HUT77549A - Eljárás víz/olaj polimer készítményekből a víz eltávolítására és embrióképződést elősegítő folyadékkészítmény - Google Patents

Description

A találmány szerinti eljárással víz/olaj polimer készítményekből - melyekben a vizes fázis mennyisége 25-95 tömeg% közötti, és amely vizes fázis 10-60 tömeg% mennyiségben tartalmaz vízoldható polimert - a víz eltávolítását úgy végzik, hogy a készítményeket esőfilmes bepárlón vezetik keresztül. Az eljárással 3 tömeg%-nál kevesebb víztartalmú polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítményeket állítanak elő.

tó,

78637-8109 TEL

3G^l( A fi KÖZZÉTÉTELI PÉLDÁNY

Képviselő:

Danubia Szabadalmi és Védjegy Iroda Kft.

C-C&\ βθΛΰ

C-OZS

ELJÁRÁS VÍZ/OLAJ POLIMER KÉSZÍTMÉNYEKBŐL A VÍZ ELTÁVOLÍTÁSÁRA e>>

Calgon Corporation, Robinson Township, Pennsylvania, Amerikai Egyesült Államok

Feltalálók:

HUNTER Wood E., Pittsburg, PA,

FREDERICK Kevin W., Wexford, PA,

LOEFFLER Randy J., Carnegie, PA,

Amerikai Egyesült Államok

A bejelentés napja: 1993. 12. 20.

Elsőbbsége: 1992. 12. 21. (993 990)

Amerikai Egyesült Államok

78637-8109 TEL

A találmány tárgya eljárás víz/olaj polimer készítményekből a víz eltávolítására.

A találmány tárgya továbbá polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmények.

A vízben oldható polimereket többféle formában elő lehet állítani. Például a technika állása szerint ismert, hogy a vízoldható polimereket diszpergálni lehet víz-az-olajban (víz/olaj; v/o) emulziók olaj fázisában. A szokásos emulziós polimerizációs módszerek általában a következő lépésekből állnak:

1) a víz-az olajban (víz/olaj) emulzió előállítása egy inért hidrofób cseppfolyós szerves diszpergáló közegben legalább egy, vízben oldható, etilénes telítetlenséget tartalmazó monomer vizes oldatából; és a monomer vagy monomerek polimerizálása az említett diszperziós közegben polimer emulzió előállítására; vagy

2) vízoldható polimer előállítása és emulzióképzés a szilárd polimerből folytonos fázisként egy hidrofób folyadékot tartalmazó emulzióban.

Az említett polimerizációs módszereknél gyakorlatilag bármilyen vízoldható CH2=C funkciós csoportot tartalmazó monomer polimerizálható és diszpergálható a v/o emulzióban. Azaz a szokásos emulziós polimerizációs módszerekkel anionos, kationos, nem-ionos és amfoter karakterű emulziós polimerek állíthatók elő.

A víz-az olajban emulziók általában három elsődleges komponensből állnak: (1) egy hidrofób fázisból; (2) egy vizes fázisból; és (3) egy felületaktív rendszerből. Az emulziók • » • · ♦ *

- 3 általában körülbelül 5-75 tömeg% mennyiségben tartalmazzák a hidrofób fázist. Bármely inért hidrofób folyadék alkalmazható hidrofób fázisként. Az előnyös hidrofób folyadékok például a benzol, a xilol, a toluol az ásványi olajok, a kerozin, a könnyübenzinek, a petróleumok, illetve négy vagy több szénatomos aromás és alifás szénhidrogének keverékei. Különösen előnyös hidrofób folyadékok a Witco Chemical Company Kensol 61 márkanéven forgalmazott elágazó szénláncú szénhidrogének szűk frakciójából álló, szénhidrogénje, illetve az Exxon Isopar márkanéven forgalmazott elágazó szénláncú izoparaffin szénhidrogénekből álló szénhidrogénje.

Az emulzióknak általában körülbelül 25-95 tömeg%-a a vizes fázis. Ez a fázis a megfelelő etilénes telítetlenségű monomert vagy monomereket és vizet tartalmaz. A fázis tartalmazhat továbbá a kívánt hatás eléréséhez szükséges mennyiségben kelátképző adalékanyagokat, például etilén-diamin-tetraecetsav (EDTA) nátriumsóját, vagy nitrilo-triacátot (NTA), puffereket, láncátvívő és egyéb adalékanyagokat. Általában a vizes fázis körülbelül 10-60 tömeg%-a a polimerizálandó monomer (vagy monomerek), míg a fennmaradó hányad elsősorban víz.

Általában az emulziók körülbelül 0,5-20 tömeg%-a a felületaktív anyag rendszer. Bármilyen felületaktív anyag rendszer - mely alkalmas a vizes fázis hatékony eloszlatására egy hidrofób fázisban - használható. Példaként megemlítjük a 3 826 771 számú egyesült államokbeli szabadalmi leírást, mely a víz/olaj emulziók emulzióképző hatóanyagaként a szorbitán—monooleát alkalmazását ismerteti; a 3 278 506 számú egyesült • · · «

- 4 államokbeli szabadalmi leírást, mely az emulzióképződés elősegítésére zsírsavamidok etilén-oxid kondenzátumainak alkalmazását ismerteti; a 3 284 393 számú egyesült államokbeli szabadalmi leírást, mely hexadecil-nátrium-ftálát, szorbitán monooleát, szorbitán-monosztearát, cetil- vagy sztearil—nátrium-ftalát és fémszappanok alkalmazását ismerteti víz/olaj emulziókban; a 4 024 097 számú egyesült államokbeli szabadalmi leírást, mely felületaktív anyag rendszerként egy olajban oldható alkanol-amidot, például a Witco Chemical Company Witcamide 511 márkanevű termékét és egy vagy több ko-emulgeálószert, például nem észterezett dialkanol-zsírsavamidot, tercier- zsíraminok kvaterner ammóniumsóit, tercier-zsíraminok sóit, zsírsavak alkálifém sóit és alkil- vagy alkil-arilszulfátokat vagy -szulfonátokat ismertet.

A 4 672 090 és a 4 772 659 számú egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban 25-85 tömeg% olajban oldható alkanol—amidből, 5-35 tömeg% szorbitán észter poli(oxi-etilén)-származékból és 0-50 tömeg% szorbitán-monooleátból álló felületaktív anyag rendszert ismertetnek. További felületaktív anyagok, például szorbitán-monosztearát is alkalmazható a fentiekben említett elsődleges felületaktív anyagokkal együtt.

Az emulziós polimerek előállításánál általában úgy járnak el, hogy először a felületaktív anyag rendszert összekeverik a hidrofób fázissal. Ezután rendszerint a vizes fázist készítik el oly módon, hogy a kívánt koncentrációban a vízhez monomert (vagy monomereket) adnak. Ezenkívül egy kelátképző, például az EDTA nátriumsója adható a vizes oldathoz és a vizes fázis pH-ját 3 és 10 közötti értékre állíthatják be az alkal« · · · « · ·

- 5 mázott monomertől (vagy monomerektől) függően. A vizes monomer fázist ezután a felületaktív anyag rendszert és a hidrofób folyadékot tartalmazó elegyhez adják. A felületaktív anyag rendszer lehetővé teszi, hogy a polimerizálandó monomert vagy monomereket tartalmazó vizes fázist a hidrofób fázisban emulgeálódjon. A polimerizációt ezután egy szabad gyök képzésre alkalmas katalizátor jelenlétében hajtják végre és a reakciőelegy hőmérsékletét általában körülbelül 5 °C és körülbelül 100 °C között tartják, előnyösen körülbelül 20 °C és körülbelül' 50 °C között. A reakció eredményeként víz/olaj emulziós polimert kapunk. Tetszőleges típusú szabad gyökös iniciátort lehet, alkalmazni. Többek között például perszulfát- és azo—iniciátorokat. A polimerizáció beindítására nagy energiájú besugárzás is alkalmazható.

Az emulziós polimerek előállításának bemutatására szolgálnak a következő szabadalmak:

041 318 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomban emulzió előállítását ismertetik vizes polimer diszperzióból. A vizes polimer diszperziót CH2=C csoportot tartalmazó vegyületből víz/olaj emulzióban állítják elő, majd a kapott polimert kicsapatva meghatározott szemcseméretű részecskéket készítenek.

A 3 284 393 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban egy víz/olaj emulziós polimerizációs eljárást ismertetnek, ahol a vízben oldható monomert egy olajos fázisban emulgeálják és polimerizálják. Egy polimer latexet kapnak, amit a reakcióközegből elkülönítenek.

