JPS621746A - 水性媒体中で粒状物を分散するポリマ−ブレンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水性システム中の粒状物質の分散に関する。一
層詳細には、本発明は媒体と接触する表面への固体の沈
着金防ぐ、水性媒体中の粒状固体の分散に関する。

〔従来の技術〕

工業上のシステムのいつも生ずる間晴は水性の流れと接
触している固体の表面例えばパイプ、熱交換器（７ＪＯ
熱及び冷却の両方Ｊ１反応器、貯蔵タンク、ゼイラーな
どへの流れからの粒状物の沈着であるっこの状態はとき
にｒよ「汚れ（ｆｏｕ　Ｉ　ｉｎｇｌ　Ｊ及び／又は「
スケール」と呼ばれる９粒状物は天然のものであって、
列えげ沈泥９粒土そして河川により運ばれる有機及び無
機の他の物質があるっそれらは又工業上のシステム内に
形成されそしてシステムの溶解度の限度を超える物質例
えばスケールよシなるか又はシステムに力０えられる物
質［ｔｌｌえは顔料、粘土、でん粉及び他の修飾物より
なる。

時間が経過するとこのような物質は固体の表面に沈着し
そして圧縮及び／又は伝熱の減少を生じさせそれにより
不充分な操業並に水性媒体により働かされる伝熱又は他
のシステムの不調をもたらすだろう。

無機物例えばカオリン型粘土鉱物の分散は特別な問題を
提起するっそれは粘土上の分散性物質の良好な吸着（そ
の吸着は粘土粒子の分散の基本的な条件である］は吸着
が単一層又は多層の何れかにかかわらず分散性分子が吸
引される粘土結晶の部分に依存しそして他の一層明らか
な事項列えは分散媒体の極性、温度及び処理されるシス
テムの運動性に依存するからである。列えはカオリン粘
土結晶の端は一般に結晶の表面よりも一層極性に富み従
って吸着は分散剤の極性に応じて端に一層容易に生じる
だろうつこのような吸着は結晶の表面上の吸着よりも分
散にとり好ましくない、単一層の吸着は多層の吸着よシ
好１しく結晶間の橋かけ並に結晶間の電荷反撥の低下を
避ける（後者を最大にすることは分散の目的であるン、
従って粘土鉱物の良好な分散剤の選択は極めて実験的な
技術であるう 低分子量重合体夕１１えばスチレン・無水マレイン酸重
合体は飼えば米国特許第２，７２３，９５６号。

同第３，９４８，７９２号、同第４，２８８，３２７号
。

同第４，３７４，７３３号に記載された如く水性熱交換
システムにおける分散剤として開発された。

スケール形成においてカルシウム塩は酸化及び金属表面
の腐蝕の他の形によシしばしば生じ沈でんするウジ−・
ディ・ハンセン（Ｇ　、　Ｄ　、　Ｈａｎｓｅｎ　ｌの
米国特許第４，３２８．１８０号及びその分割の米国特
許第４，３８４，９７９号はこのような目的に有用な処
方を記載しそれはチオグリコール酸を末端に有するアク
リル酸の低分子＃重合体の使用を含む。

後盾はライス（ＲｉｃｅＪらの米国特許第３，６６５，
０３５号そしてその分割の同第３，７５６，２５７号に
おいてスケール防止剤の使用及び合成について一層詳し
く占己載されている。

冷媒と接触している金属表面の腐蝕のコントロール又は
種々の水性システムからの物質の沈着のコントロールに
関する前記特許に開示された（ｉｌｌｌｌ成育効性にか
かわらず、特にカオリシ型の粘土鉱物の粒状物質の分散
を増大させそれにより工業上のシステムの表面上の沈着
を防止する水処理のこれらの領域又は他の領域で要求さ
れている５本発明において「分散」とは水性システム中
で固体粒子間の反撥を最大にして水性システムと接触し
ている表面上の粒状物質の沈着を減少させることを意味
する。改良された分散はときには粒状物の改良された懸
濁により明らかにされるが又可溶化、乳化又は他の液化
をもたらす。

