DE3040426A1

DE3040426A1 - Verfahren zur genauen einstellung der aufloesungsgeschwindigkeit hochmolekularer wasserloeslicher vinylpolymerer in wasser

Info

Publication number: DE3040426A1
Application number: DE19803040426
Authority: DE
Inventors: Alvin Joseph Western Springs Ill. Frisque; Kenneth George River Forest Ill. Phillips
Original assignee: Nalco Chemical Co
Current assignee: ChampionX LLC
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1980-10-27
Publication date: 1981-05-14
Also published as: NL8005659A; FR2468624B1; GB2062650B; IT1145384B; NZ194355A; BR8006262A; FI74293B; AU6025480A; US4252706A; FR2468624A1; SE449998B; FI803024A; CA1147487A; IT8049531A0; GB2062650A; JPS5667337A; SE8006507L; AU532341B2; ZA805786B; FI74293C

Description

Anm.: Nalco Chemical Company

Beschreibung

Verfahren zur genauen Einstellung der Auflösungsgeschwindigkeit hochmolekularer wasserlöslicher Vinylpolymerer in Wasser

Es ist bekannt, daß man wässrige Lösungen von Vinylpolymeren schnell herstellen kann durch Umkehrung einer Wasser-in-Öl-Emulsion (W/O-Emulsion) (U.S. Re. 28 474 und 28 576, DE-AS 21 54 081).

Die Umkehrung von W/O-Emulsionen, welche wasserlösliche Vinylpolymere enthalten, zur schnellen Herstellung verdünnter wässriger Lösungen dieser Polymeren wurde in den letzten Jahren großtechnisch in verschiedenster Weise durchgeführt. Die häufigst angewandte Methode bestand darin, eine W/0-Emulsionen enthaltend das wasserlösliche Vinylpolymere durch Emulsions-Polymerisation herzustellen (US-PS 3 284 393). Bei dieser Polymerisation ist es üblich,einen W/O-Emulgator zur Herstellung der polymerhaltigen Emulsionen anzuwenden. Nach beendeter Polymerisation wird der Emulsion ein verträgliches wasserlösliches Netzmittel zugesetzt. Diese, ein verträgliches wasserlösliches Netzmittel enthaltenden Emulsionen werden dann unter geringer Bewegung in Wasser eingebracht; es erfolgt die Umkehrung der Emulsion unter Bildung einer O/W-Emulsion und die schnelle Auflösung des Polymeren.

Dieses Verfahren der Eraulsionsumkehr für eine schnelle Auflösung wasserlöslicher Vinylpolymerer wird in erster Linie für die Auflösung von hochmolekularen Polymeren, d.h. mit Molekulargewichten über 1 Million angewandt. Dieses

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Verfahren gestattet eine wesentlich höhere Auflösungsgeschwindigkeit^ als man sie mit den entsprechenden trockenen Polymeren etwa gleicher Zusammensetzung und Molekulargewichts erreichen kann.

Während die Verwendung von W/O-Emulsionen wasserlöslicher Polymerer in Verbindung mit wasserlöslichen Netzmittel für schnelle Auflösung dieser Polymeren die bequeme Anwendung dieser Polymeren beträchtlich vergrößerte, ergaben sich doch einige Anomalien.

In bestimmten Fällen, wenn W/O-Emulsionen mit einem wasserlöslichen Netzmittel zusammengebracht werden - entweder in einer Form^in der es mit der Emulsion verträglich ist oder wenn man das Netzmittel dem Wasser zusetzt, in welchem die Emulsion konvertiert werden soll -_f treten manchmal Schwierigkeiten hinsichtlicher der Auflösungsgeschwindigkeit insofern auf, als die Auflösung sehr viel langer dauert als normalerweise angenommen werden konnte. Obwohl diese Situationen nicht oft auftreten, so konnte man diese Erscheinung doch beobachten und hat dafür bisher keine Erklärung. Um diese Erscheinungen zu vermeiden wurde versucht, die Stabilität der als Ausgangsmaterial angewandten Emulsionen herabzusetzen durch Anwendung von weniger oder einem anderen W/O-Emulgator oder durch Erhöhung des Anteilί an wasserlöslichem Netzmittel zur Umkehrung der Emulsion. Aber auch diese Modifikationen führten nicht immer zu einer schnellen Auflösung, wie sie sonst erreicht wird.