A 3 624 019 és a 3 734 873 számú amerikai egyesült ál- 6 • · · ·« lamokbeli szabadalmi leírásokban vinil-addiciós polimerek víz/olaj emulzióinak készítését ismertetik. Az eljárásban különféle felületaktív anyagokat alkalmaznak elsősorban alacsony HLB-értékkel (hidrofil—lipofil egyensúly) jellemezhető felületaktív anyagokat az emulzióképződés elősegítésére. A polimereket az emulziókban mechanikai keveréssel oszlatják el. Polimer porokat vagy a polimerek tömbszerű agglomerátumait aprítják és az olajos fázisban mechanikai munka befektetése révén eloszlatják. A leírás harmadik oszlopában a következőket állítják: A találmány 5-75 tömeg% polimer koncentrációjú emulziók alkalmazására vonatkozik, ahol az előnyős polimer koncentráció 10-45 tömeg%. Bizonyos esetekben a kiindulási emulziók a jelenlévő polimer menynyiségétől és természetétől függően szuszpenzióvá alakulnak. Noha tisztán elméletileg 75 tőmeg% polimer koncentrációt említenek, a példák a 23-37 tömeg%-os tartományt támasztják alá.

A 3 826 771 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban nagy szilárd anyag tartalmú víz/olaj emulziókat ismertetnek, melyekben a polimer koncentrációja körülbelül 20 és 50 tömeg% közötti az emulzió tömegére vonatkoztatva. A leírás szerint a 3 041 318 számú egyesült államokbeli szabadalomban ismertetett módszer 20-50 tömeg%-os 1 000 000—nál nagyobb molekulatömegű vinil-addiciós polimert tartalmazó emulziók előállítására nem alkalmazható, mivel a polimerből nem készíthetők olyan vizes oldatok, melyekben a polimer koncentrációja megfelelően nagy.

A 3 888 945 amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban az azeotróp desztilláció alkalmazását ismertetik a

- 7 • · * « · • « • « • · · ·«·« * • · ·· • · • ♦ ·» • · · « ·« víz eltávolítására egy szuszpenzióból, amely nem-poláros szuszpendáló közegben vizes polimer oldatot tartalmaz.

A 3 997 492 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban stabil víz/olaj emulziós polimereket ismertetnek, melyek emulzió tömegére számított polimer koncentrációja 10 és 50 tömeg% közötti.

A 4 021 399 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban módszert ismertetnek víz/olaj emulziós polimer koncentrálására vákuum desztillációval oly módon, hogy a kiindulási latex víz/olaj fázis aránya lényegében változatlanul fennmaradjon. Noha a módszerről azt állítják, hogy alkalmazható még 70 tömeg% polimert tartalmazó emulziók előállítására is, az eljárást alátámasztó példákban 48 tömeg% polimernél több polimert tartalmazó készítményeket nem mutatnak be.

A 4 035 317 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban módszert ismertetnek szabadon folyó szilárd polimer részecskék előállítására víz/olaj emulziókból. Forró gázáramot használnak szárításra.

A 4 052 353 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban koagulációval vagy agglomerálódással szemben stabil polimer készítmény előállítását ismertetik víz/olaj emulziókból, amelyekből a kezelés során a víztartalmat elpárologtatással csökkentik. Az esőfilmes bepárlók alkalmazását nem ismertetik vagy javasolják.

A 4 035 347 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban módszert ismertetnek a vékony filmes szárítási technika alkalmazásával lényegében száraz polimerek előállítására víz/olaj emulziókból.

A 4 528 321 számú amerikai egyesült államokbeli szaba dalmi leírásban diszperziókból a víz vagy egyéb illékony komponensek eltávolítására desztillációs módszert ismertetnek. Mint leírják, a módszerrel elméletileg akár 85 tömeg%-os polimer koncentrációk is elérhetők. Mégis az eljárást alátámasztó példákban nem mutatnak be olyan készítményt, melyben a polimer koncentráció az 57 tömeg%-ot meghaladná.

Az 1 482 515 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban víz/olaj emulziókat ismertetnek, melyekben az aktív polimer tartalom elérhet elméletileg akár 63 tömeg%-ot is.

A 4 506 062 számú amerikai egyesült államokbeli szaba dalmi leírásban fordított fázisú szuszpenziós polimerizációs eljárást ismertetnek, és az azeotrópos desztilláció alkalmazását olyan polimer/olaj diszperziók előállítására, melyekben a szilárd polimer tartalom elméletileg akár 70 tömeg%-ot is elérhet. Különböző példákban az előző példákban előállított polimer diszperziókat a részecskeméret-tartomány és részecske alak meghatározására centrifugálják. A centrifugát használják a szabványos tömörödés vizsgálatánál; a leírásban mindazonáltal nem ismertetik a centrifuga alkalmazását emulziók koncentrálására. Úgy gondolják, hogy az eljárás kedvezőtlenül befolyásolja a molekulatömeget és az oldhatósági tulajdonságokat .

Az 5 155 156 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban eljárást ismertetnek egy vizet és emulzió stabilitást segítő anyagot tartalmazó polimer latex víztartal mának evaporálására és a szárított polimer elkülönítésére az • · <

- 9 emulzióképződést segítő anyagtól szűréssel vagy centrifugálással, többlépéses mosással, majd a polimer újraeloszlatására egy második olajban. A polimer víztartalma szárítás után legelőnyösebben körülbelül 3-8 tömeg%. A leírásban nem ismertetik az esőfilmes bepárló alkalmazását vízmentesített polimer emulziók előállítására. Noha 85 tömeg% aktív polimert tartalmazó készítményeket igényelnek, az eljárást alátámasztó példákban a legnagyobb szilárd anyag koncentrációjú minta szilárd anyag tartalma 68 tömeg%.

Véleményünk szerint a fentiekben hivatkozott és bemutatott szabadalmak megfelelő képet adnak a technika állásáról az emulziós polimerizáció területén és világosan mutatják, hogy egyenként és kombinációikban sem felelnek meg vagy utalnak a jelen találmány szerinti megoldásokra. Némelyik hivatkozásban ugyan tisztán elméleti alapokon olyan emulziókat említenek, amelyek 70 tömeg%-ot meghaladó mennyiségű aktív polimert tartalmaznak, ugyanakkor ilyen koncentrációjú stabil emulzió nincs forgalomban. Ezt alátámasztják az említett hivatkozások példáik, amelyekben csak olyan polimer emulziók készítését mutatják, melyek aktív polimer tartalma kisebb, mint körülbelül 70 tömeg%.

A kereskedelmi forgalomban hozzáférhető polimer készítmények jelentős mennyiségű vizet tartalmaznak, és sokkal kevésbé aktívak. Például a 4 035 317 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomban a következőket állítják: A két élő probléma közül az elsődleges fontosságú az, hogy az emulzió szállítási költségei magasabbak, mint ha mondjuk magát a polimert szállítjuk. Mivel az emulzió átlagosan csak körülbelül

25-30 tömeg% polimert tartalmaz, 70-75 tőmeg%-a a szállított anyagnak haszontalan olaj és víz. A másik probléma az emulziók stabilitása, amikor fagyáspontnál alacsonyabb hőmérsékletnek vannak kitéve.

Körülbelül 60 tömeg% szilárd anyagnál többet tartalmazó vízoldható polimerek a kereskedelmi forgalomban jelenleg kizárólag száraz vagy gél formában kaphatók. A száraz polimereket általában a szokásos polimer oldatok szárításával állítják elő, a gélek pedig egyszerűen nagy viszkozitású polimer oldatok, melyeket folyadék formában nem lehet szállítani. Általában tapadós, szívós, gumiszerű anyagok, melyek sík felületekre helyezve is megtartják alakjukat. A géleket általában nem gél formában használják, hanem ehelyett a polimer híg oldatának formájában. A hígítási eljárásban gyakran mechanikai lépésre van szükség, amely a polimer bizonyos tulajdonságainak, például molekulatömegének hátrányos megváltozását eredményezi.

Nagy molekulatömegű, vízben jól oldódó polimerek előállítása céljából amennyire lehetséges, meg kell akadályozni, hogy polimerizáció közben keresztkötések kialakulására vezető reakciók játszódhassanak le. Ehhez arra van szükség, hogy a polimereket viszonylag enyhe körülmények között állítsuk elő, például a polimerizációs reakciókat viszonylag alacsony monomer koncentrációk mellett vezessük.

Sajnos a kis monomer koncentrációkat használó vizes oldatos polimerizációs eljárásoknál a polimerek kapott oldatát a porszerű polimerek előállításához meg kell szárítani. Emiatt az előállítási költségek emelkednek, és a polimer bizonyos • · ·

- 11 tulajdonságai, például molekulatömege és oldhatósága előnytelenül megváltozhat.

Noha az iparnak régóta szüksége van stabil, nagy molekulatümegű, oldható, könnyen kezelhető és szállítható 70 tömeg%-nál több aktív polimert tartalmazó polimer rendszerekre, ezt az igényt nem lehetett kielégíteni, mivel nem voltak ismertek olyan cseppfolyós polimer készítmények hatékony koncentrálására alkalmas módszerek, melyek stabil, nagy polimer tartalmú készítmények előállítására alkalmasak lettek volna anélkül, hogy a magas szilárdanyag tartalmú polimer sajátosságai jelentős mértékben romlottak volna.

