DE3030344C2 - - Google Patents
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- Polymerisation Methods In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Acrylamidpolymeren mit hohem Molekulargewicht, die nur eine
geringe Menge an wasserlöslichen Bestandteilen enthalten,
die sich bei der Bildung des Polymeren, insbesondere bei der
Trocknung des Polymeren gebildet haben. Die Erfindung betrifft
insbesondere ein Verfahren zur Gewinnung eines getrockneten
Produktes des Polymeren mit hohem Molekulargewicht und guter
Auflösbarkeit in Wasser, indem man Acrylamid allein oder
ein Monomerengemisch aus Acrylamid und wenigstens einem Monomeren,
das damit copolymerisierbar ist, in einem wäßrigen
Medium polymerisiert und das entstandene wäßrige Polymer
dann trocknet, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist,
daß man ein spezielles Phenol, einen Trioether oder ein
Phosphit vor der Polymerisationsstufe
einsetzt.
Wasserlösliche Acrylamidpolymere werden auf vielen Gebieten
eingesetzt, z. B. als Papierverstärkungsmittel, als Verdickungsmittel
bei der Papierherstellung, als Mittel zum Wiedergewinnen
von Petroleum oder auch als Flockungsmittel. Insbesondere bei
der Verwendung als Verdicker bei der Papierherstellung und
auch als Flockungsmittel benötigt man Polymere
mit sehr hohen Molekulargewichten, wobei Polymere mit einem
Durchschnittsmolekulargewicht von 10⁷ oder darüber durchaus
geläufig sind.
Es sind eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von Acrylamidpolymeren
mit hohem Molekulargewicht bekannt, jedoch wird die
Polymerisation meistens in einem wäßrigen Medium mit einem
freiradikalischen Initiator vorgenommen. In diesem Fall enthält
das wäßrige Polymere im allgemeinen 60 bis
80% Wasser und liegt in Form einer wäßrigen Lösung als kautschukähnliche
Substanz vor, die im wesentlichen nicht fluid
ist oder es liegt als viskose Flüssigkeit vor, die aufgrund des
sehr hohen Molekulargewichtes des Polymeren nur schwer fließt.
Das wäßrige Polymer als solches ist infolgedessen schwer
zu handhaben, unökonomisch zu transportieren, und es
hat auch den Nachteil, daß die Auflösungsgeschwindigkeit des
Polymers in Wasser bei Verwendung des wäßrigen Polymers sehr
niedrig ist. Deshalb wird das wäßrige Polymer
im allgemeinen in ein trockenes Pulver überführt, indem man
das Wasser nach verschiedenen Verfahren entfernt, z. B. indem
man das Wasser durch Wärmetrocknen
mit heißer Luft entfernt. Dieses Verfahren
wird wegen seiner Einfachheit technisch angewendet und hat
hinsichtlich der Produktivität viele Vorteile. Beim Erhitzen
neigen jedoch Acrylamidpolymere zum Vernetzen, und wenn dies
zwischen Molekülen mit sehr hohem Molekulargewicht stattfindet,
dann nimmt die Auflösbarkeit des Polymeren in Wasser selbst
dann ab, wenn nur eine sehr geringe Menge an Vernetzungen gebildet
wird.
Ist die Verringerung der Auflösbarkeit gering, so kann man
diese dadurch kompensieren, daß man bei Verwendung des trockenen
Polymeren eine längere Auflösungszeit in Kauf nimmt. Ist die
Abnahme des Auflösungsvermögens aber groß, so quillt das Polymere
lediglich an, selbst wenn man es längere Zeit in Wasser rührt und
man erhält Lösungen mit vielen unlöslichen Teilchen. Verwendet
man eine solche Lösung zur Behandlung von Abwasser
als Flockungsmittel, so liegt nur eine geringe Flockungsfähigkeit
vor, und bei der Verwendung als Verdicker bei der
Papierherstellung bilden sich auf dem Vlies Fischaugen. Um
derartig hochmolekulargewichtige wäßrige Polymere zu trocknen
hat man deshalb auch schon ein Verfahren angewendet, indem man
das Trocknen unter vermindertem Druck durchgeführte oder indem
Luft mit verhältnismäßig niedriger Temperatur von 60°C oder weniger
darüber blies.