Zusammenfassend kann man also sagen, daß es gelingen kann nach der DE-AS 21 ^h 081 bzw. den entsprechenden amerikanischen Patentschriften, eine schnelle Auflösung von wasserlöslichen

' jedoch

Polymeren in Wasser zu erreichen;/Rann dieses Verfahren nur als empirisches bezeichnet werden. Es besteht keine exakte Basis für die Vbraussage der Auflösungsgeschwind igkei bei derartigen Systemen.

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In einigen großtechnischen Anwendungsgebieten wie der sekundären oder tertiären Erdölförderung, die auch als Wasserfluten oder Polymerfluten bezeichnet wird,oder in Anwendungsgebieten zur Herabsetzung der Reibung wäre es wünschenswert, die Auflösungsgeschwindigkeit wasserlöslicher Vinylpolymerer so einzustellen, daß sie allmählich in Lösung gehen. Bisher gibt es kein derartiges in der Praxis durchführbares System. Es wui Je zwar bereits versucht, durch chemische Modifikation der Polymeren deren Auflösbarkeit einzustellen, jedoch ist diese Möglichkeit aufwendig und auf großtechnischer Basis schwierig erfolgreich durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist somit die genaue Einstellung oder Einregelung der Auflösungsgeschwindigkeit eines wasserlöslichen Vinylpolymeren in Wasser, in_dem eine W/O-Emulsion enthaltend das wasserlösliche Vinylpolymere in Wasser umgekehrt wird, welches im Moment der Invertierung eine exakte Menge eines Emullgator-Systems enthält, welches einen HLB-Wert besitzt der vorbestimmt ist für eine spezifische Auflösungs geschwindigkeit des wasserlöslichen Vinylpolymeren und damit die Auflösung des Polymeren mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit möglich wird.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbaren W/O-Emulsionen wasserlöslicher Vinylpolymerer enthalten vier Grundkomponenten, die im folgenden in ihren Gewichtsmengen angegeben werden:

bevorzugbreiter ter ' spezieller Bereich Bereich Bereich

A. Vinylpolymer 5 - 60 % 20 - 40 % 25 - 35 %

B. Wasser 20 - 90 % 20 - 70 % 30 - 55 %

C. Hydrophobe Flüssigkeit 75- 5 % ^q _ 5 % 30-20 %

D. W/0-Emulgator 0,1 - 21 % 1 - 15 % 1,2-10 %

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Die W/O-Emulsion des wasserlöslichen Vinylpolymeren kann hinsichtlich der wässrigen Phase der Emulsion noch weiter charakterisiert werden. Die wässrige Phase ist im allgemeinen zu definieren als Summe des Polymeren oder Copolymeren in der Emulsion und der Wassermenge. Diese Terminologie wendet man zweckmäßigerweise auch bei der Beschreibung, der W/O-Emlsionen, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignen, an. In der Anwendung dieser Terminologie macht die wässrige Phase der W/O-Emulsionen nach der Erfindung im allgemeinen 25 bis 95 Gew.-^ der Emulsion, vorzugsweise 60 bis 90 %, insbesondere 65 bis 85 %.aus.

Die Emulsionen können auch charakterisiert werden durch das Verhältnis von Wasser zu Öl. Dieser Wert ist einfach das Verhältnis der Wassermenge in der Emulsion, gebrochen durch die Menge an hydrophober Flüssigkeit in der Emulsion. Eine W/O-Emulsion nach der Erfindung hat im allgemeinen ein Verhältnis W:0 von 0,25 bis 18, vorzugsweise 0,5 bis 14, insbesondere 1 bis 2,75.