A száraz polimerek nagy aktivitásúak, ugyanakkor az ezek kezelésével és alakításásával kapcsolatos nehézségek továbbra is fennállnak. Az azonnal használható polimer készítmények legfőbb előnye, hogy rendelkeznek a polimer oldatokkal és emulziókkal szemben a száraz polimerekhez kapcsolódó gazdasági előnyökkel, valamint az emulziós polimerizácós eljárással kapcsolatos előnyökkel is, mint például, hogy vízoldható, nagy molekulatömegű, polimerek állíthatók elő önthető, stabil, cseppfolyós formában. A jelen találmány szerinti eljárás előnye a technika állása szerinti polimer előállítási és szállítási eljárásokkal szemben, hogy stabil, önthető, nagy molekulatömegű, vízoldható polimer készítményt eredményez, amely 60 tömeg%-nál több, előnyösen 70 tömeg%-nál több aktív polimert tartalmaz.

Megjegyezzük, hogy mindezideig nem voltak ismertek olyan műszaki megoldások, melyek

1) esőfilmes bepárlót használnának az emulziós poli• · • ·

- 12 merek dehidratálására, különös tekintettel azokra az esetekre, amikor a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva a víztartalom kisebb, mint 3 tömegi és melyek,

2) szétválasztási eszközöket, például centrifugát használnának az esőfilmes bepárlóval előállított dehidratált polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény további koncentrálására és nagy szilárdanyag tartalmú végtermék előállítására. Mindez a találmányunk szerinti eljárás újdonságát támasztja alá, mely eljárásban esőfilmes elpárologtatást és további lépéseket használunk a kiindulási víz/olaj emulziók, diszperziók vagy szuszpenziők dehidratálására és koncentrálására, ezáltal nem—vizes polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítményeket állít elő, melyek víztartalma kisebb, mint körülbelül 5 tömeg%, előnyösen kisebb, mint körülbelül 3 tömeg%, szilárd polimer tartalma pedig nagyobb, mint 60 tömeg%, előnyösen nagyobb, mint 70 tömeg%.

1. ábrán a nem-vizes, nagy szilárdanyag tartalmú stabil, önthető polimer emulziók/szuszpenziók előállítására szolgáló találmányunk szerinti eljárás folyamatábráját mutatjuk be.

Általános megfogalmazásban találmányunk egy nem-vizes polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítményre és a készítmény előállítására vonatkozik esőfilmes bepárló alkalmazásával, illetve egy további szeparációs lépéssel, mely lehet centrifugálás, szűrés vagy elpárologtatás a víz/olaj polimer készítmények víztelenítésére és koncentrálására. A kapott polimer készítmények, melyek 5 tő• · ·

- 13 meg%-nál kevesebb, előnyösen 3 tömeg%-nál kevesebb, még előnyösebben 2 tömeg%-nál kevesebb vizet tartalmaznak és 60 tömeg%-nál több, előnyösen 70 tömeg%-nál több szilárd polimert tartalmaznak a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva, önthetőek, stabilak, nagy szilárdanyag tartalmú kationos, anionos nem-ionos vagy amfoter jellegű polimer emulziók vagy szuszpenziók, amelyek lényegében vízmentesek.

A kereskedelmi forgalomban hozzáférhető vízoldható polimer emulziók vagy szuszpenziók egy folytonos olajos fázisban általában csak körülbelül 30 - 50 tömeg% szilárd polimert tartalmaznak. Ez azt jelenti, hogy 50 - 70 tömeg%-a az ilyen emulzióknak inaktív. Mindazonáltal kényelmi szempontokat tekintve az ilyen készítmények alkalmazása az iparban széleskörű.

Jelen találmány feltalálói felismerték, hogy az esőfilmes bepárlók, különösen, amikor hidrofób folyadékok eltávolítására további elkülönítési lépésekkel, így szűréssel, elpárologtatással vagy centrifugálással együtt alkalmazzák őket, különösen alkalmasak a víz/olaj polimer készítmények víztartalmának eltávolítására. Mivel az esőfilmes bepárlók különösen hatékonyan távolítjak el az ilyen készítmények víztartalmát anélkül, hogy termikusán előnytelenül átalakítanák a bennük lévő polimert, az esőfilmes bepárlók lehetővé teszik stabil, nagy szilárdanyag tartalmú polimer készítmények előállítását, amelyek lényegében vízmentesek és melyek általában megtartját a kiindulási emulzióra jellemző előnyös molekulatömeg és oldhatósági tulajdonságokat.

Kedvező esetben a jelen találmány szerinti dehidratá• · • · · ·

- 14 • · · · ·« ; j .

··· ···* ··· « lási/koncentrálási eljárást olyan víz/olaj polimer szuszpenzióval, diszperzióval vagy emulzióval kezdjük el, melyben a polimer koncentrációja kisebb, mint körülbelül 25 tömeg%, előnyösen körülbelül 1-15 tömeg% a szuszpenzió vagy emulzió teljes tömegére számítva. Ha a polimer koncentrációja a dehidratálandó vagy töményítendő oldatban meghaladja a 25 tömeg%-ot, az elpárologtató eldugulása miatt problémák jelentkezhetnek. Az ilyen esetekben egy megfelelő hidrofób folyadékkal végrehajtott hígítás - körülbelül 25 tömeg%-nál kisebb polimer koncentrációkra - lehet előnyös. A víz/olaj polimer készítmények, melyek körülbelül 25 tömeg%-nál kevesebb szilárd polimert tartalmaznak, ezután esőfilmes bepárlóban vízmentesíthetők, ahol a készítmény víztartalmát körülbelül 5 tömeg%-ra, vagy annál alacsonyabb értékre csökkentjük, előnyösen 3 tömeg% vagy annál alacsonyabb értékre, még előnyösebben körülbelül 0,1 és körülbelül 2,5 tömeg% közötti értékre, legelőnyösebben körülbelül 0,1 és körülbelül 1,5 tömeg% közötti értékre a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva. Ezt követően egy további koncentrálási lépést alkalmazunk a hidrofób folyadék elkülönítésére, például centrifugálást, elpárologtatást és/vagy szűrést. A centrifugálással végrehajtott elkülönítést tekintjük előnyösnek. Az összetömörödés és/vagy a készítmény szétválásának megakadályozására előnyösnek találjuk egy térszerkezet stabilizáló hatóanyag betáplálását.

A találmányunk szerinti eljárás dehidratálási lépésében esőfilmes bepárlókat használunk, mivel a dehidratálandó polimer készítmény károsodását ezeknek az alkalmazásával lehet a leginkább elkerülni. Mivel a polimerek hőhatásra érzékenyek,

- 15 ·· · · · az eljárás mellett megőrizhetők a kiindulási emulzióra jellemző molekulatömeg és oldhatósági sajátosságok. Az esőfilmes bepárlókban a kiindulási emulziót magas hőmérsékletnek tesszük ki, előnyösen, de nem szükségképpen vákuum alatt, viszonylag rövid időre. így válik lehetővé az esőfilmes elpárologtatóban a kiindulási polimer víztartalmának gyors elpárologtatása anélkül, hogy a polimer termikusán károsodna, vagy lényegesen megváltozna a kiindulási emulzió stabilitása.

A dehidratálást követően a bepárlóból kapott koncentrátumot egy második elválasztási eljárásban, például szűrő, elpárologtató vagy centrifugáló eljárásban kezeljük abból a célból, hogy a hidrofób jellegű folyadéktól is elkülönítsük. Előnyösen a bepárlóból származó koncentrátumot centrifugálással lényegében polimert és emulzióképződést elősegítő anyagot olajban tartalmazó készítményre választjuk szét, mely több, mint körülbelül 60 tömeg% szilárd polimert, előnyösen körülbelül több, mint 70 tömeg% szilárd polimert tartalmaz, és körülbelül kevesebb mint 5 tömeg%, előnyösen kevesebb, mint 3 tömeg%, még előnyösebben kevesebb, mint körülbelül 2 tömeg% vizet. A centrifugából kinyert finomítvány adott esetben egy második szeparációs eszközbe táplálható, például egy második centrifugába, együtt a második centrifugából származó visszacirkuláltatott olajban gazdag finomítvány árammal, további szilárd polimer kinyerésére. Végül a centrifugálási lépés(ek)ben képződött polimer és emulzióképződést segítő felületaktív anyag/olaj készítményt az össztömörödés vagy az elkülönülés elkerülésére egy stabilizátor, például szférikus stabilizátor alkalmazásával stabilizálhatjuk.

