DE3039573A1

DE3039573A1 - Pulverfoermige polyacrylamidpraeparationen, die sich leicht in wasser aufloesen

Info

Publication number: DE3039573A1
Application number: DE19803039573
Authority: DE
Inventors: Diethelm Dipl.-Chem. Dr.rer.nat. 7450 Hechingen Bitzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-20
Filing date: 1980-10-20
Publication date: 1982-05-19

Description

Pulverförmige Polyacrylamidpräparationen, die sich leicht in
Wasser auflösen.
Die Erfindung betrifft pulverförmige Polyacrylamidpräparationen, die sich ohne Zusammenklumpen in Wasser lösen und die Verwendung organophiler anorganischer Geliermittel zum Behandeln von Polyacrylamiden.
Seit vielen Jahren werden Acrylamidpolymerisate als Schlichtemittel, Füllmittel, Binder, Retentionsmittel, Anstrichmittel und Dispergiermittel verwendet. Acrylamidpolymerisate mit hoher Grenzviskosität und hohem Molekulargewicht sind insbesondere als Ausflockungsmittel geeignet. Das Dispergieren der festen Acrylamidpolymerisate in Wasser ist durch deren Neigung zur Klumpenbildung und zur Bildung von Agglomeraten nach dem Berühren durch das Wasser sehr erschwert. Die Klumpen des festen Polymerisats entstehen unmittelbar nach dem Einbringen in das Wasser durch Einkapselung ungelöster Feststoffe in einem äußeren Uberzug des wassernassen Polymeren, wobei das Eindringen weiteren Wassers in das Agglomerat verzögert wird.Obgleich diese Klumpen unter Umständen durch eine- kontinuierliche Durchbewegung aufgelöst werden -können, ist es oft nicht möglich, die Lösung über genügend lange Zeiträume zur vollständigen Auf lösung durchzubewegen. Das Auflösen bzw. das Dispergieren der festen Acrylamidpolymerisate ist ei großes Problem, und um diese Schwierigkeiten zu umgehen, wurden von großen Herstellerfirmen verschiedene Möglichkeiten untersucht.Es wurden spezielle Disperser zum besseren Benetzen der Polyacrylamidpulver entwickelt, z.B.
Gebrauchsmuster Nr. 1837 130. Auch wurden Verfahren entwickelt, wobei man eine Wasser-in-Ol-Emulsion herstellt, in der fein verteiltes Acrylamidpolymerisat nichtionischer oder kationischer Art dispergiert ist, und diese Dispersion dann in Wasser invertiert, das ein wasserlösliches, oberflächenaktives Mittel enthält, wodurch das Acrylamidpolymerisat in das Wasser als Lösung übergeht. Dieses -in der Praxis neuerdings verwendete Verfahren ist in der DT-OS 24 31 795, der DT-AS 21 54 081, der US-PS 36 24 019 und der US-PS 32 82 874 beschrieben.
Der Nachteil der Invertierung von flüssigen Wasser-in-Ol-Emulsionen, die dispergiertes Polyacrylamid enthalten, liegt darin, daß diese entsprechend der DT-AS 21 54 081 und der DT-OS 24 31 795 Poiyt:erisatkonzentrationen im bevorzugten Bereich von 10 bis 45 Gew.% aufweisen, d.h. daß beim Versenden von Polyacrylamidpolymerisaten über weite Entfernungen viel Ballast versandt, gehandhabt und gelagert werden muß. Beim langen Stehen oder beim Versenden dieser Wasser-in-Öl-Emulsionen bzw. Dispersionen können sich die Polymerisate bzw. die Emulsionen zudem abtrennen.
Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der bis heute in sehr großen Mengen in der Papierindustrie und zur Abwasserreinigung verwendeten Wasser-in-Ol-Emulsionen von Polyacrylamiden liegt darin, daß das Ab- und Grundwasser durch große Mengen (-zig Tonnen) an Lösungsmittel und Emulgatoren verunreinigt Wird, wobei bei solchen Verfahren mehr Lösungsmittel und Emulgatoren als Polyacrylamid zur Anwendung gelangen (DE-AS 25 37 586 und DE-AS 25 38 281).
In der DT-OS 2607 757 und der DT-OS 2612 101 ist die Verwendung von Oxy- oder Aminosäuren,deren Amide und deren Ester zur Herstellung von pulverförmigen, beim Auflösen in Wasser nicht klumpenbildenden Polyacrylamiden beschrieben, Es wurden Zusätze von 0,1 bis 30 Gew.%, bezogen auf Polyacrylamid, verwendet. Die so hergestellten Polyacrylamidpräparationen stauben nicht mehr und sind auch gegenüber reinen Polyacrylamiden, d.h-. ohne Zusatz versehenen Polyacrylamiden in Bezug auf die Klumpenbildung beim Lösen in Wasser wesentlich verbessert, doch sind diese Pulver, insbesondere bei sehr langem Lagern, den im Handel befindlichen Flüssigmarken beim Lösen in Wasser noch unterlegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, pulverförmige Acrylamidpolymerisate herzustellen, durch die beim Auflösen in Wasser möglichst wenig organische Lösungsmittel, insbesondere Emulgatoren in das zu klärende Abwasser und damit in das Grundwasser gelangt, das durch Emulgatoren nachhaltig verunreinigt werden kann.
Aufgabe der Erfidnung ist es somit, feste Polyacrylamidpräparationen herzustellen, die einen Polyacrylamidgehalt von mindestens 90 Gew.% , bezogen auf das pulverförmige Ausgangspolyacrylamid,aufweisen Gegenstand der Erfindung sind pulverförmige Polyacrylamidpräparationen, die nur wenig Lösungsmittel und Emulgatoren enthalten und die mindestens 85 - 90 Gew.% Polyacrylamid aufweisen. Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung eines Gemisches, in einer Menge von 0,1 - 10 Gew.% von gelierten organischen Lösungsmitteln und Wasser-in-Öl-Emulgatoren, das als Geliermittel organophile Aluminium- und Magnesiumsilicate enthält, zum Behandeln von Polyacrylamid.
Erfindungsgemäß können pulverförmige Polyacrylamidpräparationen kationischer, anionischer oder nichtionogener Acrylamidpolymerisate oder Copolymerisate derselben hergestellt werden. Besonders bevorzugt sind kationische oder auch an ionische Polyacrylamide, die in Pulverform- schlecht in Wasser ldslich sind. Verwendbar sind beispielsweise Copolymerisate von Acrylamid mit kationischen Monomeren, wie beispielsweise Dimethylaminoaethylmethacrylat, bei denen die Acrylamidmenge etwa 70 bis 95 Gew.% des Polymerisats ausmacht. Das verwendete Dimethylaminoaethylmethacrylat; liegt in Form de3 Sulfatsalzes vor. Auch Copolymerisate von Acrylamid mit anderen Vinylmonomeren, wie Methylznethacrylsäure, Acrylnitril, Styrol, Acrylsäure, Maleinsäureanhydrid, sowie Polyvinylalkoholen, Alkyl- und Dialkylaminen und Polystyrolsulfonaten können erfindungsgemäß verwendet werden. Geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren sind beispielsweise auch Copolymerisate aus 93% Acrylamid und 7% Methacrylsäure. Auch liomopolymerisate von Acrylamid werden erfindungsgemaß mit einem Anteil von höchstens 10 Gew.% eines Gels eines organischen Losungsmittels, das 0,1 bis 70, insbesondere 0,1 bis 10 Gew.% eines organophilen Geliermittels enthält, behandelt. Die genannten Copolymerisate des Acrylamids enthalten im allgemeinen zumindest etwa 50 Gew.$ Acrylamid. Die pulverförmigen (handelsüblichen) Polyacrylamide, die erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial für die Behandlung mit den organischen Gelen verwendet werden1enthalten in der Regel noch Restanteile von Wasser.
Das Molekulargewicht der (Ausgangs)-Acrylamidpolymerisate reicht von etwa 100 000 bis etwa 20 Millionen, insbesondere werden Polymere mit Molekulargewichten von über etwa 1 Million zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyacrylamidpräparationen verwendet.
Erfindungsgemäß werden als Geliermittel organophile Aluminium-und Magnesiumsilicate, die beispielsweise durch Umsetzen eines Montmorillonits, Bentonits, Beidellits, Hektorits, Saponits oder Stevensits mit einer quartären Ammoniumverbindung (Dimethyldioctadecylammoniumchlorid) oder einem Amin erhalten werden, verwendet.
Organophile Tone, die erfindungsgemäß im Gemisch mit Waser-in-öl-Emulgatoren und organischen Lösungsmitteln zum Behandeln Von Polyacrylamiden verwendet werden, sind beispielsweise in der DE-OS 29 12 070 und der DE-AS 16 67 502 beschrieben und als Handelsprodukte bekannt (so z.B. Bentone 34, Bentone 27, Bentone 38 und Bentone SA-38 der NL Industries, Inc., New York oder Tixogel VZ und Tixogel VP der Süd-Chemie AG, München).
Die bei der-Herstellung der erfindungsgemäßen pulverförmigen Polyacrylamidpräparationen verwendeten Wasser-in-öl-Emulcjatoren sind bekannt und beispielsweise beschrieben in "Grenzflächenaktive Athylenoxid-Addukte" von Nikolaus Schönfeldt, Wissenschaftl.
Verlagsgesellschaft m.b.H., Stuttgart, 1976, Seite 209 - 218.
Insbesondere werden erfindungsgemäß Emulgatoren mit einer HLB-Zahl von 4 - 6 verwendet, wie beispielsweise Sorbitanmonooleat, Dicthylenglykolmonostearat, Sorbitanmonostearat, 2 Ato-Cetylalkohol, 9-Ato-Laurinsäure, 9 Ato-Dodecylphenol, 5-7 Äto-Nonylphenol, 4-6 Äto-p-tert. Octylphenol, Emulgator BL der Chem.Werke Huls, äthoxyliertes Triglycerid (Mulsifan RT 140 und Mulsifan RT 163 der Fa. Zschimmer u. Schwarz), 6 Ato bzw. 20 Ä.to-Sorbit-bienenwachs (Atlas G-1702 bzw. Atlas G-1726 der ICI America).
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen pulverförmigen Polyacrylamidnräparation werden über 1100C siedende geruchsarme und ungiftige Lösungsmittel verwendet, die mit Wasser nicht mischbar bis unbeschränkt mischbar sein können. wie beispielsweise dick- oder dünnflüssiges Paraffin (DAB 7) , Polyhydroxyverbindungen (Polyole), wie beispielsweise PoLyester aus Adipinsäure und »j- und/oder Triolen lineare oder teilverzzeigte Polypropylenätherglykole, IJolythioatherg@ykole (beispielsweise beschrieben in Ulmanns Encyclopädie -der techn. Chemie, Urban u. Schwarzenberg, München-Berlin, 1963, 14.Band, S.52 u. 53, 352 u. 353), Diäthylenglykolmonolaurat, Diäthylenglykoidi-laurat, -stearat-, -myristat, -palmitat, -propylat, -äthylat, -methylat, Cyclohexan, isoparaffinisches Lösungsmittel(Isopar der Humble Oil, USA) Bernsteinsäurediäthylester, Glycerin-tributyrat, -trilaurat, -triacetat, -tripropionat, -dicapronat, Stearinsäureamid, Stearylalkohol, Myricylakohol, Dodecylalkohol, Baumwollsaatöl, Olivenöl, Sonnenblumenöl, Tetrahydrofuran, sog. Neutralöle wie Propylenglykoldiester gesättigter Pflanzenfettsäuren der Kettenlänge C8-C10 (als "Propylene Glycol Dicaprylate, Dicaprate" bezeichnet) oder Triglyceride der fraktionierten Kokosnußfettsäuren C8-C10 (als "Caprylic/Capric Triglyceride" bezeichnet). Diese Neutralöle sind unter dem Namen "Miglyol-Neutralöle" von der Dynamit Nobel AG, Troisdorf im Handel.
Weitere, erfindungsgemäß zusammen mit organophilen Tonen und Wasserin-Öl-Emulgatoren verwendbare Lösungsmittel sind Alkyl-polyäthylenglykol-tert.butyläther, wie beispielsweise Methyltriäthylenglykol-tert.butyläther, n-Butyldiäthylenglykol-tert.butyläther, Hexadecan, Octadecan, Athylenglykolmonoäthyläther-acetat (1 -Acetoxy-2-äthoxy-äthan), 1-Acetoxy-2-butyloxy-äthan usw.
Erfindungsgemäß wird das kationische, anionische oder nichtionogene Polyacrylamidpulver in einer Menge von 0,1 - 10 Gew.%, vorzugsweise 0,5 - 5 Gew.E, bezogen auf Polyacrylamid, mit einem Gemisch aus organophilem Ton, organischem Lösungsmittel und einem Wasserbeispielsweise/ in-öl-Emulgator vermischt, wobei/das Gemisch des gelierten Lösungsmittels und des Emulgators 0,5 -120 Gew.%, vorzugsweise 5 -go Gew.%, trockenen organophilen Ton (beispielsweise Bentone 27 oder 34 der NL Industries, New York),bezogen auf Emulgator und Lösungsmittel enthaltelv. Das Lösungsmittel wird dabei beispielsweise mit 1 - 30 Gew.'S Emulgator, bezogen auf das Lösungsmittel vermischt.
Es ist überraschend, daß es mit einem geringen Zusatz von unter 10 Gew.% an Fremdstoffen gelingt, das Polyacrylamid, vorzugsweise kationlschcs polyacrylamid, ohne Zusammenklumpen in Wasser einzubringen. Auch das lästige Stauben der pulverförmigen Produkte beim Abfüllen oder Verarbeiten der pulverförmigen Polyacrylamide wird durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Präparation vermieden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung: Beispiel 1 100 g eines kationischen Polyacrylamids (=Sedipur CF 100 der BASF, Ludwigshafen) werden mit 2,8 g eines gelierten Paraffinöls (DAB 7) und eines Emulgators während 15 min. in der elektrischen Mühle gemahlen, wobei zu das gelierte Paraffinöl-Emulgator-Gemisch durch Mischen von 20 g Bentone 27 (NL Industries, New York) 15 g Paraffin dünnflüssig (DAB 7, NF XIV) 3,2 g Emulgator BL (Chem.Werke Hüls) oder 3,7 g 7-Ato Nonylphenol.
Dieses Gemisch wird mit Aceton oder einem anderen polaren Lösungsmittel (Äthanol oder Propylencarbonat) -zum Gelieren des organophilen Tones angerührt.
Beispiel 2 100 g eines anionischen Polyacrylamids werden während 24 Stunden in der Kugelmühle mit 3,7 g eines Gemisches aus: 12 g eines organophilen Montmorillonits (Bentone 27, Industries) 19 9 eines Triglycerids der fraktionierten Kokosnußölfettsäuren C8 - C10 (Miglyol 810 der Dynamit Nobel AC, Troisdorf) 2,8 g 5Äto-p-tert. Octylphenol Zum Gelieren des organophilen Tones wird das oben genannte Gemisch mit Ropylen-carbonat verrührt und angepastet.
Beispiel 3 100 y eines kationischen Polyacrylamids (Superfloc 435 der American Cyanamid) werden während 15 min in der elektrischen Mühlc mit 0,95 Gew.% eines gelierten Lösungsmittelgemisches gemahlen. Die gelierte Präparation besteht aus: 7 g Bentone SA-38 (der Fa.NL Industries, New York) 5 g Paraffin, dünn flüssig (DAB7) 7 g Glykolmonoäthyläther-acetat 1,9 g 9 Äto-Dodecylphenol

Claims

Pulverförmige Polyacrylamidpräparationen, die sich leicht in Wasser auflösen.

P a t e n t a n s p r ü c h e Pulverförmige Polyac rylamidpräparatlonen , enthaltend, bezogen auf das trockene Polyacrylamid, 0,1 - 10 Gew.% eines Gemisches eines organophilen Aluminium- und/oder Magnesiumsilicats, das organische(s) Lösungsmittel und Emulgator enthält, wobei das organische Lösungsmittel nicht unter 110°C siedet.
2. Pulverförmige Polyacrylamidpräparation na-ch Anspruch 1-, dadurch g e-k e n n z e i c h n e t, daß das Polyacrylamid 0,5 - 5 Gew.% eines Gemisches eines organophilen Tones vom Smektit-Typ, organisches Lösungsmittel und Wasser-in-öl-Emulgator enthält.
3. Pulverförmige Polyacrylamidpräparation nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das organophile Aluminium- und/oder Magnesiumsilicat ein Umsetzungsprodukt von Montmorillonit, Bentonit, Beidellit, llektorit, Saponit -oder Stevensit mit einer quartären Ammoniumverbindung oder einem Amin ist.
4. Pulverförmige Polyacrylamidpräparation nach Anspruch 1 - 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Wasser-in-öl-Emulgator mit einer HLB-Zahl von 4-6 verwendet wird.
5. Pulverförmige Polyacrylamidpräparation, dadurch g e k e n n--z e i c h n e t, daß als organisches Lösungsmittel ein Paraffinkohlenwasserstoff, der über 1104Csiedet, verwendet wird
6. Pulverförmige Polyacrylamidpräparation, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß kationisches, anionisches oder nichtionogenes Polyacrylamid verwendet wird.
7. Pulverförmige Polyacrylamidpräparation, dadurch g e k e n nz o i c h n e L, daß kationisches Polyacrylamid verwendet wird.
8 Pulverförmige .Poiyacrylamidpräparation, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß ein mit Wasser beschränkt oder unbeschränkt mischbares organisches Lösungsmittel, das über 11gt siedet, (nit)verwendet wird.
9. Pulverförmige Polyacrylamidpräparation, dadurch g e k e n nz e i c 1l n e t, daß ein Äthylenglykol-methyläther oder -äthyläther als Lösungsmittel verwendet wird.
10. Pulverförmige Polyacrylamide, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß als Lösungsmittel ein Glykolätheracetat verwendet wird.
11. Verwendung eines gelierten Gemisches von organischem Lösungsmittel und WasserinöT-Emulgator, das durch organophilen Ton geliert ist, zum Behandeln von Polyacrylamid, wobei das Polyacrylamid 0,1 - 10 Gew.% des gelierten Gemisches enthält.