FI92328B - Veteen dispergoituvia polymeerikoostumuksia - Google Patents

Description

, 92328

Veteen dispergoituvia polymeerikoostumuksia Tämä keksintö liittyy vesiliukoisiin polymeerikoostumuksiin ja menetelmään niiden dispergoitavuuden parantamiseksi veteen.

5 Vesiliukoisia, suurimolekyylipainoisia polymeerejä käytetään tavanomaisesti laimeiden vesiliuosten muodossa. Vaikka valmistettuja polymeerejä voidaan disper-goida veteen homogeenisten liuosten tuottamiseksi, täytyy pitää huolta, että saadaan polymeerin alkuperäinen dispersio veteen. Ellei varauduta asianmukaisesti, polymeeri todennäköisesti kasaantuu sen jälkeen kun se on kostutettu vedellä muodos-10 taen osittain hydratoidun kasaantuneen polymeerin, joka liukenee hitaasti. Lisäksi kasaantunut polymeeri pyrkii tukkimaan nesteen käsittelyvälineet. Vaikka kasaantuneen polymeerin täydellinen liuottaminen on mahdollista, sen saavuttaminen voi vaatia pitkiä ajanjaksoja tai erityisiä käsittelyjä geelien nopean liukenemisen edistämiseksi. Kasaantuneen polymeerin poistaminen liuoksista on myös vaihtoehto, 15 mutta se on polymeerin haaskaamista.

Siten menetelmä tällaisten polymeerien dispergoimiseksi nopeasti edustaa merkittävää edistystä alalla.

Siten tämän keksinnön kohde on tuotaa uusi polymeerikoostumus, joka dispergoituu helpommin veteen. Tämän keksinnön toinen kohde on tuottaa menetelmä vesiliukoi-20 sen, suurimolekyylipainoisen polymeerin dispergoitavuuden parantamiseksi veteen.

Tämän keksinnön muut kohteet ja näkökohdat tulevat selviksi tuonnempana, kun keksintöä kuvataan perusteellisemmin.

Tämän keksinnön mukaisesti on nyt keksitty, että vesiliukoisia, suurimolekyylipainoisia polymeerejä, joilla on hyvä dispergoitavuus veteen, saadaan saatettaessa kos-25 ketukseen toistensa kanssa hienojakoinen polymeeri ja hydrofobinen, höyryfaasipii- dioksidi sillä tavoin, että polymeerin yksittäiset hiukkaset päällystetään hydrofobisella, höyryfaasipiidioksidilla.

Vesiliukoiset polymeerit, jotka sopivat käytettäväksi keksinnössä, tunnetaan hyvin alalla. Polymeerin pitäisi olla kiinteässä tilassaan ja sen hiukkaskoon tulisi olla 30 yleensä halkaisijaltaan vaihtelurajoissa 1-1000 mikrometriä.

92328 2 Tällaiset vesiliukoiset polymeerit valitaan ryhmästä, joka käsittää selluloosaeetterit, tärkkelykset, kumit, vinyylipolymeerit, akryylipolymeeritjabiopolysakkaridit.

Esimerkkejä sopivista selluloosaeettereistä ovat selluloosaeetterit, jotka valitaan ryhmästä, joka käsittää karboksimetyyliselluloosan, metyyliselluloosan, karboksime-5 tyylihydroksietyyliselluloosan, hydroksipropyylimetyyliselluloosan, hydroksipro-pyyliselluloosan, hydroksietyyliselluloosan, etyylihydroksiselluloosan ja vastaavat.

Esimerkkeihin sopivista tärkkelyksistä sisältyvät tärkkelykset, jotka valitaan ryhmästä, joka käsittää karboksimetyylitärkkelyksen, hydroksietyylitärkkelyksen ja hydrok-sipropyylitärkkelyksen.

10 Esimerkkejä sopivista kumeista ovat kumit, jotka valitaan ryhmästä, joka käsittää arabi-, trajacanth-, karaija-, shatti-, valeakaasiapapu-, guar-, psylliumsiemen-, kvit-teninsiemen-, agar-, algiini-, karrageeni-, fursellaraani-, pektiini-, gelatiini-ja lehti-kuusikumin.

Esimerkit sopivista akryylipolymeereistä valitaan ryhmästä, joka käsittää akryyliha-15 pon, akryyliamidin, akryyliamidiakryylihapon, akryyliamidimetakryylihapon ja ak-ryylinitriilin polymeerit.