A jelen találmány szerinti eljárás lényegében a kereskedelemben kapható szokásos emulziók, szuszpenziók vagy diszperziók polimer koncentrációjának növelésére vonatkozik oly módon, hogy a polimer minősége hátrányosan ne változzon. Ez azt jelenti, hogy az aktív anyag tartalomra vonatkoztatva a kezelt anyag térfogatát jelentősen csökkentjük, és ezáltal a találmány szerinti polimer készítményeket felhasználhatóvá tesszük olyan alkalmazási területeken, ahol a szokásos emulziók nagy tárolási helyigényük miatt például tengeri olajfúró platformokon, nem alkalmazhatók. A találmány szerinti készítmények versenyképesek a száraz polimerekkel is, mivel molekulatömegük nagyobb, tulajdonságaik kedvezőbbek, és a kétféle készítmény tárolási helyigénye összemérhető. A jelen találmány szerinti termékek további előnye a szokásos emulziókkal szemben, hogy az anyag alacsony nedvesség tartalma miatt tárolása kényelmes, tárolás közben összeállással vagy olaj elkülönüléssel szemben stabilak, gélesedési hajlamuk kisebb.

Általános megfogalmazásban találmányunk nem-vizes, nagy szilárd polimer tartalmú készítményekre vonatkozik, melyek víztartalma kevesebb, mint körülbelül 5 tömeg%, előnyösen kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg%, szilárd polimer tartalma nagyobb, mint 60 tömeg%, előnyösen nagyobb, mint körülbelül 70 tömeg%. Találmányunk vonatkozik továbbá a készítmény előállítására esőfilmes bepárló és egy vagy több további szeparációs lépés, előnyösen centrifugálási lépés(ek) alkalmazásával a kiindulási víz/olaj polimer emulzió vagy szuszpenzió dehidratálására és koncentrálására.

A kapott készítmények, melyek lehetnek emulziók, • · • · · · · · ······· ··· · ··

- 17 szuszpenziók vagy diszperziók, stabilak, önthetőek, lényegében vízmentesek és 60 tömeg%-ot meghaladó mennyiségben tartalmaznak szilárd polimert és körülbelül 5 tömeg%-nál kevesebb vizet, előnyösen 70 tömeg%-ot meghaladó mennyiségben tartalmaznak polimert és körülbelül 3 tömeg%-nál kisebb mennyiségben vizet. A készítmények még előnyösebben 2 tömeg%-nál kevesebb vizet tartalmaznak.

Jelen találmány további tárgya eljárás víz eltávolítására és a polimer koncentráció növelésére víz/olaj polimer készítményekben, melyek vízben oldható polimerből, egy vagy több emulzióképződést elősegítő felületaktív anyagból, vízből és hidrofób folyadékból állnak. Az eljárás lépései a következők:

a) a készítmény dehidratálása egy elpárologtatási lépésben polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény előállítására, és

b) a kapott polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény centrifugálása, evaporálása vagy szűrése az említett hidrofób folyadék egy részének eltávolítására, és így koncentrált polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény előállítására, ahol a készítmény kevesebb, mint körülbelül 5 tömeg% vizet, előnyösen kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg%, még előnyösebben kevesebb, mint körülbelül 2 tömeg% vizet tartalmaz. A koncentrált polimer/emulzióképződést segítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmények általában körülbelül 60 tömeg%-nál több szilárd polimert, előnyösen 70 tömeg%-nál több szilárd polimert tartalmaznak.

Előnyösen, mint az eljárás c) lépése szükséges mennyi-

ségben szférikus stabilizálószert adunk a koncentrált polimer készítményhez, hogy stabilitási jellemzőit javítsuk.

A jelen találmány tárgya továbbá vízoldható polimer/hidrofób folyadék/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag készítmény vagy szuszpenzió, mely a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva kevesebb, mint körülbelül 5 tömeg%, előnyösen kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg% vizet és több, mint körülbelül 60 tömeg% szilárd polimert tartalmaz. Még előnyösebben a készítmények kevesebb, mint körülbelül 2 tömeg% vizet és több, mint körülbelül 70 tömeg% polimert tartalmaznak a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva.

Jelen találmány tárgya továbbá eljárás egy kiindulási víz/olaj polimer készítmény koncentrálására, mely készítmény áll:

1) a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva körülbelül 25-95 tömeg% vizes fázisból, melynek körülbelül 10-60 tömeg%-a vízoldható polimer és a többi víz;

2) a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva körülbelül 0,5 - 20 tömeg% legalább egy emulzióképződést elősegítő felületaktív anyagból, és

3) a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva körülbelül 25-95 tömeg% hidrofób folyadékból;

mely eljárás során:

a) a készítményt vízmentesítjük egy bepárló, előnyösen esőfilmes bepárló alkalmazásával, és ily módon gyakorlatilag vízmentes polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítményt állítunk elő, amely kevesebb, mint körülbelül 5 tömeg%, előnyösen kevesebb, mint 3 tömeg%, még előnyösebben kevesebb, mint körülbelül

0,1 - 2,5 tömeg% vizet tartalmaz, legelőnyösebben

0,1 - 1,5 tömeg% vizet;

b) a kapott polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítményt centrifugáljuk a hidrofób folyadék egy részének eltávolítására, és ily módon koncentrált polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítményt, valamint centrifugált finomítványt állítunk elő, ahol a koncentrált polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény kevesebb, mint körülbelül 5 tömeg%, előnyösen kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg%, még előnyösebben kevesebb, mint körülbelül 2 tömeg% vizet tartalmaz, továbbá több, mint körülbelül 60 tömeg%, még előnyösebben több, mint 70 tömeg% polimert, és körülbelül 0,1-10 tömeg% emulzióképződést elősegítő felületaktív anyagot tartalmaz;

c) adott esetben a centrifugálási finomítványt egy második elválasztási eszközben, például egy második centrifugában, szűrőben vagy elpárologtatóban, előnyösen egy centrifugában tovább kezeljük, és ezáltal egy második koncentrált polimer készítményt, és egy második finomítvány áramot állítunk elő;

d) adott esetben a második elválasztási eszközből kapott második koncentrált polimer készítményt összekeverjük a koncentrált polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítménnyel és a második finomítvány anyagáramot visszacirkuláltatjuk vagy elvezetjük; és

e) adott esetben alkalmas mennyiségben a kapott kon• ···

- 20 centrált készítményhez egy szférikus stabilizátort adunk.

Az eljárásban bepárlóként előnyösen esőfilmes bepárlót, még előnyösebben egy vékonyfilmes bepárlót, a b) lépésben centrifugaként előnyösen egy dekantáló centrifugát és a c) lépésben centrifugaként előnyösen egy kivetőtárcsás centrifugát alkalmazunk. Abban az esetben, hogy ha a kiindulási víz/olaj polimer készítményben a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva a polimer koncentráció körülbelül 25 tömeg%-ot meghalad, a kiindulási készítményt előnyösen megfelelő hidrofób cseppfolyós olajjal hígítjuk, és a polimer koncentrációt körülbelül 25 tömeg%-nál kisebb értékre csökkentjük, előnyösen a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva körülbelül 1-15 tömeg% közé. A találmány oltalmi körébe tartoznak az eljárás szerint előállított készítmények is.

Jelen találmány tárgya továbbá eljárás víz/olaj polimer készítmények víztartalmának eltávolítására, mely eljárás során a készítményt esőfilmes bepárlón vezetjük át. Azaz, jelen találmány szerinti eljárásban egy esőfilmes bepárlót alkalmazunk a kiindulási víz/olaj polimer emulziók, diszperziók vagy szuszpenziók dehidratálására és dehidratált termék előállítására. A kiindulási víz/olaj polimer emulziók, diszperziók vagy szuszpenziók a kiindulási emulzió, diszperzió vagy szuszpenzió teljes tömegére vonatkoztatva előnyösen kevesebb, mint 25 tömeg% polimert tartalmaznak. Azokban az esetekben, amikor a kiindulási polimer koncentráció magasabb, előnyös a kiindulási anyagot hidrofób olajjal hígítani. Esőfilmes bepárlóként legelőnyösebben vékonyfilmes bepárlót alkalmazunk. Az esőfilmes bepárlóval előállított termékek előnyösen kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg% vizet, még előnyösebben körülbelül 0,1 - 2,5 tömeg% vizet, legelőnyösebben pedig körülbelül 0,1 - 1,5 tömeg% vizet tartalmaznak.

A jelen találmány tárgya továbbá eljárás dehidratált polimer készítmény koncentrálására a hidrofób folyadék eltávolításával, mely eljárás során a dehidratált polimer készítményt (például egy emulziót, diszperziót vagy szuszpenziót) nevezetesen az esőfilmes bepárlóval előállított vízmentesített készítmény kezelését jelenti legalább egy koncentráló eszközben, például egy centrifugában, egy evaporátorban, vagy szűrőben, előnyösen egy centrifurában, még előnyösebben egy lefölöző típusú centrifugában kezeljük koncentrált polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény előállítására. Jelen találmány tárgykörébe tartoznak az eljárás során kapott készítmények is. Előnyösen a kapott készítmény több, mint körülbelül 60 tömeg%, előnyösen több, mint körülbelül 70 tömeg% szilárd polimert és kevesebb, mint körülbelül 5 tömeg%, előnyösebben kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg%, legelőnyösebben pedig kevesebb, mint körülbelül 2 tömeg% vizet tartalmaz. Úgy találtuk, hogy a dehidratált emulziók koncentrálására különösen alkalmasak a dekantáló típusú centrifugák.