〔発明の概要〕

従って２種の異った重合体のブレンドは水性媒体中の粒
状ｍ買の増大した分散をもたらすことが分った１本発明
のポリマーブレンドは約５０〜９９重Ｊ１％の（Ａ）少
くとも１種のアルファ、ベータモノエチレン性不飽和カ
ルゴン酸及び任意には他の単量体の水溶性低分子量重合
体及び５０〜１重敬チの（Ｂ）（イ）ビニル芳香族重合
体及び（ロ）２−アクリルアミド−２−メチルプロパン
スルホン酸の重合体から選択され九水溶性低分子量重会
体よシなる。

ポリマーブレンドの重合体（Ａ）は少くとも１種のアル
ファ、ベータモノエチレン性モ飽和カルゼン酸の低分子
、ｉｔ　ｆ！ＡＩえは約５００〜５０００　（数平均）
好ましくは約１０００〜２００００重合体である。

重合体は水溶性でありそして水性媒体中で解離しうる７
代表的にはこれらの重合体は性力ロ重合しうる酸列えげ
アクリル酸、メタクリル１浚、イタコン酸又はクロト／
酸そしてその２種以上の任意の混合物に基くう重合体は
水溶解度を助ける基飼えは重亜硫酸塩、メルカプト又＋
ｒｔチオグリコール酸の基金米油に有する。重合が充分
に加水分解されるか又は中和され（処理中のシステムへ
の添加前又は処理中その場の何れかで）そして解離され
うるならば、アルカリ及び他の疎水性基は重合体中に゛
存在してもよいっ従って重合体は少くとも１種の前述の
１会可能な酸と少量（全重合体Ａに基いて０〜約４０重
量％］の少くとも１種の他の酸以外の単量体例えば低級
アルキルアクリレート例えはメチル又はエチルアクリレ
ートとの共重合体を含み、前述の如く末端基を有し加水
分解坏れるか又は中和される。

好ましい重合体（Ａ）は前述のライスらの特許に開示さ
れ本明細書で引用するチオグリコール酸を末端に有する
ポリアクリル酸である。ライＸの特許の合成においてチ
オグリコール酸末端剤の代、りにアルカリメルカプタン
例えばエチル又はプロピルメルカプタンを用いることに
より一般に等しいメルカプタン末端アクリル酸重合体が
形成される。

有用な重亜硫酸塩末端重合体はオブライエン（０°Ｂｒ
１ｅｎ　）らの米国特許第３，９６５，０２８　ｆｊに
記載きれている５本明細書において引用としているこの
特許はアルカリ金属重亜硫酸塩を末端に有ししかも塩基
例えばＮａＯＨ又はＮＨ４ＯＨによる中和により一層水
溶性にさせられたアクリル酸単独又はそれとアクリルニ
トリル又はメチルアクリレートとの低分子量の水溶性重
合体′ｊ＆：開示している。

ブレンドの重合体（Ｂ）は水溶性の低分子量の解離しう
るビニル芳香族重合体又は２−アクリルアミド−２−メ
チルプロパンスルホン酸の重合体である。これらの重合
体は一般に約５００〜ｓｏｏ。

（数平均】好ましくは約１０００〜３０００の分子量を
有するっビニル芳香族重合体（ときには又、「スチレン
性」又は「スチレン含有」重合体と呼ばれる。Ｊはスチ
レン及び置換スチレン列えばビニルトルエン又はアルフ
ァーメチルスチレンに基きそしてスルホン化ポリスチレ
ン、スルホン化スチレン・ジビニルベンゼン共重合体、
加水分解しうるスルホン化スチレン・無水マレイン酸共
重合体。

刀Ｏ水分解しうるスルホン化スチレン−無水マレイン酸
共重什体、加水分解しうるスチレン・マレイミド共重合
体、　７Ｊ［Ｉ水分解しうるスルホン化スチレン・マレ
イミド共重合体などを含むっビニル芳香族単量体対無水
マレイ／醒又は他の共単量体のモル比は一般に約１対１
〜約１０対１好ましくは約１対１〜４対１であるう重合
体は塩基列えは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ア
ルキルアミン又はアンモニアによる中和によシ水溶性に
せしめる。

２−アクリルアミド−２−メチルプロパ／スルホン酸は
ホモポリマーとして又は全重会体Ｂに基いて５０重量％
以内の少くとも１種の他の水溶性単量体例えばアクリル
アミド、アクリル酸、アクリルニトリル、無水マレイン
酸、　Ｎ−ビニルピロリドン、４−ビニルビリジ／、３
−メタクリルアミドプロピルジメチルアミｙ、Ｎ、Ｎ−
ジメチルアミノエチルメタクリレート、ヒドロキシエチ
ルアクリレート及びブトキシエチルアクリレートとの共
重合体として用いられようつ 重合体（Ａ）及び（Ｂ）の特定の分子量の範囲及び中和
の度は記述されたがこのような範囲は充分な水溶解度を
得るのに有用なものの単なる例示でありそして本発明に
とり厳密を要しない。

示きれたようにポリマーブレンドは、重合体（Ａ）及び
（Ｂ）の割合はそれぞれ約５０〜９９重量％及び約５０
〜１重ｌｉｔチ好ましくは約７０〜９０重量％及び約３
０〜５重量％であるとき、水性システム中の粒状物質の
有効な分散剤である７重合体は処理される水性媒体へ乾
燥の形で添加されるか又は重合体の一万又は両方が先ず
溶解されそして次に例えば約５〜８０重１％好ましくは
３０〜６０重Ｊｔｌの重合体濃縮物溶液として水性シス
テ″ゞ添加されて必要な重合体の割合を得てもよい。加
水分解を必要とするこれらの重合体はポリマーブレンド
全形成する前に加水分解されるか又は非加水分解の形が
用いられて加水分解が処理中の水性システム中でその場
で行われてもよいつ水性システムへ添加される重合体濃
縮物の全量は処理されるシステムへきめられた使用濃度
を維持するようなものであろうっ冷却タワーの水で１〜
８０　ｐｐｍの全重合体使用濃度が一般に有効であるが
他の濃度は各システムの日常の試験によシ求められよう
つ特定なシステムへの添加は勿論ノ々ツチ式か又は連続
式であρ、沈着する経験に関して重合体濃縮物ときどき
又は連続的にモニターする。

゛水処理に周知の他の成分は任意にはポリマーブレンド
と処理されるか又は別にブレンドによυ処理される水性
システムへ加えられようつこれらはｐＨ調節又は調整剤
例えば酸又はアルカリ及び緩衝液例えば水溶性シリケー
ト；消泡剤；イオン性又は非イオン性界面活性剤例えば
ナトリウムジオクチルスルホサクシネート及びナトリウ
ムジフエノキンジスルフオネート；スケール形成性金属
塩及び水酸化物用の溶解剤列えは酒石酸；穐々の腐蝕防
止剤例えば硝酸塩、亜硝酸塩、燐酸ナトリウム塩ムカリ
ウム（燐酸水素ナトリウム、トリポリ燐酸ナトリウムな
ど］、有機ホスフォナート（ジホスフオナート、トリホ
スフォナート、テトラホスフォナートなど）及びホス７
エートエステル（テトラエチレンクリコールのホスフェ
ートエステルのナトリウム塩）などそしてそれらの任意
の組合せを含む。

〔実施列〕

下記の制限しない実施列は本発明を説明しよう。

実施列１ 表面積１４．１２ｍ’／ｆのジョーシア・カオリン０ハ
イドライド（Ｇｅｏｒｇｉａ　Ｋａｏｌｉｎ　Ｈｙｄｒ
ｉｔｅ　）　ＦＬとされる粘土鉱物を況い乾燥して存在
する吸着物を低下させそして次に脱イオン水に分散して
１０重量％のスラリーとするウスラリ−のｐＨは５．０
３であり炭酸塩のないＮａＯＨによシフ〜８に調節する
。　　　　゛（Ａ）２８０００分子量（数平均）の１．
５７度の分散性のＮａＯＨにより１００％中和されたチ
オグリコール酸末端のアクリル酸重合体及び（Ｂ）約１
０００の分子ＩｔＣ数平均）の加水分解されたスルホン
化スチレン・無水マレイン酸重合体の別々の重合体溶液
を蒸留水中に作る。１０％粘土スラ１７−り１００−の
サンプルへ重合体（Ａ）又は重合体（Ｂ）の溶液を加え
て１０．２０．３０．４０．６０そしてｓ　ｏ　ｐｐｍ
の活性重合体とする。１０％粘土スラリーの他の１００
艷のサンプルへ重合体（Ａ）及び（Ｂ）の９５１５及び
８７．５　／　１２．５ブレンドを加える。粘土スラリ
ー／′Ｍｆｒ体組酸物金選択された温度で３０分間攪拌
した後組成物を０．４５ミクロンメンブランフィルタ−
に通して濾過し次に０．２２ミクロンメンブランフィル
タ−を通してＦ遇するつ涙液に残る重合体の量はＵＶ吸
収によりスチレン・無水マレイン酸重合体のサンプルの
場合求め標準曲線を参照する。

Ｆ液に残るアクリル酸重合体の量はメチレンブルーを含
む重合体の混合物のクロロホルム抽出そして標準曲線へ
の参照によシ求められるっ粘土スラリーへ加えられる重
合体の量と涙液中の量との間の差が粘土に吸着された重
合体の量とされる。

実験の結果は第１表に要約されそれから粘土へのスチレ
ン・無水マレイン酸重合体の吸着は低い重合体濃度で比
較的高く、重合体濃度が上昇するのにつれて吸着の率に
明白な低下があることを示す、データは又低濃度でスチ
レン・無水マレイン酸重合体よシも低い吸着率のアクリ
ル酸重合体を示すが中程度及び高い濃度で吸着の高い率
を示すっ比較によシ重合体混合物は単一の重合体の冷加
と同じ全重合体濃度で一層均一な率の吸着を示すつ従っ
て粘土上のポリマーブレンドの吸着は特にテスト温度で
約２０〜４０　ｐｐｍの全重合体使用濃度で個々の重合
体のそれぞれの同一の量によシ与えられるのよシも改良
嘔れる。ブレンドにおける重合体の選択及び割合におけ
る適当な変化によシ同様な改良が他の使用濃度及び温度
で示されうる。

充分に理解されていないが低い使用濃度で示される改良
された吸着はカオリン粘土の一層極性な結晶端の吸着を
示し一万中程度の濃度におけるテスト結果は粘土結晶の
表面上の重合体の吸着を示しているものと思われる。高
濃度における吸着は結晶面へ吸着された重合体上への重
合体の多層の吸着を示しているものと思われるうしかし
、アブロメレーション中の粘土結晶と溶媒との相互反応
が端と表面との相互反応を構成することが知られている
ので、表面の電荷の修飾の一層完全な吸着がポリマーブ
レンドによる粘土の改良芒れた分散に関係があるものと
思われるう