Es ist jedoch wünschenswert, daß das Polymere schnell bei einer
möglichst hohen Temperatur getrocknet wird, und zwar aus Gründen
der Produktivität und infolge dessen sind schon viele Mittel
vorgeschlagen worden, um das Unlöslichwerden beim Trocknen
zu vermeiden. Allgemein wird angenommen, daß unlösliche
Acrylamidpolymere sich aufgrund der Ausbildung von Imidbindungen
zwischen den Polymerketten bilden. Keiner der Vorschläge zum
Vermeiden des Unlöslichwerdens sieht vor, die Bildung von Imidbindungen
zu verhindern.
Aus der DE-OS 17 20 854 ist ein Verfahren zur Herstellung
makromolekularer wasserlöslicher Polymerisate bekannt, bei
dem man die Polymerisation in Gegenwart eines
Redox-Katalysatorsystems sowie einer freie Radikale
bildenden Azoverbindung als Initiator vornimmt und das
Redox-Katalysatorsystem in einer solchen Menge verwendet,
die für sich alleine zur vollständigen Polymerisation der
Monomeren nicht ausreichen würde. Als wasserlösliche
polymerisierbare Monomere werden dort besonders Acrylamide
genannt.
Weiterhin ist aus der DE-OS 26 53 444 bekannt, aus
wäßrigen, wasserlösliche Polymere, insbesondere Polymere
von Acrylamid enthaltenden Lösungen Wasser zu entfernen,
wobei man dem wäßrigen Polymergel beim Trocknen gewisse
Verbindungen zufügt, um eine Verschlechterung der
Polymereigenschaften zu vermeiden. Solche Verbindungen sind
mehrwertige Phenole, Benzochinone oder deren Derivate.
Diese Verbindungen sind starke Polymerisationsinhibitoren,
weshalb man sie vor der Polymerisation oder während der
Polymerisation dort nicht einsetzen könnte.
Aufgrund intensiver Untersuchungen über das Unlöslichwerden
des Polymeren beim Trocknen wurde nun gefunden, daß
Vernetzungen vorliegen, die von einem anderen Mechnismus
herstammen, und die man nur sehr schwer erklären kann, wenn
man lediglich die Bildung von Imidbindungen in Betracht
zieht. Nimmt man an, daß ein weiterer Mechanismus bei der
Vernetzung zwischen den Hauptketten aufgrund des
Radikalmechanismus vorliegt, so wird dies durch die Wirkung
einer Gruppe von Antioxidantien und synergistischen Mitteln
bestätigt, die man bisher noch nie bei Acrylamidpolymeren
angewendet hat. Es wurde nämlich festgestellt, daß durch
solche Mittel das Unlöslichwerden der Polymeren beim
Trocknen in erheblichem Maße verringert werden kann.
Die Erfindung ist im Patentanspruch gekennzeichnet.
Die Verbindungen I schließen beispielsweise ein:
2,6-Di-tert-butyl-4-carboxyphenol,
2,6-Di-tert-butyl-4-carboxymethylphenol,
2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol,
4-Octadecyloxycarbonylethyl-2,6-di-tert-butylphenol,
Tetrakis[3-(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl)propionyloxymethyl]met-han,
2,2′-Methylenbis(4-methyl-6-tert-butylphenol),
4,4′-Methylenbis(3,5-di-tert-butylphenol),
4,4′Butyliden-bis(5-methyl-2-tert-butylphenol),
Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat,
Pentaerythrityl-tetrakis[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionat],
4,4′Thiobis(2-tert-butyl-5-methylphenol),
2,2′Thiodiethyl-bis-[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)- propionat], und
Diethyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzylphosphonat.