Jelen találmány további tárgya egy második szeparációs eszköz alkalmazása, mely lehet például egy szűrő, egy evaporátor vagy egy centrifuga, előnyösen egy centrifuga, a polimer emulzió vagy szuszpenzió koncentrálására alkalmazott első centrifuga finomítványának koncentrálására, lehetővé téve további polimer és visszacirkuláltatható olaj kinyerését. Ennél

- 22 • « · ·« • <·*· ·· ·· · « • · · ·» • · · · • · · « ·« az eljárási lépésnél a kivetőtárcsás centrifuga alkalmazása az előnyös.

A jelen találmány szerinti eljárással tetszőleges víz/olaj polimer készítmények koncentrálhatok. Azaz, a jelen leírásban a víz/olaj polimer készítmény gyakorlatilag bármilyen víz-az olajban emulziót, diszperziót vagy szuszpenziót jelenthet, mely tartalmaz egy etilénes telítetlenséget tartalmazó monomerből vagy monomerekből előállított vízoldható polimert, mely polimer egy vizes fázis része, mely vizes fázis egy hidrofób cseppfolyós folytonos közegben egy vagy több felületaktív anyaggal diszpergálva, emulgeálva vagy szuszpendálva van, és a polimer kevesebb, mint körülbelül a készítmény tömegének 60 tömeg%-a.

Az itt tárgyalt víz/olaj polimer készítmények tartalmazhatnak bármilyen egy vagy több etilénesen telítetlen monomerből előállított vízoldható polimert. A polimerek lehetnek tehát nem-ionosak, kationosak, anionosak vagy amfoter jellegűek. Jelen találmány tehát vonatkozik például a nem-ionos vagy anionos, vízoldható, etilénesen telítetlen polimer emulziókra vagy szuszpenziókra, amelyek például a következő monomerekből állíthatók elő: N-vinil-pirrolidon, N-vinil-formamid, etoxilezett akrilát és metakrilát észterek, például hidroxi-etil-metakrilát (HEM) és a HEM 5, 10 és 20 mól etoxilátjai, akrilsavamid, metakrilsavamid, N,N-dimetil-akrilsavamid, N-izopropil-akrilsavamid, N-terc-butil-akrilsav-amid, akrilsav, α-halo-akrilsav, maleinsav vagy maleinsavanhidrid, itakonsav, vinil—ecetsav, allil-ecetsav, metakrilsav, akrilonitril, vinil—szulfonsav, allil-szulfonsav, vinil-foszforsav, • w··

- 23 φ ·· * * · • · • · ··* ···· · vinil-acetát, 2-akrilamido-2-metil-propán-szulfonsav (AMPSA) , 2-metakrilamido-2-metil-propán-szulfonsav (methAMPSA), sztirol-szulfonsav, hidroxi-alkil-akrilátok, β-karboxi-etil-akrilsav, β-szulfoalkil-(met)akrilátok, szulfoalkil-metakrilátok, allil—oxi-2-hidroxi-propán-szulfonsav, és metakril-amido—hidroxi—propil-szulfonsav, vagy ezek kombinációi. A polimerek lehetnek ezen polimerek sói is.

A polimerek kationosak is lehetnek, mint például a következő monomerekből előállított polimerek: dimetil-diallilammónium-klorid (DMDAAC), dietil-diallil-ammónium-klorid (DEDAC), dimetil-diallil-ammónium—bromid (DMDAAB), dietil—diallil-ammónium-bromid (DEDAAB), metakriloil-oxi-etil-trimetil-ammónium-klorid (METAC), akriloil-oxi—etil-trimetil-ammónium-klorid (AETAC), metakriloil-oxi-etil-trimetil-ammónium—metoszulfát (METAMS), akriloil-oxi-etil-trimetil-ammónium—metoszulfát (AETAMS), metakril-amido-propil—trimetil-ammónium-klorid (MAPTAC), dimetil-amino-etil-akrilát, dimetil—amino-etil-metakrilát, dimetil-amino-propil-metakrilsav-amid, ezek kombinációi. A polimerek lehetnek a fentiekben felsorolt kationos monomerekből és nem-ionos monomerekből, mint például a fentiekben felsorolt nem-ionos monomerekből, nevezetesen akrilsav-amidből, metakrilsav-amidból vagy N,N-dimetil-akrilsav-amidból készültek.

Tetszőleges amfoter jellegű polimerek is lehetnek a találmány szerinti készítményekben, mint például egy vagy több fentiekben felsorolt anionos monomerből és egy vagy több fentiekben felsorolt kationos monomerből előállított polimerek, elsősorban a következő monomerekből készült polimerek: akril·«·· • · « · ·«V • · · · · · ··· ·«·· ··« ♦ ··

- 24 sav, metakrilsav és/vagy AMPSA vagy methAMPSA és DMDAAC,

AETAC, METAC, METAMS, és/vagy MAPTAC. Adott esetben az alkalmazható monomerek köre kiterjeszthető a nem-ionos monomerekre is . N- (3-szulfopropil)-N-metakriloil-oxi-etil-N,N—dimetil-ammónium-betain-hól önmagukban vagy más nem-ionos monomerekkel együtt alkalmazva bétáin polimerek állíthatók elő.

A jelen találmány szerinti víz/olaj polimer készítményekben általában az anionos, nem-ionos, kationos vagy amfoter jellegű polimerek molekulatömege viszkozimetriásan meghatározva nagyobb, mint körülbelül 1 000 000. Előnyös az 500 000 és az 50 000 000 közötti molekulatömeg tartomány.

A jelen találmány szerinti eljárásban a kiindulási polimer emulzió vagy szuszpenzió koncentrációja szilárd polimerre nagyobb, mint körülbelül 60 tőmeg%, előnyösen nagyobb, mint körülbelül 70 tömeg%. A kapott polimer készítmények stabilak, önthető formájúak és általában a kapott polimer tulajdonságai lényegesen nem különböznek a kiindulási emulzióban lévő polimer tulajdonságaitól, nevezetesen nincs lényeges változás a polimerek molekulatömegében vagy oldhatósági jellemzőiben.

A jelen találmány szerinti készítmények új polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmények, melyek kevesebb, mint körülbelül 5 tömeg%, előnyösen kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg%, még előnyösebben kevesebb, mint körülbelül 2 tömeg% vizet tartalmaznak a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva. A készítmények tartalmaznak továbbá:

a) legalább körülbelül 60 tőmeg% vízoldható polimert, előnyösen legalább körülbelül 70 tömeg% vízoldható polimert;

b) körülbelül 10-35 tőmeg% hidrofób folyadékot;

c) legalább körülbelül 0,1 tömeg% legalább egy emulzióképződést elősegítő felületaktív anyagot; és adott esetben

d) hatásos mennyiségben szférikus stabilizálószert, ahol a fentiekben megadott százalékos értékek minden esetben a készítmény teljes tömegére vonatkoztatott tömeg%-ot jelentenek.

A találmány szerinti nem-vizes készítmények még előnyösebben tartalmaznak

a) körülbelül 70-85 tömeg% vízoldható polimert;

b) körülbelül 10-25 tömeg% hidrofób folyadékot;

c) körülbelül 0,1 - 10 tömeg% legalább egy emulzióképződést elősegítő felületaktív polimer stabilizáló anyagot; és

d) adott esetben hatékony mennyiségben szférikus stabilizálószert.

A készítményekben általában inért anyagok is vannak.