In manchen Fällen ist es möglich, bei Beibehaltung der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Emulsion wesentliche Wassermengen aus dieser zu entfernen. Solche konzentrierten, im wesentlichen wasserfreien Emulsionen mit z.B.< 3 Gew.-% Wasser, lassen sich ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren anwenden.

Eine einfache Methode zur Entfernung des Wassers aus derartigen Emulsionen besteht darin, sie in Gegenwart eines azeotropen Mittels für Wasser wie Toluol auf eine solche Temperatur zu erwärmen, daß sich ein azeotropes Gemisch bildet, mit dessen Hilfe Wasser entfernt werdai kann. Diese Methode gestattet auch, daß die W/O-ßmuls.ion aufrecht bleibt, selbst wenn sie nur noch außerordentlich wenig Wasser enthält.

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Durch Emulsions-Polymerisation lassen sich die verschiedensten Homo- und Copolymeren herstellen. Einige der in großem Umfang großtechnisch hergestellten Polymeren sind die Homo- und Copolymeren von Acrylamid und Acrylsäure, d»h» Polyacrylamid bzw. dessen Mischpolymer mit einem anderen wasserlöslichen Vinylmonomeren, wobei diese Mischpolymeren 5 bis 95 Gew.-% Acrylamideinheiten enthalten. Auch bei den Pc2yacrylsäuren kann es sich un. Homopolymere oder Mischpolymere handeln, insbesondere deren wasserlösliche Salze wie Natriumacrylate. Die Mischpolymeren können 5 bis 95 Gew.-96 Acrylsäureeinheiten bzw. deren lösliche Salze enthalten. Der Begriff "Polyacrylamid" bzw. "Polyacrylsäure oder PoIyacrylat" umfaßt daher im folgenden derartige Homo- und Mis chpolyme re.

Außer der großen Gruppe an Polyacrylamiden und Polyacrylaten lassen sich auch andere Polymere in W/O-Emulsionen herstellen (US-PS 3 418 237, 3 259 570 und 3 171 805).

Für das erfindungsgemäße "Verfahren werden im allgemeinen w/O-Emulsionen wasserlöslicher Vinylpolymerer mit einem Molekulargewicht von zumindest 1 Million angewandt. Polymere mit niederen Molekulargewichten lösen sich normalerweise schnell, während Polymere mit höheren Molekulargewichten für die Auflösung lange Zeiten erforderlich machen. Die Erfindung ist daher auf die Auflösung von W/O-Emulsionen wasserlöslicher Vinylpolymerer mit Molekulargewichten von zumindest 1 Million gerichtet, und läßt sich vorteilhaft anwenden für die Einstellung der Auflösungsgeschwindigkeit von Polymeren mitMolekulargewichten bis hinauf zu 20 Millionen und auch darüber.

Als hydrophobe Flüssigkeiten oder Öle für die Herstellung der Emulsionen kommen die verschiedensten organischen Flüssigkeiten einschließlich Kohlenwasserstoffen und substituierten Kohlenwasserstoffen in Frage. Bevorzugt werden paraffinische Kohlenwasserstofföle. Beispiele dafür sind verzweigt-

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kettige Isoparaffinische Lösungsmittel (Handelsprodukt "Isopar M" US-PS 3 624 019)und paraffinische Lösungsmittel (Handelsprodukt "geruchfreie paraffinische Lösungsmittel"). In der Tabelle I wird ein solches Produkt durch seine Eigenschaften charakterisiert.