Esimerkit sopivista vinyylipolymeereistä valitaan ryhmästä, joka käsittää polyvinyy-lipyrrolidonin, polyvinyylialkoholin ja karboksivinyylipolymeerit.

Tässä keksinnössä käyttökelpoisia biopolymeerejä ovat biopolymeerit, jotka on tuo-20 tettu menetelmällä, joka käsittää hiilihydraatin mikrobisen muuntamisen mikro-organismin avulla, jotta saadaan polymeerimateriaalia, joka eroaa alkuperäisestä polymeerimateriaalista koostumuksen, ominaisuuksien ja rakenteen suhteen. Sopiviin hiilihydraatteihin sisältyvät sokerit, kuten pentoosit ja heksoosit, esimerkiksi glukoosi, sakkaroosi, fruktoosi, maltoosi, laktoosi, galaktoosi ja tärkkelykset, esimer-25 kiksi liukoinen tärkkelys, maissitärkkelys ja vastaava. Voidaan käyttää karkeita tuotteita, joilla on suuri hiilihydraattikonsentraatio. Sopivien materiaalien joukosta voidaan mainita raakasokeri, raakamelassi ja vastaava. Mikro-organismit, jotka ovat sopivia aiheuttamaan hiilihydraattien mikrobisen muuntamisen, voivat olla esimerkiksi kasvipatogeenisia bakteereja, kuten kasvipatogeenit, jotka tuottavat eritteitä in-30 fektion saaneiden kasvien haavapaikkoihin. Tyypillisiä tällaisia mikro-organismeja ovat Xanthomonas-suvun lajit. Siten esimerkiksi heteropolysakkaridibiopolymeeri voidaan valmistaa glukoosista Xanthomonas campestriksen toiminnan tuloksena (XC-polymeeri). Kaupallisesti saatavilla olevia ksantaanikumibiopolymeerejä voidaan saada tavaramerkillä "Kelzan" Kelco Div., Merck & Co., Inc. -yhtiöltä ja tava- n 3 92528 ramerkillä "Biopolymer XB 23" General Mills, Inc. -yhtiöltä. Xanthomonas-bak-teerien muihin lajeihin, jotka ovat käyttökelpoisia valmistettaessa biopolymeerejä, sisältyvät Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas mulvaceam, Xanthomonas carotae, Xanthomonas translucens, Xanthomonas hederae ja Xanthomonas papavericoli.

5 Muita biopolymeerejä, ns. synteettisiä kumeja, jotka ovat käyttökelpoisia tässä keksinnössä, ovat dekstraanikumi, jonka on syntetisoinut toiminnallaan sakkaroosissa bakteeri, joka tunnetaan Leuconostoc Van Tieghemend -sukuna, kuten Bailey ym. selostavat US-patentissa no. 2 360 237; fosforyloitu mannaani, joka on Hansenula holstii NRRL-Y2448 -hiivan syntetisoima glukoosissa, kuten käy ilmi julkaisusta 10 U.S. Dept, of Agriculture, Agricultural Research Service, Northern Utilization Re search and Development Division, Peoria, 111., Bulletin CA-N-7, October, 1958; kumit, jotka ovat diphtheriodisten bakteerien, kuten Arthrobacter viscous NRRL B-1973 :n ja Arthrobacter viscous NRRL B-1797:n toiminnan tuottamia, kuten käy ilmi Cadmusin ym. US-patentista no. 3 228 855; Methylomonas mucosan toiminnallaan 15 tuottamat kumit, kuten selostetaan Finnin yms. US-patentissa no. 3 923 782; Erwi-nia tahitican toiminnallaan tuottama kumi, kuten käy ilmi Kangin ym. US-patentista no. 3 933 788 ja Azotobacter indicus var. Myxogenesin toiminnallaan tuottama kumi, kuten käy ilmi Kangin ym. US-patentista no. 3 960 832.

Esimerkkeihin sopivista biopolysakkarideista sisältyvät biopolysakkaridit, jotka vali-20 taan ryhmästä, joka käsittää polysakkaridin, jonka ovat toiminnallaan tuottaneet Xanthomonas campestris, Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas mulvaceam, Xanthomonas carotae, Xanthomonas translucens, Xanthomonas hederae, Xanthomonas papavericoli, Hansenula holstii, Arthrobacter viscous, Methylomonas mucosa, Er-winia tahitica ja Azotobacter indicus.

« « r 25 Vesiliukoisen polymeerin lisäksi uusi koostumus sisältää myös hydrofobista höyry-faasi- eli pyrogeenista piidioksidia. Tällainen piidioksidi voidaan valmistaa polttamalla piitetrakloridia vety-happiuuneissa. Reaktiotuote, piidioksidi, muutetaan hydrofobiseksi käsittelemällä silaanilla. Edullisessa suoritusmuodossa hydrofobisen höyryfaasipiidioksidin pinta-alan tulisi olla 100 m^/g.

• 30 Valitun vesiliukoisen polymeerin sekoittaminen hydrofobisen höyryfaasipiidioksidin kanssa voidaan toteuttaa miten tahansa niin kauan kuin hiukkaset on päällystetty hydrofobisella höyryfaasipiidioksidilla.

Hydrofobisen höyryfaasipiidioksidin konsentraation lopullisessa koostumuksessa tulisi olla vaihtelurajoissa 0,1-10 paino-%, mieluummin 1-2 %, jos polymeeri on t 9 4 92528 selluloosaeetteri, tärkkelys, vinyylipolymeeri tai akiyylipolymeeri. Edulliset vaihtelurajat ovat 2,5-3,5 %, jos käytettävä polymeeri on kumi tai biopolysakkaridi.

Tämän keksinnön tuloksena saatava koostumus liukenee helposti veteen tuottaen läpikuultavan liuoksen. Kuitenkin, mikäli halutaan kirkas vesiliuos, liuokseen voi-5 daan lisätä valinnaisesti pinta-aktiivista ainetta. Tavallisesti tällaisten pinta-aktiivis-ten aineiden käyttömäärän vaihtelurajat ovat 0,1-5 paino-%. Esimerkkejä sopivista pinta-aktiivisista aineista ovat aineet, jotka valitaan ryhmästä, joka käsittää pitkäket-juiset amiinit, alkyyli-aryylisulfonihappojen alkalimetallisuolat, lyhytketjuisten raakaöljyn sulfonihappojen emäksiset suolat, ammoniumsaippuat, amiinisaippuat ja al-10 kalimetallisaippuat.

Seuraavat esimerkit kuvaavat edelleen keksintöä.

Esimerkki I

Tämän esimerkin tarkoitus on määrittää, aiheuttaako tämä koostumus selluloosaeet-teriperheen polymeerien liukenemisen helposti joutuessaan kosketukseen veden 15 kanssa. Näyte valmistettiin sekoittamalla 50 grammaa karboksimetyyliselluloosaa ja riittävä määrä hydrofobista höyryfaasipiidioksidia siten, että piidioksidin lopullinen konsentraatio oli 2 paino-%. Toinen näyte valmistettiin sekoittamalla 50 grammaa karboksimetyylihydroksietyyliselluloosaa ja riittävä määrä hydrofobista höyryfaasipiidioksidia, jotta piidioksidin konsentraatioksi saatiin 2 paino-%. Näitä käsiteltyjä 20 näytteitä verrattiin kahteen käsittelemättömään polymeerinäytteeseen sekoittamalla mekaanisesti 1 gramma kumpaakin 250 ml:aan kylmää vettä ja sekoittamalla 30 sekuntia. 30 sekunnin kuluttua molemmat hydrofobisella höyryfaasipiidioksidilla käsitellyt selluloosaeetterit olivat liuenneet kokonaan. Kaksi käsittelemätöntä polymee-rinäytettä eivät olleet liuenneet, mutta olivat sen sijaan muodostaneet kasaantuneita 25 rykelmiä koeastioiden pohjalle.

Esimerkki Π

Kaksi polyakryyliamidinäytettä, joilla oli erilaiset hiukkaskoot (Alcomer 120 ja DSCO DBX) sekoitettiin kuivana hydrofobisen höyryfaasipiidioksidin kanssa, jotta saatiin koostumus, jossa hydrofobisen höyryfaasipiidioksidin lopullinen konsentraa-30 tio oli 2 paino-%.

Näitä näytteitä verrattiin kumpaankin käsittelemättömään polyakryyliamidinäyttee-seen seuraavalla tavalla. Yksi gramma kumpaakin sekoitettiin 250 ml:aan kylmää : vettä ja sekoitettiin mekaanisesti 40 sekunnin ajan. Molemmat polyakryy- 92328 5 liamidinäytteet, jotka oli käsitelty hydrofobisella höyryfaasipiidioksidilla, olivat liuenneet kokonaisuudessaan 40 sekunnin kuluttua. Kumpikaan käsittelemättömistä polyakryyliamidinäytteistä ei ollut liuennut 40 sekunnin kuluttua ja näytteet olivat kasaantuneet rykelmiksi.

5 Esimerkki III

Tämän esimerkin tarkoitus oli määrittää, antaako biopolymeerin käsitteleminen hydrofobisella höyryfaasipiidioksidilla tulokseksi koostumuksen helpon dispersion.

Näyte valmistettiin sekoittamalla polysakkaridi, jonka oli tuottanut Xanthomonas campestris, ja hydrofobinen höyryfaasipiidioksidi, jotta saatiin koostumus, jossa 10 hydrofobisen höyryfaasipiidioksidin lopullinen konsentraatio oli 3 paino-%.

Käsiteltyä polymeerinäytettä verrattiin saman polymeerin käsittelemättömään polymeeriin. Yksi gramma kumpaakin sekoitettiin 280 ml:aan kylmää vettä ja sekoitettiin mekaanisesti 30 sekuntia.

Käsitelty koostumus oli kokonaisuudessaan liuennut, kun taas käsittelemätön näyte 15 oli kasaantunut suureksi rykelmäksi koeastian pohjalle.

Edellä olevat esimerkit osoittavat selvästi, että selluloosaeetterin, kumin, tärkkelyksen, vinyylipolymeerin, akryylipolymeerin tai biopolysakkaridin päällystäminen hydrofobisella höyryfaasipiidioksidilla antaa tulokseksi tämän keksinnön mukaisesti polymeerikoostumuksia, joilla on lisääntynyt dispergoituvuus veteen.

Claims (11)

1. I vatien dispergerbar polymerkomposition, kännetecknad av att den innehäller A) mellan 90-99,9 vikt-% av en vattenlöslig polymer, som valts ur en grupp huvud- 20 sakligen bestaende av a) cellulosaetrar, b) gummin, c) stärkelser, d) vinylpolymerer, e) akrylpolymerer och f) biopolysackarider, samt B) mellan 0,1-10 vikt-% av hydro-fob ängfaskiseldioxid.

1. Veteen dispergoituva polymeerikoostumus, tunnettu siitä, että se käsittää painon mukaan A) 90-99,9 % vesiliukoista polymeeriä, joka on valittu ryhmästä, joka käsittää pääasiallisesti: a) selluloosaeetterit, b) kumit, c) tärkkelykset, d) vinyylipo- 5 lymeerit, e) akryylipolymeerit ja f) biopolysakkaridit sekä B) 0,1-10 % hydrofobista höyryfaasipiidioksidia.

2. Komposition enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda cellulosaetrar har valts ur en grupp bestaende av karboximetylcellulosa, metylcellulosa, hydroxi- 25 propylmetylcellulosa, hydroxipropylcellulosa, hydroxietylcellulosa, etylhydroxicel-lulosa och karboximetylhydroxietylcellulosa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainitut selluloosaeetterit valitaan ryhmästä, joka käsittää karboksimetyyliselluloosan, metyyli-selluloosan, hydroksipropyylimetyyliselluloosan, hydroksipropyyliselluloosan, hyd- 10 roksietyyliselluloosan, etyylihydroksiselluloosan ja karboksimetyylihydroksietyyli-selluloosan.

3. Komposition enligt patentkrav 2, kännetecknad av att nämnda cellulosaeter är karboximetylcellulosa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu sellu-loosaeetteri on karboksimetyyliselluloosa.

4. Komposition enligt patentkrav 2, kännetecknad av att nämnda cellulosaeter är 30 karboximetylhydroxietylcellulosa. 92''8

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu sellu-15 loosaeetteri on karboksimetyylihydroksietyyliselluloosa.

5. Komposition enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda stärkelser har valts ur en grupp bestäende av karboximetylstärkelse, hydroxietylstärkelse och hyd-roxipropylstärkelse.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainitut tärkkelykset valitaan ryhmästä, joka käsittää karboksimetyylitärkkelyksen, hydroksie-tyylitärkkelyksen ja hydroksipropyylitärkkelyksen.

6. Komposition enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda gummin valts 5 ur en grupp bestäende av arabgummi, trajacantgummi, karajagummi, shattigummi, gummi ur bönor av pseudoacacia, guargummi, gummi ur psylliumfrön, gummi ur kvittenfrön, agargummi, algingummi, karragengummi, fursellarangummi, pektin-gummi, gelatingummi och lärkträdgummi.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainitut kumit 20 valitaan ryhmästä, joka käsittää arabi-, trajacanth-, karaija-, shatti-, valeakaasiapa- pu-, guar-, psylliumsiemen-, kvitteninsiemen-, agari-, algiini-, karrageeni-, fursella-raani-, pektiini-, gelatiini- ja lehtikuusikumin.

7. Komposition enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda vinylpolymer 10 är vald ur en grupp bestäende av polyvinylpyrrolidon, polyvinylalkohol och karbo- xivinylpolymerer.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu vi-nyylipolymeeri valitaan ryhmästä, joka käsittää polyvinyylipyrrolidonin, polyvinyy- 25 lialkoholin ja karboksivinyylipolymeerit.

8. Komposition enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda vattenlösliga akrylpolymer är vald ur en grupp bestäende av polymerer och kopolymerer av ak-rylsyra, metakrylsyra, akrylamid och akrylnitril, foreträdesvis polyakrylsyra, poly- 15 akrylamid, akrylamidakrylsyrakopolymeren, akrylamidmetakrylsyrakopolymeren och polyakrylnitril, foreträdesvis sä, att nämnda akrylpolymer i kompositionen är polyakrylamid.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mainittu vesiliukoinen akryylipolymeeri valitaan ryhmästä, joka käsittää akryylihapon, metakryy-lihapon, akryyliamidin ja akryylinitriilin polymeerit ja kopolymeerit, erityisesti po-lyakryylihapon, polyakryyliamidin, akryyliamidiakryylihapon kopolymeerin, akryy- 3. liamidimetakryylihapon kopolymeerin ja polyakryylinitriilin, erityisesti koostumuk sessa mainittu akryylipolymeeri on polyakryyliamidi. » 92328

9. Komposition enligt patentkrav 1, kännetecknad av att biopolysackariden är vald ur en grupp bestäende av en polysackarid framställd genom verkan av Xantho- 20 monas campestris, Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas mulvaceam, Xanthomonas carotae, Xanthomonas translucens, Xanthomonas hederae, Xanthomonas papaveri-coli, Hansenula holstii, Arthrobacter viscous, Methylomonas mucosa, Erwinia tahi-; tieä och Azotobacter indicus, foreträdesvis är nämnda sackarid i kompositionen framställd med Xanthomonas campestris. 25 10. Förfarande för forbättring av dispergerbarheten i vatien hos vattenlösliga poly merer, kännetecknat av att det innefattar att en fmfordelad, vattenlöslig polymer vald ur en grupp bestäende av cellulosaetrar, stärkelser, gummin, vinylpolymerer, akrylpolymerer och biopolysackarider, bringas i kontakt med 0,1-10 vikt-% av hyd-rofob ängfaskiseldioxid sä, att enskilda partiklar av nämnda vattenlösliga polymer 30 belägges med nämnda hydrofoba ängfaskiseldioxid.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että biopolysakka-ridi valitaan ryhmästä, joka käsittää polysakkaridin, jonka ovat tuottaneet toiminnallaan Xanthomonas campestris, Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas mulvaceam, Xanthomonas carotae, Xanthomonas translucens, Xanthomonas hederae, Xantho- 5 monas papavericoli, Hansenula holstii, Arthrobacter viscous, Methylomonas mucosa, Erwinia tahitica ja Azotobacter indicus, erityisesti koostumuksessa mainittu polysakkaridi on Xanthomonas campestriksen tuottama.

9. o 2 8

10. Menetelmä vesiliukoisten polymeerien dispergoitavuuden parantamiseksi veteen, tunnettu siitä, että se sisältää hienojakoisen, vesiliukoisen polymeerin, joka 10 valitaan ryhmästä, joka käsittää selluloosaeetterit, tärkkelykset, kumit, vinyylipoly-meerit, akryylipolymeeritjabiopolysakkaridit, saattamisen kosketukseen 0,1-10 paino-% kanssa hydrofobista höyryfaasipiidioksidia siten, että mainitun vesiliukoisen polymeerin yksittäiset hiukkaset päällystetään mainitulla hydrofobisella höyiy-faasipiidioksidilla.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ve siliukoinen polymeeri on määritetty yhdessä edellä olevista vaatimuksista.

11. Förfarande enligt patentkrav 10, kännetecknat av att nämnda vattenlösliga polymer har defmierats i ett av de föregäende patentkraven.