A találmány szerinti készítmények előállításakor a kiindulási készítményt, mely lehet polimer emulzió, diszperzió vagy szuszpenzió, amely a kiindulási koncentrációban vizet, valamint kiindulási koncentrációban hidrofób folyadékot, továbbá kiindulási koncentrációban legalább egy emulzióképződést elősegítő felületaktív anyagot, továbbá kiindulási koncentrációban vízoldható polimert tartalmaz, a következő eljárással dehidratáljuk és koncentráljuk:

a) a kiindulási emulziót hígítjuk, ha a víz/olaj polimer készítményben a kezdeti polimer koncentráció nagyobb, mint körülbelül 25 tőmeg%, egy megfelelő hidrofób folyadék alkalmazásával, ily módon olyan víz/olaj készítményt állítunk elő, melyben a polimer koncentrációja a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva körülbelül 0,1 - 25 tömeg%, előnyösen körülbelül 1-15 tömeg%;

b) az a) lépésben kapott készítményt dehidratáljuk a víz/olaj polimer készítmény víztartalmának elpárologtatásával, előnyösen esőfilmes bepárló alkalmazásával, ezáltal a kezdeti vízkoncentrációt 5 tömeg%-nál alacsonyabb értékre csökkentjük, előnyösen körülbelül 3 tömeg% alá, még előnyösebben körülbelül 0,1 és körülbelül 2,5 tömeg% közötti értékre, legelőnyösebben körülbelül 0,1 és 1,5 tömeg% közötti értékre, ily módon bepárlási koncentrátumot állítunk elő; és

c) a b) lépésben kapott bepárlási koncentrátumot szűréssel, elpárologtatással vagy centrifugálással, előnyösen centrifugálással kezeljük a bepárlási koncentrátum hidrofób folyadék tartalmának részleges eltávolítására, ily módon egy készítmény koncentrátumot, mely lényegében egy vízoldható polimert és egy emulzióképződést elősegítő felületaktív anyagot tartalmazó szuszpenzió, diszperzió vagy emulzió egy hidrofób folyadékban, továbbá egy finomítványt, előnyösen egy centrifuga finomítványt állítunk elő. A finomítványt adott esetben egy második elválasztási eszközben kezeljük, például szűrjük, centrifugáljuk vagy bepároljuk, előnyösen centrifugáljuk, ily módon további szilárd polimert állítunk elő, és további hidrofób folyadékot nyerünk vissza.

Az etilénesen telítetlen vízoldható monomerből vagy monomerekből előállított vízoldható polimert tartalmazó víz/- 27 olaj polimer készítmények, melyeket eljárásunk szerint koncentrálunk, általában nem tartalmazhatnak invertáló felületaktív anyagot, mivel az invertáló felületaktív anyagok jelentős mértékben hátráltatják a dehidratálást az elpárologtatási lépésben, különösen az esőfilmes bepárló alkalmazásakor. Ettől a korlátozástól eltekintve úgy tekinthetjük, hogy gyakorlatilag bármilyen víz/olaj polimer készítmény koncentrálható. Például a kereskedelemben hozzáférhető víz/olaj emulziós polimer szuszpenziók vagy emulziók alkalmazhatók. A kereskedelemben hozzáférhető víz/olaj polimer készítményekre példaként megemlítjük a Calgon Corporation Pol-E-Z^ és HYDRAID^ jelű emulziós polimerjeit.

Mint a fentiekben jeleztük, az ilyen emulziók vagy szuszpenziók egy folytonos hidrofób folyadék fázist tartalmaznak, továbbá legalább egy emulzióképződést elősegítő felületaktív anyagot és egy vizes fázist, mely vizet és vízoldható polimert tartalmaz. Abban az esetben, ha a kiindulási víz/olaj polimer készítmény kezdeti polimer koncentrációja nagyobb, mint körülbelül 25 tömeg% a víz/olaj polimer készítmény teljes tömegére vonatkoztatva, a kiindulási emulziót vagy szuszpenziót előnyösen, egy megfelelő hidrofób folyadékkal, hígítjuk, és a kezdeti polimer koncentrációt körülbelül 25 tömeg% alatti értékre csökkentjük, azaz, körülbelül 0,1 - 25 tömeg%-os értékre, előnyösen körülbelül 1 és 15 tömeg% közé a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva. A fentiekben említett megfelelő hidrofób folyadék bármilyen hidrofób folyadék lehet, amely összeférhető a koncentrálásra kerülő víz/olaj polimer készítménnyel. Előnyösen ugyanazt a hidrofób folyadékot hasz28 náljuk, melyet a kiindulási emulzió vagy szuszpenzió tartalmaz. Ha a kiindulási víz/olaj polimer készítmény kevesebb, mint körülbelül 25 tömeg% aktív szilárd polimert tartalmaz, hígítási lépésre általában nincs szükség.

A polimert akár 25 tömeg%-nál kisebb kezdeti koncentrációban tartalmazó kiindulási víz/olaj polimer készítményt alkalmazva, akár megfelelő hidrofób folyadékkal hígított 25 tömeg%-nál kevesebb polimert tartalmazó víz/olaj polimer készítményt alkalmazva a jelen találmány szerinti eljárásban szükség van a dehidratálásra, melyet előnyösen·esőfilmes bepárló alkalmazásával hajtunk végre és így távolítjuk el a vizet a kezdeti víz/olaj polimer készítményből, melyben a polimer koncentrációja kevesebb, mint körülbelül 25 tömeg%, és ezáltal a víz kezdeti koncentrációját körülbelül 5 tömegé alá, előnyösen körülbelül 3 tömeg% alá, még előnyösebben körülbelül 0,1 és 2,5 tömeg% közötti értékre, legelőnyösebben pedig körülbelül 0,1 és 1,5 tömeg% közötti értékre csökkentjük, és bepárlási koncentrátumot állítunk elő.

Az esőfilmes bepárlókban a koncentrálásra kerülő emulziót, diszperziót vagy szuszpenziót magas hőmérséklet hatásának tesszük ki, előnyösen vákuum alkalmazása mellett, és így a víz pillanatszerűen gyors párolgását idézzük elő. Mivel az eljárás jellemzője, hogy a tartózkodási idő rövid, a kezelt polimereket túlzott termikus hatásnak nem tesszük ki. A kapott bepárlási koncentrátum a bepárlót általában 93 °C-nál magasabb hőmérsékleten hagyja el, ami azt jelenti, hogy további feldolgozás előtt előnyösen le kell hűteni. A bepárlási koncentrátum hűtésére ismert hőcserélési eljárások alkalmazhatók;

• · «

- 29 a termék hőmérséklete előnyösen kevesebb, mint körülbelül °C.

Esőfilmes bepárlóként előnyösen vékonyfilmes bepárlót alkalmazunk. A vékonyfilmes bepárlók különösen alkalmasak hőre érzékeny és tartós hőhatásra érzékeny anyagok kezelésére. A jellegzetes vékonyfilmes bepárlóban a kiindulási polimer emulzió vagy szuszpenzió - az előnyösen, de nem szükségszerűen csökkentett nyomáson működő - egységbe a melegített rész fölött lép be és rögzített vagy forgó terelő lemezekkel kerül eloszlatásra. Amint az emulzió lefelé áramlik a bepárló falain, egy gördülő szalag vagy ív alakú front képződik általában a terelő lemezek éleinél. A folyadék turbulenciája és keveredése vélhetően kedvező hő- és tömegátadási viszonyokat teremt, mely lehetővé teszi a lokális túlmelegedések elkerülését. A dehidratált fluidum az egység alján távozik el csekély mennyiségű olaj gőzzel együtt, a vízgőz pedig a magával ragadott emulzióval együtt a tetején.

A megfelelő hűtési lépcsőt követően a bepárolt koncentrátum előnyösen centrifugába kerül. Elméletileg bármilyen centrifuga alkalmazható a bepárlási koncentrátum további koncentrálására, a dekantáló típusú centrifuga tekinthető előnyösnek ennél a műveletnél.

A dekantáló centrifuga jellemző része egy hengeres, kúpos, forgó tartály. A nagy forgási sebességnél a forgás által létrehozott centrifugális erő a betáplált készítményben a szilárd polimert az edény oldalfala felé szorítja, ahol abból egy körgyűrű képződik. A centrifuga edényébe egy szállító csiga nyúlik be, melynek külső széle és a centrifuga edény belső fala közt kicsiny hézag van. A szállító csiga vagy csekély mértékben kisebb, vagy nagyobb sebességgel forog, mint a centrifuga edénye. A sebesség különbség azt eredményezi, hogy az elválasztott szilárd anyag az eszköz kúpos vége felé mozog és kilép. Az eszköz ellenkező végén lyukakon át távozik a könnyebb cseppfolyós fázis.

A centrifugának alkalmasnak kell lennie arra, hogy a nehézségi gyorsulás körülbelül 500 - 10 000-szeresét kitevő centrifugális erőt hozzon létre, előnyösen körülbelül 1 000 - 6 000-szeres nehézségi gyorsulást. A centrifugális hatásra a nagyobb, nehezebb szilárd polimer kerül ki a centrifugából és így egy koncentrált polimer és emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/olaj készítmény, mely körülbelül 60 tömeg%-nál nagyobb koncentrációban tartalmaz szilárd polimert, előnyösen több, mint körülbelül 70 tömeg% szilárd anyagot, és gyakorlatilag nem tartalmaz vizet. A centrifugából kilépő elsődleges folyadék viszkózus, önthető polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hirdofób folyadék készítmény, melynek viszkozitása körülbelül 0,3 - 25,0 Pa. s . Ezek a készítmények általában kevesebb, mint 3 tömeg% vizet tartalmaznak, előnyösen kevesebb, mint 2 tömeg% vizet a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva.