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）約５０〜９９重量％の（Ａ）少くとも１種のアル
   ファ、ベータ−モノエチレン性不飽和カルボン酸の水溶
   性の解離する低分子量重合体と、約５０〜１重量％の（
   Ｂ）（イ）ビニル芳香族重合体及び（ロ）２−アクリル
   アミド−２−メチルプロパンスルホン酸の重合体から選
   択される水溶性の解離する低分子量重合体とよりなる水
   性媒体中で粒状物を分散するポリマーブレンド。
2. （２）重合体（Ａ）がチオグリコール酸基、重亜硫酸塩
   基又はメルカプト基の末端を有するポリアクリル酸であ
   る特許請求の範囲第１項記載のポリマーブレンド。
3. （３）ビニル芳香族重合体（イ）が加水分解しうるスチ
   レン・無水マレイン酸共重合体と加水分解しうるスルホ
   ン化スチレン・無水マレイン酸共重合体と加水分解しう
   るスチレン・マレイミド共重合体と加水分解しうるスル
   ホン化スチレン・マレイミド共重合体とスルホン化ポリ
   スチレンとスルホン化スチレン及びジビニルベンゼンの
   共重合体とから選択され、そして重合体（ロ）が２−ア
   クリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のホモポ
   リマーと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスル
   ホン酸及び少くとも１種の水溶性共単量体の共重合体と
   から選択される特許請求の範囲第１項記載のポリマーブ
   レンド。
4. （４）重合体（Ａ）の量が約７０〜９５重量％でありそ
   して重合体（Ｂ）の量が約３０〜５重量％である特許請
   求の範囲第１項記載のポリマーブレンド。
5. （５）重合体（Ａ）がチオグリコール酸を末端に有する
   ポリアクリル酸でありそして重合体（Ｂ）がスルホン化
   スチレンと無水マレイン酸との加水分解しうる重合体で
   ある特許請求の範囲第１項記載のポリマーブレンド。
6. （６）重合体（Ａ）の量が約７０〜９５重量％でありそ
   して重合体（Ｂ）の量が約３０〜５重量％である特許請
   求の範囲第５項記載のポリマーブレンド。
7. （７）重合体（Ａ）及び（Ｂ）の数平均分子量が約５０
   ０〜５０００である特許請求の範囲第１項記載のポリマ
   ーブレンド。
8. （８）特許請求の範囲第１項記載のポリマーブレンドの
   水溶液よりなる、水性媒体へ添加してその中に粒状の固
   体を分散させる濃縮物。
9. （９）特許請求の範囲第２項記載のポリマーブレンドの
   水溶液よりなる、水性媒体へ添加してその中に粒状の固
   体を分散させる濃縮物。
10. （１０）特許請求の範囲第３項記載のポリマーブレンド
    の水溶液よりなる、水性媒体へ添加してその中に粒状の
    固体を分散させる濃縮物。
11. （１１）特許請求の範囲第４項記載のポリマーブレンド
    の水溶液よりなる、水性媒体へ添加してその中に粒状の
    固体を分散させる濃縮物。
12. （１２）特許請求の範囲第５項記載のポリマーブレンド
    の水溶液よりなる、水性媒体へ添加してその中に粒状の
    物質を分散させる濃縮物。
13. （１３）特許請求の範囲第６項記載のポリマーブレンド
    の水溶液よりなる、水性媒体へ添加してその中に粒状の
    物質を分散させる濃縮物。
14. （１４）有効量の特許請求の範囲第１項記載のポリマー
    ブレンドを水性媒体中へ導入することよりなる、水性媒
    体中に粒状の物質を分散させる方法。
15. （１５）有効量の特許請求の範囲第２項記載のポリマー
    ブレンドを水性媒体中へ導入することよりなる、水性媒
    体中に粒状の物質を分散させる方法。
16. （１６）有効量の特許請求の範囲第３項記載のポリマー
    ブレンドを水性媒体中へ導入することよりなる、水性媒
    体中に粒状の物質を分散させる方法。
17. （１７）有効量の特許請求の範囲第４項記載のポリマー
    ブレンドを水性媒体中へ導入することよりなる、水性媒
    体中に粒状物質を分散させる方法。
18. （１８）有効量の特許請求の範囲第５項記載のポリマー
    ブレンドを水性媒体中へ導入することよりなる、水性媒
    体中に粒状物質を分散させる方法。
19. （１９）有効量の特許請求の範囲第６項記載のポリマー
    ブレンドを水性媒体中へ導入することよりなる、水性媒
    体中に粒状物質を分散させる方法。