Tabelle I

0,78	- 0,806	ppm
+ 30	mindestens
hell	und klar
I 71°	C (160⁰F)
185°C	(365⁰F)
262°C	(5O5°F)
= 60⁰C (140⁰F)
S 15

Dichte bei 15°C
Farbe, Saybolt
visuelles Aussehen
Anilinpunkt nach ASTM D-611
Siedeanalyse nach ASTM D-86

Siedebeginn

Siedeende
Flammpunkt TCC
Schwefel (bestimmt in

MikroooULometer)

Obwohl Paraffinöle bei der Herstellung der W/0-Emulsionen nach der Erfindung bevorzugt werden, können auch andere organische Flüssigkeiten wie Mineralöle, Kerosin, Naphtha und in bestimmten Fällen auch Petroleum angewandt werden. Es eignen sich aber auch Lösungsmittel wie Benzol, Xylol, Toluol und andere mit Wasser nicht mischbare Kohlenwasserstoffe mit niederen Flammpunkten und einer gewissen Toxizität, die im allgemeinen jedoch wegen der damit verbundenen gewerbehygienischen Auflagen vermieden werden.

Im allgemeinen geschieht die Herstellung der V/O-Einulsionei. der Viny!polymeren nach dem bekannten Verfahren der Emulsions-Polymerisation (US-PS 3 284 393). Bei diesem Verfahren wird eine wässrige Lösung des Vinylmonoineren mit einem der obigen Kohlenwasserstofföle versetzt und dann ein entsprechender W/O-Emulgator zugesetzt und die

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Polymerisation unter Rühren in Gegenwart von freie Radikale bildenden Stoffen vorgenommen. Man erhält auf diese Weise ein W/O-Emulsion des wasserlöslichen Vinylpolymeren. Die Mengenanteile werden entsprechend obigen Angaben und der Verträglichkeit untereinander ausgewählt. Was den freie Radikale liefernden Katalysator anbelangt, so kann es sich dabei um öllösliche oder wasserlösliche Substanzen handeln, ' die im allgemeinen organische Firoxide, Azoverbindungen oder' Initiatoren auf der Basis eints Redoxsystems oder dergleichen sind. Die Polymerisation kann aber auch durch Bestrahlung mit UV-Licht oder Mikrowellen oder dergleichen in Gang gesetzt werden. Die Herstellung derartiger Emulsionen ist bekannt (US-PS 3 624 019, US. Re. 28 474, US-PS 3 734 983, U.S. Re. 28 576, US-PS 3 826 771). Auch kann man Luft für die Einstellung der Polymerisation anwenden (US-PS 3 767 629).

Aus der US-PS 3 996 180 ist die Herstellung von W/O-Emulsionen, wie sie für das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden können, bekannt. Nach diesem bekannten Verfahren wird zuerst eine Emulsion hergestellt, die feine Tröpfchen zwischen Öl, Wasser, Monomeren und W/O-Emulgator enthält durch Einwirkung hoher Scherkräfte, woraufhin die so erhaltene Emulsion mit Hilfe von freie Radikale bildenden Katalysatoren polymerisiert wird. Nach der US-PS 4 024 097 werden W/0-Emulsionen unter Verwendung eines bestimmten Systems an oberflächenaktiven Substanzen als W/O-Emulgator angewandt, wodurch die Herstellung von Latices mit besonders kleiner Teilchengröße der Polymeren und verbesserter Stabilität ermöglicht/; Aus der US-PS 3 915 ist die Stabilisierung von W/0-Emulsionen obiger Art von

verschiedenen öllöslichen Polymeren wie Polyisobuten bekannt. Auf diese Weise erhält man besonders stabile Emulsionen.

Schließlich ist auf die US-PS 3 99? 492 zu verweisen. Dort wird die Herstellung von W/0-Emulsionen obiger Art mit Hilfe von Emulgatoren mit HLB-Werten zwischen ' und 9 beschrieben.