Az ilyen készítményeket nem-vizes, nagy szilárdanyag tartalmú polimer készítményekként tartjuk számon. A nem—vizes itt azt jelenti, hogy a polimer készítmény kevesebb, mint 5 tőmeg% vizet tartalmaz. Az eljárás folyamán továbbá egy centrifuga finomítvány is képződik, mely további koncentráló módszerekkel, például szűréssel, bepárlással, vagy egy másik • · • · · • *

- 31 centrifugával, előnyösen egy második centrifugával tovább koncentrálható. Bármilyen centrifugát alkalmasnak tekintünk az első centrifugából származó finomítvány további koncentrálására. Mindazonáltal a tárcsás centrifugát, előnyösen a kivető tárcsás centrifugát találjuk előnyösnek az említett második centrifugálásos szétválasztásnál. Az első centrifuga finomítvány általában kevesebb, mint körülbelül 5 tömeg% szilárd polimert tartalmaz. Ezt az anyagáramot tárcsás centrifuga alkalmazásával polimer/hidrofób folyadék készítménnyé koncentráljuk, mely több, mint körülbelül 25 tömeg% szilárd polimert tartalmaz. A második centrifugából származó elsődleges terméket ezután összekeverhetjük az első centrifugából származó elsődleges termékkel, a dehidratált koncentrált polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék végtermék készítményt, mely több, mint körülbelül 60 tömeg% szilárd polimert, előnyösen több, mint körülbelül 70 tömeg% szilárd polimert tartalmaz. A második centrifuga olajban gazdag finomítványának visszacirkuláltatásával javíthatjuk a teljes koncentrálási eljárás hatékonyságát.

Miután a hidrofób folyadék egy részét egy vagy több centrifugálási lépésben eltávolitottuk, előnyösen egy stabilizálószert adunk a készítményhez. Elméletileg bármilyen vegyület, mely a koncentrált és emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/olaj készítményt stabilizálja, csökkentve az összetapadási és szétválási hajlamot, alkalmazható. A nemvizes polimer/olaj szuszpenziók stabilizálásánál különösen hatékonynak találtuk a lauril-metakrilát/metakrilsav kopolimereket. Például a lauril-metakrilát/metakrilsav poli• · • ·

- 32 merek, melyek tömeg%—bán kifejezett összetételi aránya 99,5/0,5 és molekulatömege körülbelül 10 000 és 5 000 000 közötti, igen alkalmas stabilizátorok. A stabilizátorokat hatásos mennyiségben használjuk, előnyösen legalább körülbelül 0,1 ppm mennyiségben a stabilizálandó koncentrátum készítmény tömegére vonatkoztatva. Ezeket a stabilizátorokat ismert oldat polimerizációs eljárásokkal lehet előállítani (ilyen polimerizációs eljárásokat ismertetnek például a 4 833 198 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban).

Az 1. ábrán a jelen találmány szerinti eljárás legjobb megvalósítási módját egyszerű vonalas folyamatábrán mutatjuk be. Az ábrán 1 számmal jelölt kiindulási emulzió tároló tartályban tároljuk a kiindulási polimer emulziót, mely több, mint körülbelül 25 tömeg% szilárd polimert, körülbelül 45 tömeg% vizet és körülbelül 25 tömeg% olajat tartalmaz, valamint a fennmaradó mennyiségben inért anyagokat (azaz felületaktív anyag rendszert, kelátképzőket, stb.). Az 1 tankból az anyag 3 vezetéken át 4 bepárlóba kerül. A kiindulási polimer emulziót a 2 hígítóanyag tartályból 5 vezetéken át hidrofób folyadékkal a megfelelő mértékben felhígítjuk. A hidrofób folyadék előnyösen ugyanaz a hidrofób folyadék, amelyet a kiindulási emulzió előállításánál is használtunk, vagy visszacirkuláltatott olaj a második centrifugálási lépésből, vagy ezek valamilyen kombinációja. A hígítási lépésben egy hígított víz/olaj polimer készítmény keletkezik, mely körülbelül 10 tömeg% polimert, körülbelül 18 tömeg% vizet, és körülbelül 70 tömeg% olajat, továbbá inért anyagokat tartalmaz. A kiindulási polimer emulzió és a hígítószer keveredését egy vezetékben elhelyezett keverő• ·

- 33 eszköz alkalmazásával segíthetjük elő.

A 4 bepárló egy esőfilmes bepárló, előnyösen egy vékonyfilmes bepárló, melyet forró olajjal vagy gőzzel fütünk. A forró olaj, vagy gőz a bepárlóba 6 vezetéken át lép be és azt 7. vezetéken hagyja el. 4 bepárlóban, mely előnyösen atmoszférikusnál kisebb nyomáson működik, megtörténik a megfelelő mennyiségű víz gyors elpárologtatása és az előnyösen kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg% vizet, még előnyösebben körülbelül 0,1 - 1,5 tömeg% vizet tartalmazó bepárlási koncentrátum előállítása. A bepárlási koncentrátum a bepárlót 8 vezetéken át hagyja el, hőmérséklete általában magasabb, mint körülbelül 104 °C. A bepárlóban az érintkezési idő általában körülbelül 5 másodperc. A bepárlási koncentrátum előnyösen 9 bepárlási koncentrátum tároló tartályba folyik. Az elpárologtatási lépésben 10 kondenzált anyagáram is keletkezik, amely általában több, mint körülbelül 80 tömeg% vizet tartalmaz, körülbelül 0,5 és körülbelül 10 tömeg% közötti mennyiségben olajat, és kevesebb, mint körülbelül 1 tömeg% inért anyagot tartalmaz.

kondenzátum anyagáramot 11 hőcserélővel hűtjük - előnyösen hűtővíz alkalmazásával, mely 12 vezetéken át kerül a hőcserélőbe - a kondenzátum anyagáram hőtartalmának elvonása céljából. A lehűtött kondenzátumot 13 kondenzátum tároló tartályban gyűjtjük össze. A bepárlási koncentrátum 9 bepárlási koncentrátum tároló tartályból 14 hőcserén át 15 centrifugába folyik. Előnyösen dekantáló centrifugát használunk. A hűtőközegként alkalmazott víz 16 vezetéken át kerül 14 hőcserélőbe. A bepárlási koncentrátum - mely előnyösen 40 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten lép ki 14 hőcserélőből, és mely kö··· · ·· • · • · · ·

- 34 rülbelül 10-15 tömeg% szilárd polimert, kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg% vizet, körülbelül 80 és körülbelül 90 tömeg% közötti mennyiségben olajat, továbbá inért anyagokat tartalmaz - 15 centrifugába kerül. A bepárlási koncentrátumot tovább töményítjük a bepárlási koncentrátum olaj tartalma egy részének eltávolításával. A koncentrált készítmény, amely lényegében olajban polimert és emulzióképződést elősegítő felületaktív anyagokat tartalmaz, 17 vezetéken át hagyja el a centrifugát. A 15 centrifugából kilépő anyagáram előnyösen több, mint körülbelül 70 tömeg%- szilárd polimert, kevesebb, mint körülbelül 2 tömeg% vizet, körülbelül 8-12 tömeg% olajat, továbbá inért anyagokat tartalmaz. Az inért anyagok itt elsősorban a kiindulási emulzió felületaktív anyag rendszerét jelentik. 15 centrifugából centrifuga finomítvány anyagáram is származik, amely 18 vezetéken át 19 finomítvány tároló tartályba kerül. A 15 centrifugából származó finomítvány általában kevesebb, mint körülbelül 5 tömeg% polimert, és több, mint körülbelül 90 tömeg% olajat tartalmaz. A finomítványt előnyösen 20 vezetéken át 21 centrifugába vezetjük, mely előnyösen kivetőtárcsás centrifuga. A 21 centrifugával előállított koncentrátum általában több, mint körülbelül 25 tömeg% polimert, kevesebb, mint körülbelül 1 tömeg% vizet, körülbelül 50-60 tömeg% olajat, továbbá inért anyagokat tartalmaz. Ez a koncentrátum a 22 vezetékbe jut, ami a 17 vezetékhez csatlakozik, mely a 15 centrifugából származó koncentrált készítmény elvezetésére szolgál, ezáltal az anyagáramokból olyan polimer/olaj koncentrált készítmény keletkezik, mely előnyösen több, mint körülbelül 70 tömeg% szilárd polimert, kevesebb, mint körülbelül 2 tömeg% vizet, körülbelül

15-25 tömeg% olajat, és körülbelül 5-10 tömeg% inért anyagot tartalmaz. Ez a polimer/olaj készítmény koncentrátum 23 vezetéken át 24 terméktároló tartályba kerül. 24 terméktároló tartályból a polimer-olaj készítmény koncentrátum 25 vezetéken áthaladva egyesül a 26 stabilizáló tároló tartályból 27 vezetéken át érkező lauril-metakrilát/metakrilsav stabilizátorral. A kezelendő centrifuga koncentrátum tömegére vonatkoztatva előnyösen körülbelül 1,0 - 2,5 tömeg% stabilizátort (az aktív anyagra számítva) adunk a készítményhez. A koncentrált polimer készítmény tömegére vonatkoztatva további 0,1 - 0,5 tömeg% invertáló felületaktív anyagot vezethetünk 28 tároló tartályból 29 vezetéken át 30 vezetékbe, melyben a koncentrált stabilizált készítmény áramlik 31 statikus keverőn és 33 vezetéken át 32 végtermék tároló tartályba.