2,6-Di-tert-butyl-4-carboxyphenol,
2,6-Di-tert-butyl-4-carboxymethylphenol,
2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol,
4-Octadecyloxycarbonylethyl-2,6-di-tert-butylphenol,
Tetrakis[3-(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl)propionyloxymethyl]met-han,
2,2′-Methylenbis(4-methyl-6-tert-butylphenol),
4,4′-Methylenbis(3,5-di-tert-butylphenol),
4,4′Butyliden-bis(5-methyl-2-tert-butylphenol),
Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat,
Pentaerythrityl-tetrakis[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionat],
4,4′Thiobis(2-tert-butyl-5-methylphenol),
2,2′Thiodiethyl-bis-[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)- propionat], und
Diethyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzylphosphonat.
Besonders bevorzugt werden
4,4′Thiobis(2-tert-butyl-5-methylphenol und
Octyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat.
4,4′Thiobis(2-tert-butyl-5-methylphenol und
Octyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat.
Die Verbindungen II schließen beispielsweise ein
Methylthioessigsäure, Phenylthioessigsäure,
3-Methylthiopropionsäure, 3-Ethylthiopropionsäure,
3-Phenylthiopropionsäure, Thiodiessigsäure,
3,3′-Thiodipropionsäure,
4,4′Thiodibuttersäure, 3-Carboxymethylthiopropionsäure,
3-Hydroxyethylthiopropionsäure und Salze dieser Säuren mit Alkali-, Erdalkalimetall oder Ammonium und auch die Amide dieser Säuren. Besonders bevorzugt werden 3,3′-Thiodipropionsäure, 3,3′-Thiodipropionamid, 3-Carboxymethylthiopropionamid und 3-Ethylthiopropionamid.
Methylthioessigsäure, Phenylthioessigsäure,
3-Methylthiopropionsäure, 3-Ethylthiopropionsäure,
3-Phenylthiopropionsäure, Thiodiessigsäure,
3,3′-Thiodipropionsäure,
4,4′Thiodibuttersäure, 3-Carboxymethylthiopropionsäure,
3-Hydroxyethylthiopropionsäure und Salze dieser Säuren mit Alkali-, Erdalkalimetall oder Ammonium und auch die Amide dieser Säuren. Besonders bevorzugt werden 3,3′-Thiodipropionsäure, 3,3′-Thiodipropionamid, 3-Carboxymethylthiopropionamid und 3-Ethylthiopropionamid.
Die Verbindungen III schließen beispielsweise ein Trimethylphosphit,
Triphenylphosphit, Diethylphosphit, Diphenylphosphit,
phosphorige Säure und deren Salze. Besonders bevorzugt werden
Diethylphosphit und Natriumphosphit.
Von den den vorerwähnten Verbindungen haben insbesondere die
Verbindungen I eine geringe Wasserlöslichkeit. Diese Verbindungen
können dennoch ihre Wirkung ausüben, wenn sie in einem
Lösungsmittel, in dem sie sich lösen und das mit Wasser mischbar
ist, aufgelöst werden, z. B. in Aceton, und wenn man die
erhaltene Lösung dann zu dem Polymerisationssystem oder dem
wäßrigen Polymer zugibt, oder man gibt die Verbindungen in
Form eines Pulvers zu dem Polymerisationssystem
zu. In diesem Fall kann man mit
der Verbindung ein oberflächenaktives Mittel verwenden. Es
ist jedoch nicht erforderlich, diese Verbindungen in molekularem
Zustand zu dispergieren.
Phenolverbindungen haben im allgemeinen eine inhibierende Wirkung
auf die Radikalpolymerisation. Wenn aber die Verbindungen
I in dem Polymerisationssystem anwesend ist, so zeigen
sie bei der Polymerisation keine inhibierende Wirkung bei
Verwendung eines Azoinitiators oder eines Redoxinitiators.
Acrylamidpolymere unterliegen häufig nach der Polymerisation
einer Hydrolyse, wobei ein Teil der Amidgruppen in Carboxylgruppen
überführt wird, und derartig hydrolysierte Polymere
werden auf vielen Gebieten verwendet. In diesem Falle haben
die Verbindungen I bis III die Wirkung, einen Abbau des Polymeren
während der Hydrolysestufe zu verhindern.
