis 5 Gew.-% eines Wasser-in-öl-Emulgiermittels enthält und
umgesetzt worden ist mit
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B. einer Menge einer wässrigen Lösung die 0,1 bis 55 Gew.-% eines
aus Formaldehyd und einem sekundären Amin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen
hergestellten Addukts enthält, das durch Umsetzung eines wässrigen Formaldehydlösung mit einem sekundären Amin
mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen in Molverhältnissen von 1:10 bis 10:1 hergestellt worden ist, so daß das Molverhältnis von dem
Formaldehydaddukt zu dem Acrylaraidpolymerisat 2:"! bis 1i2 beträgt
, und
C. eine halogenfreie sauerstoffhaltige anorganische Säure enthält,
so daß der End-pH-Wert der stabilen Wasser-in-öl-Enulsion
von feinteiligem Acrylamidpolymerisat 0 bis 7 ist.
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