PL100141B1 - Sposob wytwarzania poliakrylanu sodu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia poliakrylanu sodu o wysokim ciezarze drobi¬ nowym, stosowanego jako flokulant oraz jako do¬ datek dla róznorodnych srodków wiazacych i za¬ geszczajacych.

Znany jest sposób otrzymywania poliakrylanu sodu przez polimeryzacje akrylanu sodu w wod¬ nych roztworach, najczesciej wobec inicjatorów re¬ doksowych, na przyklad ukladu K2S208—Na2S205, jak w opisie patentowym W. Brytania nr 1 333 275 a takze ukladów redoksowych z dodatkiem zwiaz¬ ków azowych, opis patentowy Francji nr 1530 821.

Opisano równiez sposób polimeryzacji akrylanu ^sodu w emulsji olejowej w temperaturze 80°C opis patentowy W. Brytanii nr 1160 843 — oraz przez Tozpylenie roztworu monomeru i inicjatora w po¬ wietrzu ogrzanym do 150—580°C, — opis patentowy USA nr 2 956 046. Wymienione metody nie zapew¬ niaja jednak zadawalajacych rezultatów prowadzac na ogól do zbyt niskich konwersji monomeru, lub tez przy wyzszych konwersjach, do zbyt niskich ciezarów dirobniowych, charakteryzowanych naj¬ czesciej lepkoscia 0,5 lub l°/o-wych wodnych roz¬ tworów uzyskanego polimeru.

Przyczyna wystepujacych tutaj niepowodzen jest sprzecznosc miedzy dwoma zasadniczymi parame¬ trami procesu polimeryzacji, a mianowicie koniecz¬ noscia utrzymania mozliwie wysokich stezen wod¬ nego roztworu akrylanu sodu i zapewnienia mozli¬ wie niskiej temperatury polimeryzacji. Tymcza- sem stezenie nasyconych wodnych roztworów akry¬ lanu sodu dosc znacznie obniza sie wraz z obni¬ zeniem temperatury. Stad tez w dotychczasowych procesach polimeryzacji, zwlaszcza przeprowadza¬ nych w temperaturach ponizej 30°C, nie stosuje sie stezen manomeru przekraczajacych 40*/i wago¬ wych, a najczesciej wynosza one 30 do 34#/§ wa¬ gowych.

Druga przyczyna, decydujaca w glównej mierze o niskiej konwersji, sa zmiany* stezen w roztwo¬ rze polimeryzujacego monomeru.

Zarodki polimeryzacji w postaci kompleksów inicjatorów z rosnacymi lancuchami polimeru z uwagi na wyzszy ciezar wlasciwy i nierozpuszczal- nosc w roztworze monomeru opadaja na dno re¬ aktora i nadal przylaczaja dalsze drobiny akrylanu sodu z roztworu. W ten sposób polimeryzacja po¬ stepuje od dolu, pozostawiajac u góry coraz uboz¬ sza w monomer warstwe cieczy. Wreszcie przy stezeniu monomeru ponizej 15*/o wagowych, re¬ akcja polimeryzacji ulega przerwaniu. Stad niska konwersja akrylanu sodu oraz duzy rozrzut cie¬ zaru drobinowego uzyskiwanego produktu.

Istota wynalazku polega na polimeryzacji na¬ syconych wodnych roztworów akrylanu sodu w obecnosci inicjatorów redoksowych i wobec za¬ wiesiny drobno sproszkowanego akrylanu sodu uzytego w ilosci 1—SO^/t wagowych, najkorzystniej —20°/o, w stosunku do monomeru zawartego w roztworze oraz w obecnosci srodków dysperguja-i; 100 141100 141 3 cych i zageszczajacych, podwyzszajacych lepkosc roztworu do 30—50 cP. Srodki zageszczajace umo¬ zliwiaja utrzymanie stalego akrylanu sodu w po¬ staci rozproszonej zawiesiny w roztworze i utrzy¬ manie stalego stezenia polimeru w calej masie roztworu podczas polimeryzacji. Proces polimeryza¬ cji prowadzi sie w temperaturze 10—80°C, najko¬ rzystniej w temperaturze 10—30°C.

Sposób wedlug wynalazku pozwala na wytwo¬ rzenie wysokich stezen monomeru w jednostce ob¬ jetosci roztworu poddawanego polimeryzacji, znacz¬ nie wyzszych niz wynika to ze stezenia nasyconych roztworów w temperaturze inicjowania polimery¬ zacji. Wynalazek opiera sie na nieoczekiwanym stwierdzeniu, ze w czasie wolno postepujacej poli¬ meryzacji, silnie rozdrobniony staly akrylan sodu, zawieszony w nasyconym wodnym roztworze mo¬ nomeru, ulega stopniowemu rozpuszczeniu i do- budowuje sie do rosnacego lancucha polimeru.

Przy odpowiednio dobranym czasie polimeryzacji, zaleznym od temperatury, rodzaju i ilosci inicja¬ torów dodatkowa ilosc akrylanu sodu, która ulega polimeryzacji w nasyconym roztworze monomeru jest dosc znaczna i siega 20% wagowych w stosunku do monomeru zawartego w roztworze.

Juz jednak dodanie W/o wagowych suchego mo¬ nomeru, w stosunku do akrylanu sodu zawartego w nasyconym roztworze, pozwala na przeszlo trzy¬ krotne podwyzszenie lepkosci 0,5 °/»-wych roztwo¬ rów otrzymanych polimerów, w porównaniu do produktów uzyskiwanych bez dodatku suchego mo¬ nomeru. Nalezy podkreslic, ze w warunkach we¬ dlug wynalazku, konwersja monomeru, okreslona na podstawie liczby jodowej roztworów produktu; jest bardzG wysoka i przekracza 99°/o. Duzy wplyw ma tutaj równiez rodzaj i ilosc zageszczacza, u- zytego dla zawieszenia suchego monomeru w roz¬ tworze.

Dobre wyniki uzyskano stosujac poliglikole o róznym ciezarze drpbniowym, skrobie oraz zelaty¬ ne, które zaleznie od wprowadzonych ilosci po¬ zwalaja na podwyzszenie lepkosci wyjsciowego roz¬ tworu monomeru nawet do 200 cP. Jednakze juz 40 podwyzszenie lepkosci tego roztworu do 30 cP po¬ zwala na utrzymanie stalego akrylanu sodu w za¬ wiesinie, co jest warunkiem niezbednym dla prze¬ prowadzenia jego polimeryzacji wedlug wynalaz¬ ku.

Dla otrzymania poliakrylanu sodu, sposobem wedlug wynalazku, stosowac mozna dowolna zna¬ na technike polimeryzacji. Najlepiej jednak, zwlasz¬ cza jesli zalezy nam na wysokim ciezarze drobi¬ nowym, prowadzic reakcje w niskich temperatu¬ rach, ponizej 30°C.

Stosowac mozna wszystkie znane inicjatory po¬ limeryzacji, zarówno nadtlenki i hydronadtlenki, jak i uklady redoksowe, nie ulegajace reakcji z monomerem. Korzystne wyniki uzyskuje sie zwlasz¬ cza stosujac nadsiarczan amonu oraz róznego typu aminy, które pozwalaja na regulacje szybkosci polimeryzacji w szerokich granicach.

Sposób prowadzenia polimeryzacji wg wynalazku ilustruja ponizsze przyklady.

Przyklad I. W 50 g nasyconego 38^/oi-go wodnego roztworu akrylanu sodu rozpuszczono 1 g zelatyny i nastepnie wprowadzono przy energicz¬ nym mieszaniu 2,5 g drobno sproszkowanego su¬ chego akrylanu sodu. Do tak otrzymanej zawie¬ siny wprowadzono 0,075 ml 25%-wego wodnego roztworu nadsiarczanu amonu i 0,075 ml dwu- metyloaminopropionitrylu. Polimeryzacja zakonczo¬ na jest po 90 minutach, a otrzymany produkt ma postac zwartego, elastycznego zelu. Lepkosc 0,5°/o- owego wodnego (roztworu polimeru wynosi 755 cP.

Konwersja monomeru, na podstawie liczby jodo¬ wej roztworu polimeru wynosi 100°/a.

Przyklad II.—VI. Analogicznie jak w przy¬ kladzie pierwszym prowadzono polimeryzacje 50 g roztworu akrylanu sodu z dodatkiem róznych srod¬ ków zageszczajacych i suchego akrylanu sodu, w obecnosci 0,075 ml dwumetyloaminopropionitirylu i 0,075 ml 25*/o-owego roztworu nadsiarczanu amo¬ nu. Wykonano równiez próby porównawcze, bez dodatku suchego akrylanu sodu i zageszczacza (przyklad V) oraz bez dodatku suchego akrylanu sodu (przyklad VI). Wyniki zestawiono w tabeli: Przyklad II III IV 1 v VI.

Srodek zageszczajacy Nazwa skrobia poliglikol 1500 poliglikol 1500 bez dodatku poliglikol 1500 ilosc (g) 4,0 2,0 4,0 0,0 4,0 Ilosc suchego monomeru (g> ,0 ,0 ,0 0,0 0,0 Czas polimer. (min) 80 120 80 Kon- wesrja (%) ok. 100 100 100 96 100 Lepkosc 0,5%-go roztworu [ polimeru 476 410 1; 585 [ 263 2955 100 141 6

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania poliakirylanu sodu przez polimeryzacje nasyconych wodnych roztworów a- krylanu sodu wobec inicjatorów redoksowych, zna¬ mienny tym, ze polimeryzacje prowadzi sie w o- becnosci zawiesiny drobno sproszkowanego, stalego akrylanu sodu, uzytego w ilosci 1 do 50p/o, naj¬ korzystniej 10 do 20% wagowych w stosunku do monomeru zawartego w roztworze oraz w obec¬ nosci srodków dyspergujacych i zageszczajacych, zabezpieczajacych utrzymanie stalego akrylanu so- 5 du w zawiesinie oraz utrzymanie stalego stezenia monomeru w czasie polimeryzacji przebiegajacej w temperaturze —10 do 80°C, najkorzystniej w temperaturze 10 do 30°C. \