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Beim Stand der Technik - wie oben abgehandelt - ist es üblich, die Emulsions-Polymerisation mit Hilfe eines" V/O-Emulgators durchzuführen. Die Emulsionen werden dann in Wasser umgekehrt für eine schnelle Auflösung des Polymeren, wobei die Emulsionsumkehr bei den meisten großtechnischen Anwendungen mit Hilfe eines wasserlöslichen Netzmittels stattfindet, welches entweder in die Emulsion vor der Anwendung eingebracht wird oder dem Wasser zugesetzt wird, in welches die W/O-Emulsion enthaltend das Polymere eingetragen wird. Das wasserlösliche Netzmittel führt zu einer Umkehr oder Inversion der Emulsion unter Bildung einer O/W-Emulsion. Das invertierende Netzmittel ist auch ein Emulgator.

ι/ u

Emulgatoren lassen sich klassifizieren nach dem Atlas HLB-Syi-tem (The Atlas HLB-System, 4. Auflage, Atlas Chemical Industries, Inc., Wilmington, Delawae, 1963). Im allgemeinen kann man sagen, daß öllösliche Emulgatoren zu W/O-Emulsionen führen, während wasserlösliche Emulgatoren O/W-Emulsionen zu bilden vermögen.

Als Faustregel kann man anführen, daß der HLB-Wert eines öllöslichen Emulgators zwischen 4 und 9 liegt, während der HLB-Wert eines wasserlöslichen Netzmittels oder Emulgators etwa 8 bis 40 beträgt. In gewissen Fällen kann ein einziges oberflächenaktives Mittel entweder eine W/O- oder eine O/W-Emulsion bilden. · . '

Wird eine W/O-Emulsion eines wasserlöslichen Vinylpolymeren in Wasser eingebracht, so wird man in dem Wasser ein Emulgatorsystem mit einem spezifischen HLB-Wert vorsehen. Dieses Emulgatorsystem kann atweder

1. ein W/O-Emulgator sein, der ursprünglich in der W/O-Emulston vorhanden war, oder

2. ein W/O-Emulgator zusammen mit einemO/W-Emulgator oder

-Netzmittel

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Im zweiten Fall war der Emulgator in der W/O-Emulsion des Polymeren vorhanden oder wurde dem Wasser vor dem Zusatz der Emulsion zugesetzt. Der HLB-Wert dieser Systeme 1st entweder

a) ein solcher eines W/O-Emulgators oder

b) ein solcher einer Kombination eines W/O-Emulgators mit einem O/W-Emuü^ator.

Die HLB-Werte dieser Emulgatorsysteme lassen sich durch Messungen feststellen oder auch bei vollständig nichtionogenen Systemen berechnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht nun auf der Feststellung, daß die Anwendung eines Emulgatorsysterns mit einem exakten HLB-Wert die Freisetzung des wasserlöslichen Vinylpolymeren in die Lösung mit einer genau vorbestimmten Geschwindigkeit ermöglicht. Durch Bestimmung der Auflösungsgeschwindigkeit des Polymeren aufgrund der Invertierung der W/O-Emulsion in Wasser bei verschiedenen HLB-Werten ist es möglich, die Geschwindigkeit der Polymerauflösung für einen beliebigen HLB-Wert festzulegen. Die Werte werden zweckmäßigerweise als Kurve in einem Diagramm eingetragen. Die genaue Einstellung des HLB-Werts des Eraulgatorsystems aufgrund eines solchen Diagramms ermöglicht die Einstellung der Auflösungsgeschwindigkeit des Polymeren in Wasser mit großer Exaktheit. Jeder Punkt in einer solchen Kurve ergibt eine ganz bestimmte Auflösungsgeschwindigkeit.