A 21 kivető tárcsás centrifugában egy finomítvány áram is képződik, mely általában kevesebb, mint körülbelül 1 tömeg% polimert, kevesebb, mint körülbelül 0,1 tömeg% vizet, körülbelül 95-99,5 tömeg% olajat, továbbá inért anyagokat tartalmaz. A finomítvány 34 vezetéken át 35 olajtároló tartályba kerül. A 35 tartályból a 21 centrifuga finomítványát vagy elvezetjük, vagy visszaforgatjuk a folyamatba, például 36 szivattyú alkalmazásával a 2 hígítóanyag tartályba.

A találmány szerinti eljárás véleményünk szerint lényegében bármilyen folytonos hidrofób folyadék fázisban diszpergált vízoldható polimert tartalmazó vizes fázisból álló készítményre alkalmazható. Mindazonáltal azoknak a víz/olaj polimer készítményeknek a koncentrálásánál alkalmazható elő• · • « · · · « « · ·

- 36 nyösen, melyek nem tartalmaznak invertáló felületaktív anyagot, mivel az invertáló felületaktív anyagok csökkenthetik a dehidratálás hatékonyságát.

Jelen találmány oltalmi körébe tartoznak azok a készítmények, melyek a találmány szerinti eljárásban keletkeznek, így esőfilmes bepárlóval, nevezetesen egy vékonyfilm bepárlóval dehidratált emulziós polimer készítmények és azok az emulziós polimer készítmények, melyeket a dehidratált emulzióból vagy szuszpenzióból a hidrofób folyadék elkülönítésével egy vagy több centrifugálási lépés alkalmazásával állítunk elő.

A találmány szerinti eljárást - a korlátozás igénye nélkül - az alábbi példákban részletesen bemutatjuk.

1. példa

Vékonyfilmes bepárlás

Kiindulási 25,45 tömeg% akrilsavamid/AETAC (90/10 mól%) polimert tartalmazó polimer emulziót (a polimer a Calgon Corporation terméke és kereskedelmi forgalomban kapható) Kensol 61-el hígítjuk, és egy hígított víz/olaj emulziót állítunk elő, mely a következő komponenseket tartalmazza:

Tömeg% polimer 10,42 víz 18,12 olaj 69,80 emulzióképződést segítő felületaktív anyag rendszer _1,66 összesen: 100,00

A hígított kiindulási emulziót pneumatikus működésű diafragma szivattyúval egy tartályba továbbítjuk.

A Votator 04-020 típusú vékonyfilmes bepárló forgó részét elindítjuk, hőmérsékletét olaj fűtés alkalmazásával a működési hőmérsékletre emeljük (120-130 °C), majd beindítjuk az evakuálást. A bepárló működési nyomása 1,3-1,5 kPa.

A fent ismertetett hígított emulziót folyamatosan táp láljuk be a bepárlóba, mígnem az állandósult állapotú működés feltételei létrejönnek.

Az állandósult állapotú működési körülmények között a vékonyfilmes bepárlóval a hígított anyagáramra a következő anyagmérleget kaptuk:

	Kiindulási emulzió	Bepárlási koncentrátum	Eltávolított gőz
polimer tömeg%	10,42	13,15	0,00
víz tömeg%	18,12	0,30	84,98
olaj tömeg%	69,81	84,42	14,17
inért anyagok
tömeg%*	1.66	2.12	0,85
	100,00	79,20	20,80

* Az inért anyagok körébe tartoznak a különböző emulzió képződést elősegítő felületaktív anyagok, a nátrium-diszulfit, a citromsav és az etilén-diamin-tetraecetsav nátrium sója.

A példában bemutatott eredményekből látszik, hogy a vékonyfilmes bepárló alkalmas a kiindulási polimer emulzió

vízmentesítésére. A fenti példa szerint előállított bepárlási koncentrátum 0,3 tömeg% vizet tartalmaz, ami azt jelenti, hogy több, mint 99,8 tömeg%-át a kiindulási emulzió víztartalmának, eltávolítottuk.

2. példa

Dekantálő centrifuga

Az 1. példa szerint előállított bepárlási koncentrátumot egy Alfa-Laval/Sharples Model P-660 típusú dekantáló centrifugába tápláljuk. A centrifuga által létrehozott centrifugális erő a nehézségi gyorsulás 3065-szerese.

A következő anyagmérleget kaptuk:

	Centrifuga betáplálás (1. példa szerint)	Centrifuga koncentrátum	Centrifuga finomítvány
polimer tömeg%	13,15	78,50	2,59
víz tömeg%	0,3	1,81	0,06
olaj tömeg%	84,42	11,13	96,28
inért anyagok
tömeq%	2,12	8.56	1.10
	100,00	13,92	86,08

A centrifugálási lépésben előállított polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény 78,5 tömeg% szilárd polimert és 1,81 tömegé vizet tartalmaz. A készítmény egy önthető polimer hordozó rendszer, mely a polimer tudomány területén egyedi.

• ••5 < * » · · · • ·

- 39 3. példa

Stabilizáló adagolás

98,5 g 2. példa szerinti centrifuga koncentrátumot és 1,5 g 65 tömeg%-os LMA/MAA kopolimert Kinex típusú sztatikus keverővei összekeverünk. A keverőbői 77,3 tömeg% szilárd polimert tartalmazó stabil, önthető, cseppfolyós készítményt nyerünk ki.

	Centrifuga betáplálás (2. példa szerint)	65 tömeg%-os LMA/MAA betáplálás	Stabilizált polimer
polimer tömeg%	78,50	-	77,32
víz tömeg%	1,81	-	1,78
olaj tömeg%	11,13	35	11,49
inért anyagok
tömeg%	8,56	-	8,43
LMA/MAA tömeg%	-	65	0,98

• ·* · ··< ·* ·«» · * ·« • · · · ··» « ♦ · · · * «··»··· ··· · ·u

Claims (11)

1) a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva körülbelül 25 és körülbelül 95 tömeg% közötti mennyiségben egy vizes fázist, mely az 1) tömegére vonatkoztatva körülbelül 10 és körülbelül 60 tömeg% közötti mennyiségben vízoldható polimerből és kiegészítő vízből áll;

1. Eljárás víz/olaj polimer készítményekből a víz eltávolítására, azzal jellemezve, hogy a készítményt egy esófilmes bepárlón vezetjük keresztül.

2) a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva körülbelül 0,5 és körülbelül 20 tömeg% közötti mennyiségben legalább egy emulzióképződést elősegítő felületaktív anyagot; és

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal j ellemezve , hogy olyan készítményt alkalmazunk, mely

3 tömeg%-nál kevesebb vizet tartalmaz.

3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal j ellemezve , hogy elegendő vizet távolítunk el ahhoz, hogy olyan koncentrált polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítményt állítsunk elő, melyben a víz koncentrációja kisebb, mint körülbelül 5 tömeg%.

3) a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva körülbelül 25 és körülbelül 95 tömeg% közötti mennyiségben egy hidrofób folyadékot tartalmaz.

4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal j ellemezve , hogy olyan polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítményt

5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal j ellemezve, hogy olyan polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítményt állítunk elő, mely 0,1-2,5 tömeg% vizet tartalmaz.

6. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy esőfilmes bepárlóként vékonyfilmes bepárlót alkalmazunk.

7. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal j ellemezve, hogy víz/olaj polimer készítményként olyan készítményt alkalmazunk, amelynek kezdeti polimer koncentrációja 25 tömeg%-ot meghalad a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva és amely készítményt az esőfilmes bepárlóba történő bevezetés előtt egy megfelelő hidrofób folyadékkal oly módon hígítunk, hogy a polimer koncentrációja 25 tömeg%-nál kisebb legyen.

8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal j ellemezve, hogy a polimer koncentrációt 1-15 tömeg% közötti koncentrációra csökkentjük.

9. Egy polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény, azzal jellemezve , hogy egy víz/olaj polimer készítményből egy esőfilmes bepárló alkalmazásával a víz eltávolításával van előállítva.

9 99 9 9999 · ··»··« · » · · » ··♦ • · »999 ·»· ···· »·«· · ·« állítunk elő, mely kevesebb, mint körülbelül 3 tömeg% vizet tartalmaz.

10. A 9. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény

- 42 « · * ·· · « · * « • · ··· ···· · •«ve ·· • e • ··» • · » • ··

11. A 10. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a polimer/emulzióképződést elősegítő felületaktív anyag/hidrofób folyadék készítmény 0,1-2,5 tömeg% vizet tartalmaz.

A meghatalmazott: