DE69110403T2

DE69110403T2 - Mit Sodiumformiat fluidisierte Polymersuspensionen.

Info

Publication number: DE69110403T2
Application number: DE69110403T
Authority: DE
Inventors: Charles Lee Burdick; Jackie N Pullig
Original assignee: Aqualon Co
Current assignee: Aqualon Co
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1991-10-18
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2011-10-19
Also published as: FI914817A0; CA2053656A1; EP0482533A2; DE69110403D1; FI106559B; JP3153581B2; FI914817L; EP0482533B1; ATE123788T1; CA2053656C; EP0482533A3; AU644906B2; ES2073090T3; AU8602091A; JPH04266945A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf wäßrige Suspensionen nichtionischer Polymere in einem Salzmedium. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die wäßrige Suspension nichtionischer Polymere in wäßrigem Natriumformiat.
Das US-Patent 4,883,536 "Suspension of Water Soluble Polymers in Aqueous Media Containing Dissolved Salts" und das US- Patent 4,883,537 "Aqueous Suspension of Carboxymethylcellulose", die beide im Namen von C. L. Burdick erteilt und auf die Aqualon Company übertragen wurden, lehren, daß Salze mit zweiwertigen oder dreiwertigen Anionen für die Suspension von Celluloseether-Derivaten nützlich sind. Diese und andere Literaturstellen im Stand der Technik gaben jedoch keinen Hinweis darauf, daß ein einzelnes Salz einer einbasischen Säure für fluidisierte Polymersuspensionen ähnlich nützlich sein würde. Somit verblieb es für die vorliegende Erfindung einen solchen Fortschritt im Stand der Technik zu erzielen.
US-A-2947 645 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung stabiler wäßriger Zusammensetzungen von alkalisch-löslichen Celluloseethern durch Lösen in 0,5 bis 4% wäßrigen alkalischen Lösungen und darauffolgende Neutralisation. US-A- 4 883 536 beschreibt Suspensionen wasserlöslicher Polymere in wäßrigen Medien, die ein Ammoniumsalz mit einem mehrwertigen Anion enthalten, worin das Gewichtsverhältnis des mehrwertigen Ammoniumsalzes zum Wasser in der Suspension mindestens 0,15 ist.
Es ist ein Ziel der Erfindung, fluidisierte Polymersuspensionen für Farb-, Papier-, Bergbau-, Bauwesen-, und Öl- und Gasförderungs-Verwendungszwecke für nichtionische Polymere in Wasser und Salz zur Verfügung zu stellen; dadurch gekennzeichnet, daß das Salz Natriumformiat ist, wobei die Suspension 28 Gewichts-% Natriumformiat oder mehr umfaßt. Natriumformiat ist ein Suspensionssalz für Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierten Celluloseether, hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose, hydrophob modfizierte Ethylhydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose und Derivate davon, oder Polyethylenoxid.
In einem bevorzugten Verfahren der Erfindung wird Xanthangummi vor der Zugabe von Natriumformiat in Wasser gelöst, dann wird mindestens ein nichtionisches Polymer ausgewählt aus der Gruppe von Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose oder abgeleiteten Ethern zu der wäßrigen Lösung von Xanthan/Natriumformiat hinzugegeben, um eine fluidisierte Suspension der Polymere zu bilden.
Insbesondere bevorzugt ist eine durch dieses Verfahren erhältliche Suspension, die Xanthangummi als ein Stabilisierungsmittel in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gewichts-% basierend auf dem Gesamtgewicht der fluidisierten Polymersuspension enthält.
In Anbetracht des Erfolges, der mit wäßrigen Polymersuspensionen in Carbonaten, Sulfaten und Phosphaten erreicht worden war, war die Entdeckung unerwartet, daß ein und nur ein Salz einer einbasischen Säure einen solchen Suspensionsvorteil bieten konnte. Weiterhin stellte sich heraus, daß ein bestimmtes Material, das heißt Natriumformiat, das man vorher für ein geringwertiges Nebenprodukt gehalten hatte, tatsächlich solche dramatischen Vorteile in einem zuvor unbekannten Anwendungsbereich bieten konnte. Natriumformiat war nicht nur leicht erhältlich, sondern das Verfahren der Herstellung fluidisierter Polymersuspensionen war weniger kritisch als man es zuvor mit Salzen mehrbasischer Säuren erlebt hatte.
Obwohl man erwarten könnte, daß andere Salze wie beispielsweise Kaliumformiat, Calciumformiat und Acetate und/oder Bicarbonate in derselben Art und Weise wirken wie Natriumformiat, so war dies nicht der Fall in tatsächlichen Vergleichstests für die Herstellung fluidisierter Suspensionen von 15 Teilen oder mehr Hydroxyethylcellulose in einer Gesamtsuspensionszusammensetzung von 100 Teilen. Salz Salz Menge Wasser Natrosol 250GR Ergebnis Natriumformiat Kaliumformiat Natriumacetat Calciumformiat Kaliumbicarbonat Natriumbicarbonat Fluidisierte Suspension Dickes Gel
Zusätzlich zu der Entdeckung des einzigartigen Verhaltens von Natriumformiat in Relation zu anderen Salzen einwertiger Anionen war es überraschend auch zu entdecken, daß nicht alle nichtionischen Polymere suspendiert werden konnten. Geeignete nichtionische Polymere für eine Natriumformiat-Suspension waren Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierter Celluloseether, hydrophob modifizierte Ethylhydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose und Polyethylenoxid (PEO). Vorzugsweise umfaßt die Suspension 15% oder mehr des Polymers. Weder anionische noch kationische Celluloseether wurden zufriedenstellend suspendiert und genauso wenig nichtionisches Guar Gum oder Polyacrylamid.
Es wurde beobachtet, daß die Fähigkeit von Natriumformiatlösungen in Wasser, ein wirksames Suspensionsmedium für wasserlösliches Polymer zu sein, davon abhing, daß eine bestimmte Konzentration des Natriumformiats im Wasser vorlag. Es stellte sich beispielsweise heraus, daß eine Natriumformiatkonzentration von mehr als 30% in Wasser erforderlich war, um eine fluidisierte Suspension von Hydroxyethylcellulose herzustellen, wie in der folgenden Tabelle gezeigt wird: Natriumformiat Wasser Ergebnis Dickes Gel Fluidisierte Suspension
Die folgende Tabelle zeigt eine erfindungsgemäße fluidisierte Muster-Polymersuspension, in der die Inhaltsstoffe nach der Reihenfolge ihrer Zugabe zu einem Mischbehälter aufgelistet sind. Inhaltsstoff Gewichtsanteilbereich Ideal Wasser Xanthangummi Natriumformiat Polymer
Obwohl es möglich ist das Polymer nur in Natriumformiat zu suspendieren, muß die Suspension regelmäßig aufgerührt werden, wenn kein Xanthangummi als ein Suspensionsstabilisator beigegeben ist. In dieser Hinsicht war es auch überraschend herauszufinden, daß Xanthangummi das zufriedenstellendste Mittel für diesen Zweck war. Versuche, andere Suspensionsmittel wie beispielsweise Carboxymethylcellulose (CMC), Guar Gum und Natriumalginat zu verwenden, waren nicht so erfolgreich. In dem Fall jedoch, in dem die Suspension innerhalb einer relativ kurzen Zeit nach der Herstellung verwendet werden soll, wäre es möglich das Xanthangummi wegzulassen und einfach eine Natriumformiat- Lösung herzustellen und das Polymer hinzuzumischen, um eine fluidisierte Suspension zu erhalten, die entweder in einem kontinuierlichen oder in einem diskontinuierlichen Verfahren eingesetzt werden könnte.
Die Erfindung ist industriell anwendbar bei Farbe, Baumaterialien, Papier, im Bergbau und bei der Öl- und Gasförderung. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Kombination von Natriumformiat und Xanthangummi als Suspensionsmittel für nichtionische Polymere wie zuvor erwähnt. Die folgenden Beispiele veranschaulichen die praktische Anwendung der Erfindung ohne einschränkend zu sein.

Beispiel 1

Zu 5485 g entionisiertem Wasser, das kräftig gerührt wurde, wurde eine Menge von 15 g Xanthangummi, erhältlich von Kelco Inc., hinzugegeben. Das Rühren wurde 30 Minuten lang fortgesetzt, bis man eine trübe, leicht zähflüssige Lösung erhielt. Dann gab man 3000 g Natriumformiat, erhältlich von Aqualon Company, hinzu und ließ es sich lösen. Schließlich wurden 1500 g Aqualon Natrosol 250GR Hydroxyethylcellulose über einen Zeitraum von 10-20 Minuten hinzugegeben, um eine fluidisierte Suspension zu bilden, die eine Brookfield- Viskosität von 3000 mPa.s bei 25ºC hatte. Nach einem Monat wies die fluidisierte Suspension bei einer erneuten Messung dieselbe Viskosität auf ohne jegliche Anzeichen von Absetzen.
Anteile dieser fluidisierten Suspension von Natriumformiat/Xanthan/HEC können erfolgreich eingesetzt werden für die Anwendungsbereiche Farbe, Papierüberzüge und Bauwesen, die mit fluidisierten Polymersuspensionen nach dem Stand der Technik in den US-Patenten 4,883,536 und 4,883,537 sowie in dem US-Patent Nr. 4,994,112 der Anmelderin beschrieben sind.

Beispiel 2

Fluidisierte Polymersuspensionen wurden wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß das Xanthangummi nicht hinzugegeben wurde und die getesteten nichtionischen Polymere schlossen Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, alle erhältlich von Aqualon, hydrophob modifizierte Ethylhydroxyethylcellulose, erhältlich von Berol Nobel als Bermocol EHM 100, hydrophob modifiziertes Polymer, erhältlich von Union Carbide Company als Cellosize HEC SPATTER GUARD 100, und Polyethylenoxid, erhältlich als Polyox 301 von Union Carbide, ein.
In allen Fällen war es möglich, fluidisierte Polymersuspensionen mit Brookfield-Viskositäten im Bereich von 1000 bis 10.000 mPa.s bei 25ºC herzustellen.
Merkliches Absetzen wurde nach Beendigung des Rührens in etwa 24 bis 72 Stunden beobachtet.

Beispiel 3

Die nichtionischen Polymere von Beispiel 2 wurden alle als fluidisierte Polymersuspensionen hergestellt, wobei von 0,10 bis 0,20 Gewichtsanteile Xanthangummi pro 100 Anteile Gesamtsuspension verwendet wurden wie nach dem allgemeinem Verfahren von Beispiel 1. Suspensionen, die mindestens einen Monat lang stabil waren, erhielt man in allen Fällen.

(Vergleichs-) Beispiel 4

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß Wasser- und Natriumformiatkonzentrationen variiert wurden in einem Versuch fluidisierte Polymersuspensionen mit nichtionischem Guar Gum, Polyacrylamid, Natriumcarboxymethylcellulose und kationischer Hydroxyethylcellulose herzustellen. In allen Tests erhielt man dicke Gele.

(Vergleichs-) Beispiel 5

Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß Natriumformiat durch ein Salz, von dem man glaubte, daß es ähnliche Eigenschaften habe, ersetzt wurde. Man erhielt nur dicke Gele bei in je nach Test variierenden Mengen und Art von Salz, Wasser und Polymer für die folgenden Salze: Calciumformiat, Kaliumformiat, Natriumacetat, Kaliumbicarbonat und Natriumbicarbonat.

Beispiel 6

Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die Wasser- und Natriumformiatverhältnisse wie in Tabelle 1 gezeigt variiert wurden. Tabelle 1 Natriumformiat Wasser Ergebnis Dickes Gel Fluidisierte Suspension
Tabelle 1 veranschaulicht die Herstellung einer fluidisierten Suspension in einer konzentrierten Natriumformiat-Lösung (30%), wohingegen eine 20% und eine 25% Lösung nur ein unbefriedigendes Gel produzierten.

Beispiel 7

Beispiel 6 wurde wiederholt, außer daß 28 g Natriumformiat zu 57 g Wasser und 15 g beigegebener HEC hinzugegeben wurden. Man erhielt eine fluidisierte Suspension.
Dieses Beispiel veranschaulicht, daß ein Minimum von 28 Gewichts-% Natriumformiatsalz erforderlich ist, um fluidisierte Polymersuspensionen erfindungsgemäß herzustellen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Verwendung einer Kombination von Natriumformiat mit Xanthangummi als einem Suspensionsmittel für nichtionische Polymere gelehrt. Die Suspensionsmittel können vorzugsweise für nichtionische Celluloseether verwendet werden, wobei Ether wie beispielsweise Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose und Derivate davon, und hydrophob modifizierte Ethylhydroxyethylcellulose besonders bevorzugt werden.

Claims

1. Fluidisierte Suspension eines nichtionischen Polymers in einer wäßrigen Salzlösung, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz Natriumformiat ist und die Suspension mindestens 28 Gewichts-% Natriumformiat umfaßt und das Polymer eines oder mehrere, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifiziertem Celluloseether, hydrophob modifizierter Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierter Ethylhydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose oder Polyethylenoxid ist.

2. Suspension nach Anspruch 1, worin Xanthangummi als Suspensionsmittel in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gewichts-% basierend auf dem Gesamtgewicht der fluidisierten Polymersuspension hinzugefügt wird.

3. Suspension nach Anspruch 1, worin das Polymer 15 Gewichts-% oder mehr umfaßt.

4. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen fluidisierten Suspension eines nichtionischen Polymers in Xanthangummi und Natriumformiat umfassend die Schritte:

(1) Herstellung einer Xanthangummilösung,

(2) Hinzufügen von 28 oder mehr Gewichts-% Natriumformiat, und

(3) Hinzufügen eines nichtionischen Polymers zur Herstellung einer fluidisierten Polymersuspension, die einen Monat oder länger stabil ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin in Schritt (2) 30 Gewichts-% Natriumformiat hinzugefügt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, worin das Polymer Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierter Celluloseether, hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierte Ethylhydroxyethylcellulose, Methylcellulose oder Methylhydroxypropylcellulose ist.

7. Durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6 erhältliche Suspension enthaltend Xanthangummi als Stabilisierungsmittel in einem Gehalt von 0,1 bis 0,5 Gewichts-% basierend auf dem Gesamtgewicht der fluidisierten Polymersuspension.

8. Verwendung einer Kombination von Natriumformiat und Xanthangummi als Suspensionsmittel für nichtionische Polymere, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifiziertem Celluloseether, hydrophob modifizierter Hydroxyethylcellulose, hydrophob modifizierter Ethylhydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose oder Polyethylenoxid.