Für das erfindungsgemäße Verfahren und für die meisten großtechnischen Anwendungen ist es wünschenswert.als Emulgatorsystem ein Gemisch eines W/O-Emulgators zusammen mit einem O/W-Emulgator anzuwenden, welcher insbesondere eine wasserlösliche nicht-ionogene oberflächenaktive Substanz ist. Selbstverständlich wi*d man in manchen Fällen nur einen W/O-Emulgator anwenden. Dies ist jedoch keine bevorzugte AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen

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Verfahrens, da damit nur ein begrenzter Bereich von Auflösungsgeschwindigkeiten einstellbar wird. Die Auflösungsgeschwindigkeit des Polymeren ist eine Funktion des HLB-Werts des Endgatorsystems im Wasser, z.B. je höher der HLB-Wert ist, umso schneller erfolgt die Auflösung.

Ein Beispiel für einen HLB-Vert eines bevorzugten Emulgatorsystems läßt sich leicht bestimmen durch Berechnung der HLB-Werte von Emulgatorgemisehen entsprechend der oben zum "Atlas HLB-System" genannten Druckschrift Seite 3.

Die Menge des Emulgatorsystems muß innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Der W/O-Emulgator wird in einer Menge angewandt₍die ausreicht für die Emulgierung des Wassers in Öl, wobei die wässrige Phase das wasserlösliche Vinylpolymer dispergiert enthält.

In ähnlicher Weise muß die Menge an wasserlöslichem Netzmittel oder O/W-Emulgator ausreichen zur Inversion oder Umkehr der Emulsion und dazu beitragen, den angestrebten HLB-Wert des Systems zu erreichen.

Der wasserlösliche Emulgator ist bevorzugt nicht-ionogen. Während andere Wasseremulgatoren angewandt werden können— die ionisch sind, d.h. anionisch oder kationisch-müssen sie mit Vorsicht eingesetzt werden, da-ihre ionische Art zu gewissen Wechselwirkungen mit den Polymeren führen kann und die Ionenart erfordert, daß ihr HLB-Wert experimentell bestimmt wird. Die Ionenart bestimmter Emulgatoren kann auch den HLB-Wert des W/O-Emulgators beeinflussen (Milton J. Rosen, Surfactants and Interfacial Phenomena, John Wiley & Sons, 1978, Seite 234).

Für die speziellen für das erfindungsgemäße Verfahren anzuwendenden wasserlöslichen Emulgatoren siehe insbesondere U.S. Re. 28 474.

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Die Merkmale, die vorliegende Erfindung von U.S. Re. 28 und U.S. .Re. 28 576, DE-AS 21 54 081 unterscheide^ bestehen darin, daß für die rasche Auflösung nach diesen Patentschriften ein beliebiger Überschuß über die minimal für rasche Auflösung erforderliche Menge angewandt verd en muß. DJe lasohe Auflösung:nach diesen Patentschriftenvird auf der Basis von *ja oder nein* erreicht. Ein .· exakt eingestellte Auflösungszei die nach diesen Patentschriften im allgemeinen unter 2 min häufig sogar unter 30 s liegt, kann jedoch niemals erreicht werden mit sozusagen minimaler optimalen Menge an wasserlöslichem Netzmittel. Wird eine solche Minimalmenge angewandt, so erfolgte dies mehr zufällig als gezielt. Nach diesen Patentschriften war es also unmöglich,mit Exaktheit diese Fälle einzustellen wo es wünschenswert ist, die genaue Auflösungsgeschwindigkeit des Polymeren innerhalb einer Zeit von über 2 min einzuregeln.

Die· für das erfindungsgemäße Verfahren anwendbaren W/0-Emulsionen der feinen wasserlöslichen Polymeren enthalten relativ große Mengen an Polymer. Die in der Emulsion dispergierten Polymeren sind recht stabil, wenn ihre Größe zwischen 0,1 und etwa 25 /um liegt. Die bevorzugte Größe liegt im allgemeinen zwischen 0,2 und etwa 5 /um, insbesondere zwischen 0,2 und 2 /um.

wie

Die/oben'zusammengesetztenEmulsionen haben im allgemeinen eine Viskosität zwischen 50 und 6 000 cP (0,5 bis 60 g/cm*s). Die Viskosität dieser Emulsionen läßt sich weitgehend beeinflussen durch Erhöhen bzw. Verringern des Polymergehalts, Ölgehalts bzw. Wassergehalts.

Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele weiter erläutert.

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Beispiel 1

Einfluß des HLB-Werts auf die Geschwindigkeit der Inversion von Polynatriumacrvlat.fEs wurde ein Natriumpolyacrylat hergestellt mit einem System aus zwei Emulgatoren mit einem HLB-Wert von 8,35. Die ölphase enthielt 25,4 g Sorbitanmonooleat, HLB-Wert 4,3», 25,4 g Nonylphenol, umgesetzt mit 7 bis 8 mol Äthylenglykol, HLB-Wert 12,4 .und 508,8 g paraffinisches Lösungsmittel "Isopar".

Die Monomerphase enthielt 128,7 g Acrylsäure, 143 g 50 %-ige Natronlauge und 168,9 g Wasser.

Die ölphase wjrde auf 6O⁰C erwärmt und ergab eine trübe Lösung; dieser wurde die Monomerphase und 3,77 cnr Benzoylperoxid in Toluol zugesetzt und das Ganze mit einer Geschwindigkeit von 800 UpM gerührt. Es wurde Stickstoff zugeleitet mit einer Geschwindigkeit von 1 dra^/min und die Reaktion gestartet. Die Temperatur von 60⁰C wurde 5 h aufrechterhalten, wodurch man eine gut stabile Emulsion mit einer Grundviskosität von 14,2 erhielt. Diese Emulsion stellte die Basis für die Bestimmung aller Inversionsgeschwindigkeiten dar.

Um die Inversionsgeschwindigkeit bei einem HLB-Wert>8,35 zu erhalten, wurde eine bestimmte Menge an Polymer schnell in eine Lösung von Nonylphenol umgesetzt mit 9 bis 10 mol Äthylenoxid,HLB-Wert 13,4 mit einer Geschwindigkeit von 1 000 UpM eingerührt. Die Menge wurde im Hinblick auf den angestrebten Gesamt-HLB-Wert berechnet. Es wurde die Brookfield-Viskosität als Variable bis zu einem konstanten Wert abgelesen.. Die erhaltene Polymerlösung wurde mit Wasser verdünnt, um eine Kurve Brookfield-Viskosität gegen Feststoffgehalt zu erhalten, womit man dann die ursprünglich erhaltenen Viskositäten in " % Polymer in Lösung umrechnen kann. Bei einem HLB-Wert von 8,35 war die

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Originalemulsion direkt selbst-umkeTirenä in Wasser in ähnlicher Art wie bereits beschrieben.

Um nun die Auflösungsgeschwindigkeit bei niedereren Gesamt-HLB-Werten zu bestimmen, wurde Lösungsmittel in der berechneten nötigen Menge sorgfältig in die Emulsion eingemischt und wie oben die Phasenumkehr vorgenommen. Die Ergebnisse sind in den Diagrammen der Fi₀. 1 und 2 dargestellt. .

Beispiel 2

Einfluß der Emulgatormenge und des HLB-Werts für die Phasenumkehr

Es ist nichtnir notwendig,die Abhängigkeit der Auflösungsgeschwindigkeit vom HLB-Wert zu zeigen, sondern auch die Abhängigkeit von der Gesamtmenge an Emulgatoren.