Den Verbindungen I bis III können bekannte Mittel, die das
Unlöslichwerden beim Trocknen verhindern, zugegeben werden,
z. B. Triethanolamin, Nitrilotrispropionsäure und deren Salze,
Nitrilotrispropionamid, Dimethylaminopropionitril, Dimethylaminoethanol,
Glycin, N,N-Dicarbamoylethylglycin, Alanin, N,N-
Dimethyl-β-alanin, N-Carbamoylethyldimethylamin, Thioharnstoff,
4,4′-Azobis-4-cyanovaleriansäure.
Man erhält die erfindungsgemäßen Acrylamidpolymeren durch Polymerisation
von Acrylamid allein oder durch Polymerisation eines
Monomerengemisches, das 50 oder mehr Mol-% Acrylamid und wenigstens
ein damit copolymerisierbares Monomeres enthält.
Mit Acrylamid copolymerisierbare Monomere sind beispielsweise
Methylacrylamid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Salze und Aminoalkylester
von Acryl- und Methacrylsäuren und quartäre Ammoniumsalze
der Aminoalkylester, Ethylensulfonsäure, Acrylamidoalkylsulfonsäure
und deren Salze, Acrylnitril, Styrol, Niedrigalkylester
von Acryl- und Methacrylsäure in solchen Mengen,
daß die Wasserlöslichkeit des gebildeten Polymeren nicht nachteilig
beeinflußt wird.
Die hier erfindungsgemäß verwendete Polymerisationsmethode
ist eine übliche, wäßrige Lösungspolymerisation unter Verwendung
von freiradikalischen Initiatoren, bei der man ein
Peroxid, wie ein Persulfat, Wasserstoffperoxid, ein Alkylperoxid
oder einen Redoxinitiator, hergestellt durch
Kombination eines Peroxids mit einem Reduktionsmittel, wie
einem tertiären Amin, Polyethylenpolyamin, einem Sulfit,
einem Ferro- oder Ferrisalz, und/oder
einem Azoinitiator, wie Azobisisobutyronitril, 2,2′-Azobis-
(2-amidinopropan)dihydrochlorid, 4,4′-Azobis(4-cyanovaleransäure)
zu einer 1 bis 70gew.-%igen, vorzugsweise
5 bis 30gew.-%igen wäßrigen Lösung von Acrylamid
oder eines der erwähnten Monomerengemische in einer Menge
von 0,0001 bis 0,02 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Monomeren
oder des Monomerengemisches, zugibt und die Polymerisation
dann bei einer Temperatur zwischen 0 und 100°C bewirkt.
Die Polymerisationswärme kann abgeleitet werden, oder man
kann die Temperatur im Polymerisationssystem ansteigen
lassen.
Man kann auch eine W/O-Suspensionspolymerisation
durchführen, bei der eine wäßrige Lösung des oder der
Monomeren in Form von Tröpfchen in einem Lösungsmittel, das
Wasser und das oder die Monomeren kaum löst, dispergiert, z. B.
einen aliphatischen Kohlenwasserstoff, vorausgesetzt, daß man
die erforderlichen Mengen an Verbindungen I bis III in der
Phase, die sich aus Wasser und dem oder den Monomeren zusammensetzt,
verteilt und diese dort auch verteilt bleiben.
Gibt man die Verbindungen I bis III dem Polymerisationssystem
vor der Polymerisation zu, so erzielt man in vielen Fällen
gute Ergebnisse. Man kann sie aber auch mit dem wäßrigen
Polymeren nach der Polymerisation auf einem Kneter oder Extruder
verkneten. Die Menge, in der die Verbindung zugegeben
wird, liegt zwischen 0,01 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise 0,01
bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Monomeren oder Polymeren.
Die Verbindung der Gruppe I bis III kann auch in Pulverform oder als Flüssigkeit
in Form einer Lösung oder Suspension in Wasser oder einem
organischen Medium zu dem Polymerisationssystem oder dem
entstandenen wäßrigen Polymeren zugegeben werden, worauf
man die erhaltene Mischung rührt.
Vor dem Trocknen des so erhaltenen wäßrigen Polymeren wird
das Polymer in eine geeignete Form gebracht, z. B. einen Film,
ein Band oder in Teilchenform, je nach der Fluidität des Polymeren,
und das geformte Produkt wird dann zum Trocknen einem
Wärmetrockner zugeführt. Als Wärmetrockner kann man alle
Vorrichtungen verwenden, bei denen gerührt wird,
kontinuierliche Trockner, absatzweise Trockner, solche, die
bei Atmosphärendruck arbeiten oder die bei Unterdruck
arbeiten. Die relative Temperatur der Trocknungsatmosphäre
lag bisher bei etwa 60°C. Man kann jedoch
Temperaturen von 80 bis 130°C anwenden. Es ist wünschenswert,
die Trocknungszeit auf einem Minimum zu halten und
dabei die Temperatur und den Wassergehalt des Polymeren zu
überwachen, weil das Polymer unlöslich wird, wenn man es zu
lange in einer Trocknungsatmosphäre nach Erreichen einer
Temperatur von mehr als 100°C hält.
In den Beispielen wurde die Löslichkeit
wie folgt bestimmt: 0,5 g des getrockneten Polymeren
wurden zu 500 ml Wasser gegeben, die Mischung bei
Raumtemperatur 4 Stunden gerührt, durch ein 80 Maschendrahtsieb
filtriert (0,177 mm Korngröße) und dann
der Rückstand auf dem Maschendraht mit Wasser gewaschen. Das
Gewicht des unlöslichen gequollenen Gels auf dem Maschendraht
wurde gemessen. Betrug dieses Gewicht 10% oder weniger,
so wurde das Polymer als in Wasser löslich angesehen.
Zu einer wäßrigen Monomerenlösung aus 20 Teilen Acrylamid und
80 Teilen ionenausgetauschtem Wasser wurde eine der in Tabelle 1
gezeigten Verbindungen in den dort angegebenen Mengen zugegeben,
der pH-Wert der erhaltenen Lösung auf 7 eingestellt,
und anschließend die Luft in dem Polymerisationssystem
durch Stickstoff verdrängt. Dann wurden 0,005 Teile Kaliumpersulfat
und 0,05 Teile Dimethylaminopropionitril bei 20°C zugegeben.
Das Gemisch wurde bei 20°C polymerisiert.
Das erhaltene wäßrige Polymer wurde zu kleinen Stücken mit
einem Durchmesser von 3 mm zerteilt und dann bei 90°C 10 Stunden
in einem Heißlufttrockner getrocknet, und anschließend
das getrocknete Polymere pulverisiert und mittels einer
Mühle zu Teilchen mit einem Durchmesser von 2 mm oder weniger
zerkleinert.
Die Brookfield-Viskosität einer 1%igen wäßrigen
Lösung dieser Teilchen (nachfolgend als 1% B-Typ-Viskosität
bezeichnet) wurde bestimmt und gleichzeitig die Auflösbarkeit
des Polymeren mit dem bloßen Auge untersucht.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Zu einer wäßrigen Monomerenlösung aus 20 Teilen Acrylamid und
80 Teilen ionenausgetauschtem Wasser wurden 0,05 Teile Nitrilotrispropionamid
zugegeben und der pH-Wert auf 7 eingestellt.
Anschließend wurde die Luft aus dem System durch Stickstoff
verdrängt. Dann wurden 0,005 Teile Kaliumpersulfat und 0,005
Teile Dimethylaminopropionitril bei 20°C zugegeben und die
Mischung polymerisiert.
Das erhaltene wäßrige Polymer wurde zu Stücken von etwa 3 mm
Durchmesser zerkleinert und aus den Stücken zwei Hälften
gebildet. Die eine Hälfte wurde 16 Stunden mit einem Heißlufttrockner
bei 60°C getrocknet und die andere 10 Stunden
bei 90°C.
Die erhaltenen getrockneten Polymeren wurden zu Teilchen einer
Größe von nicht mehr als 2 mm mittels einer Mühle zerkleinert
und in Wasser unter Erhalt einer 1%igen Lösung gelöst.
Das bei 60°C getrocknete Polymer ergab eine gleichmäßige Lösung
mit einer 1% B-Typ-Viskosität von 3620 mPa · s. Das bei 90°C getrocknete
Polymer quoll nur zu einem Gel an und ergab keine
gleichmäßige Lösung.
Zu einer wäßrigen Monomerenlösung aus 20 Teilen Acrylamid
und 80 Teilen ionenausgetauschtem Wasser wurden 0,05 Teile
3,3′-Dithiopropionsäure und 0,02 Teile Nitrilotrispropionamid
gegeben, der pH-Wert auf 7 eingestellt und anschließend
die Luft in dem System durch Stickstoff verdrängt. Dann
wurden 0,005 Teile 2,2′-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid
bei 25°C zugegeben und die Mischung polymerisiert. Das
Verfahren wurde dann wie bei den Beispielen 1 bis 19 weitergeführt.
Die 1% B-Typ-Viskosität des Polymeren betrug
3920 cps und das Polymer zeigt eine gute Auflösbarkeit.
Wurde keine 3,3′-Thiodipropionsäure zugegeben, so betrug
die 1% B-Typ-Viskosität 3900 mPa · s, aber das Polymere zeigte
eine schlechte Auflösbarkeit.
Zu einer wäßrigen Monomerenlösung aus 20 Teilen Acrylamid
und 80 Teilen ionenausgetauschtem Wasser wurden 0,03 Teile
3,3′-Thiodipropionsäure und 0,02 Teile Nitrilotrispropionamid
gegeben und der pH-Wert der Lösung auf 7 eingestellt. Anschließend
wurde die Luft in dem System durch Stickstoff verdrängt.
Dann wurden zu der Lösung 0,05 Teile 2,2′-Azobis(2-
amidinopropan)dihydrochlorid und 0,01 Teile 4,4′-Azobis(4-
cyanovaleransäure) bei 25°C gegeben und das Gemisch
polymerisiert.
Die erhaltene Mischung wurde in gleicher Weise wie in den
Beispielen 1 bis 19 weiterverarbeitet.
Die 1% B-Typ-Viskosität des erhaltenen Polymeren betrug 4030
mPa · s und das Polymer hatte eine gute Auflösbarkeit.
Wurde keine 3,3′-Thiodipropionsäure zugegeben, so betrug die
1% B-Typ-Viskosität 4100 mPa · s und die Auflösbarkeit war
schlecht.
Zu einer wäßrigen Monomerenlösung aus 16 Teilen Acrylamid,
4 Teilen 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure und 80 Teilen
ionenausgetauschtem Wasser wurden 0,03 Teile 3,3′-Thiodipropionsäure
gegeben, der pH-Wert der erhaltenen Lösung mit
Natriumhydroxid auf 7 eingestellt und anschließend
die Luft in dem System durch Stickstoff verdrängt. Zu der
Lösung wurden 0,004 Teile 2,2′-Azobis(2-amidinopropan)-
dihydrochlorid und 0,01 Teile 4,4′-Azobis-(4-cyanovaleransäure)
bei 25°C gegeben und das erhaltene Gemisch polymerisiert.
Das Polymer wurde dann weiterbehandelt wie in den
Beispielen 1 bis 19.
Das erhaltene Polymer zeigte eine 1% B-Typ-Viskosität von
7600 mPa · s und war gut in Wasser löslich.
Wurde 3,3′-Thiodipropionsäure nicht zugegeben, so betrug die
1% B-Typ-Viskosität 7650 mPa · s und die Auflösbarkeit war schlecht.
Aus den Beispielen und Vergleichsbeispielen geht hervor, daß
man getrocknete Acrylamidpolymere mit sehr hohem Molekulargewicht
und einer guten Auflösbarkiet erzielen kann, indem man
die vorerwähnten Verbindungen vor der Polymerisation zugibt.
Das 3-Ethylthiopropionamid, das in Beispiel 7 verwendet wurde,
das 3-Carboxymethylthiopropionamid, das in Beispiel 9 verwendet
wurde, und das in den Beispielen 13 und 14 verwendete Thiodipropionamid
kann in einfacher Weise hergestellt werden durch
Umsetzen von Acrylamid mit Ethylmercaptan, Thioglykolsäure
bzw. Natriumhydrosulfid, wobei wie vorher erwähnt, die
Zugabe dieser Verbindungen direkt zu dem Polymerisationssystem
nicht immer vorteilhaft ist. Wird z. B. 3-Carboxymethylthiopropionamid
durch eine äquimolare Menge von Thioglykolsäure
in Beispiel 9 ersetzt, so zeigte das erhaltene 1% B-Typ-Viskosität
von nur 3300 mPa · s, die somit wesentlich niedriger ist als bei
dem Polymer, das unter Verwendung von 3-Carboxymethylthiopropionamid
erhalten worden war. Dies ist wahrscheinlich aufgrund
einer Kettenübertragung durch nicht-umgesetzte -SH-Gruppen
zurückzuführen.
Beispiel 1 wurde nachgearbeitet, wobei jedoch 2,6-Di-tert-bu-
tyl-4-methylphenol ersetzt wurde durch Hydrochinon.
Auch nach 48 Stunden trat keine Polymerisation ein. Dagegen
war die Polymerisation gemäß Beispiel 1 nach 140 Minuten
beendet. Diese Polymerisationsgeschwindigkeit ist nahezu
die gleiche, wenn man 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol
nicht in dem Polymerisationssystem verwendet.
Ein Hydrogel wurde wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch
ohne Verwendung von 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol.
1 Gew.-%, bezogen auf das erhaltene Polymer, an Hydrochinon
wurde mit einem Kneter eingeknetet. Anschließend wurde das
Trocknen und Pulverisieren wie in Beispiel 1 vorgenommen.
Die Löslichkeit war gut. Das Polymer war jedoch stark
rosa-braun verfärbt und dadurch wertlos.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von getrockneten,
hochmolekulargewichtigen Acrylamidpolymeren, bei dem
man Acrylamid allein oder ein Monomerengemisch aus 50
Mol-% oder mehr Acrylamid und wenigstens einem damit
copolymerisierbaren Monomeren mit einem
Radikalinitiator in einem wäßrigen Medium
polymerisiert und das erhaltene wäßrige
Acrylamidpolymer trocknet,
dadurch gekennzeichnet, daß
man insgesamt 0,001 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht der Monomeren, wenigstens einer Verbindung aus
der Gruppe I, II oder III vor der Polymerisation
zusetzt,
wobei diese Gruppen folgende Bedeutung haben:
- I: eine nicht polymerisierbare Verbindung, die in ihrem Molekül wenigstens eine Gruppe der Formel worin R den Molekülrest, R₁ Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, enthält;
- II: eine Verbindung der allgemeinen Formel R₂-S-CnH2nX, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 8, R₂ eine Alkyl-, Aryl- oder -CnH2nX-Gruppe bedeutet, und worin X -OH, -COOH (oder ein Salz davon), -CN oder -CONH₂ bedeutet; und
- III: eine Verbindung der allgemeinen Formel worin R₃, R₄ und R₅ unabhängig voneinander H, Alkalimetalle oder Alkyl- oder Arylgruppen bedeuten.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die nicht-polymerisierbare
Verbindung I aus der Gruppe, bestehend aus
4,4′-Thiobis(2-tert-butyl-6-methylphenol) und
Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-
proprionat; daß die Verbindung II aus der Gruppe,
bestehend aus 3,3′-Thiodipropionsäure,
3,3′-Thiodipropionamid, 3-Carboxymethylthiopropionamid
und 3-Ethylthiopropionamid und daß die Verbindung III
aus Diethylphosphit und Natriumphosphit ausgewählt ist.
3. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das mit Acrylamid
copolymerisierbare Monomere ausgewählt ist aus
Methacrylamid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Salzen und
Aminoalkylestern von Acryl- und Methacrylsäure,
quartären Ammoniumsalzen von Aminoalkylestern,
Ethylensulfonsäure, Acrylamidalkylsulfonsäure und
deren Salzen und solchen Mengen an Acrylnitril,
Styrol, Niedrigalkylacrylaten und -methacrylaten, daß
die Wasserlöslichkeit des gebildeten Polymeren nicht
wesentlich verschlechtert wird.
4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Monomerkonzentration in der Polymerisationsstufe 1 bis
70 Gew.-% beträgt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge der
zugesetzten Verbindungen der Gruppe I, II oder III
0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
Monomeren, beträgt.
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