Bei zwei Natriumpolyacrylaten wurden nun 150 bzw. 200 % des in Beispiel 1 angegebenen Anteils an Sorbitanmonooleat angewandt. Die Polymeren wurden nach den Anweisungen des Beispiels 1 hergestellt und die erhaltenen Grundviskositäten betrugen dann 8,46 bzw 7,99. *

Diese Produkte wurden invertiert - ähnlich wie oben beschrieben - mit einer größeren Menge an Emulgatoren mit hohem HLB-Wert, um einen höheren Gesamt-HLB-Wert zu erreichen. Die erste Emulsion, deren Emulgatorgehalt der 150 %-igen Menge entsprach, wurde mit Nonylphenol, umgesetzt mit 9 bis 10 mol Äthylenoxid, HLB-Wert 13,4^ und die andere Emulsion,die mit 200 % Emulgator hergestellt worden war, mit Nonylphenol,umgesetzt mit 7 bis 8 mol Äthylenoxid, HLB-Wert 12,4.invertiert. Die Ergebnisse sind in den Diagrammen der Fig. 3 und 4 dargestellt.

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Beispiel 5 -

Einfluß des Molekulargewichts der Polymeren und des HLB-Werts auf die AuflösegeschwindigkeitJEln Natriumpolyacrylat mit einer Grundviskosität von 20,6 wurde unter Verwendung der doppelten Emulgatormenge entsprechend Beispiel 2 hergestellt. Dieses Polymere diente als Basis zur Bestimmung des Einflusses des HLB-Werts und des Molekulargewichts auf die Auflösungsgeschwindigkeit. Die Ergebnisse sind in der Fig. 5 dargestellt.

Beispiel 4

Einfluß von ionogenen und nicht-ionogenen Netzmitteln.

Die Emulsion des Natriumpolyacrylats aus Beispiel 1 wurde herangezogen zur Bestimmung der Auflösungsgeschwindigkeiteu bei einem Gesamt-HLB-Wert von 11 unter Verwendung von

a) Natriumlaurylsulfat, HLB-Wert 40₍ bzw.

b) Nonylphenol, umgesetzt mit 7 bis 8 mol Äthylenoxid.

Die Ergebnisse sind in dem Diagramm der Fig. 6 dargestellt. Beispiel 5

Unter gleichen Versuchsbedingungen wurde eine Kurve aufgenommen, die die Beziehung des HLB-Werts zur Auflösegeschwindigkeit von Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht über 1 Million zeigt. Die Ergebnisse sind in dem Diagramm der Fig. 7 dargestellt.

Zu s amm enfa s sung

Aufgrund obiger Beispiele ergibt sich folgendes:

A) die Auflösungsgeschwindigkeit ist eine Funktion des HLB-Werts des Emulgatorsystems, d.h. bei niedererem

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Wert ist die Auflösungsgeschwindigkeit geringer;

B) die Auflösungsgeschwindigkeit wird von der Gesamtmenge an Emulgator beeinflußt. Bei einem konstanten HLB-Wert führt mehr Emulgator zu höheren Geschwindigkeiten}

C) die Auflösungsgeschwindigkeit eines hochmolekiüaren Polymeren ist unabhängig vom Molekulargewicht innerhalb weiter Grenzen;

D) Natriumlaurylsulfat als Ko^rponente mit höherem HLB-Wert innerhalb des Gesamt-HLB~Wertes des Systems führt zu unterschiedlichen Ergebnissen gegenüber denen, die man mit nicht-ionogenen oberflächenaktiven Stoffen erhält.

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Claims

Patentansprüche

1 J Verfahren zur genauen Einstellung der Auflösungsgeschwindigkeit eines -wasserlöslichen Vinylpolymeren in Wasser durch Umkehr einer V/O-Emulsion in eine O/W-Emulsion in Gegenwart eines wasserlöslichen Emulgators, dadurch gekennzeichnet , daß man ein Emulgatorsystem mit einem HLB-Wert verwendet, der im Hinblick auf die angestrebte spezielle Auflösungsgeschwindigkeit des Polymeren vorbestimmt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß man ein Emulgatorsystem verwendet, welches neben einem nicht-ionogenen wasserlöslichen Netzmittel einen öllöslichen Emulgator enthält, wie er ursprünglich in der" W/O-Emulsion enthalten war.
3. Anwendung des Verfahrens auf Emulsionen von Acrylamid-und Acrylsäurepolymere*!,

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