PL101002B1 - Sposob wytwarzania poliakrylanow - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia rozpuszczalnych w wodzie polimerów akrylo¬ wych, a zwlaszcza akryloamidów, soli amonowych i soli metali alkalicznych kwasu akrylowego i me¬ takrylowego oraz ich kopolimerów.

Rozpuszczalne w wodzie poliakrylany maja sze¬ rokie zastosowanie przemyslowe, jako srodki za¬ geszczajace, stabilizatory emulsji, flokulanty, srod¬ ki flotacyjne, dyspergatory i inne. * Szczególnie interesujace sa wielkoczasteczkowe polimery i kopolimery akryloamidu oraz soli- amo¬ nowych i sodowych kwasu akrylowego, posiadaja¬ ce ciezary czasteczkowe w zakresie kilku do kil¬ kunastu milionów, charakteryzujace sie doskona¬ lymi zdolnosciami sedymentacyjnymi, stosowane szeroko do usuwania róznego typu zawiesin z wód przemyslowych i scieków.

Sposób otrzymywania wymienionych wyzej po¬ limerów akrylowych w skali technicznej jest je¬ dnak niezmiernie uciazliwy i dotychczas, mimo istnienia licznych rozwiazan chronionych patenta¬ mi, nie zostal rozwiazany w sposób zadawalajacy.

Przyczyna wystepujacych trudnosci technologicz¬ nych jest fakt, ze wielkoczasteczkowe-^polimery i kopolimery wymienionych wyzej zwiazków akry¬ lowych otrzymuje sie w postaci zwartych, elastycz¬ nych zeli, o bardzo wysokiej zawartosci wody, sie¬ gajacej 70 i wiecej procent. Otrzymanie produktu handlowego w postaci proszku, co jest niezbedne dla wiekszosci zastosowan, wymaga wysuszenia i zmielenia otrzymanych zeli.

Operacje te wymagaja uprzednio rozdrobnienia zelu, co jest czynnoscia prawie niewykonalna z uwagi na jego wysoka elastycznosc i wlasnosci kle- jace zelu, wynikajace z wysokiej jego higroskopij- nosci. Ta ostatnia przyczyna powoduje równiez dal¬ sze trudnosci na etapie suszenia, prowadzac do ponownego sklejania juz raz rozdrobnionych cza¬ stek i tworzenia duzych bryl o bardzo wysokiej twardosci. Stad tez liczne badania zmierzajace w Tcierunku znalezienia sposobu pozwalajacego na uzyskanie bezposrednio po polimeryzacji produktu w postaci silnie rozdrobnionej, a nawet bezwod¬ nej. I tak na przyklad w opisie patentowym W. Brytanii nr 1160 843 zaleca sie prowadzenie polimeryzacji w temperaturze 80°C w emulsji ole¬ jowej w obecnosci czynników dyspergujacych. Pro¬ ponowany sposób nie zapewnia jednak uzyskania polimerów o dostatecznie wysokim ciezarze drobi¬ nowym, a operowanie znaczna iloscia rozpuszczal¬ ników i chemikaliów komplikuje i podraza proces, zas uzyskane w toku polimeryzacji granulki ule¬ gaja ponownemu sklejaniu juz przy opróznianiu reaktora, a zwlaszcza na etapie suszenia. Podobne wady wykazuja rozwiazania przedstawione w opi¬ sach patentowych, japonskim nr 9656/67/, oraz St.

Zjedn. Am. nr 3 507 840, zastrzegajace prowadze¬ nie polimeryzacji w zawiesinie, polaczone z azeo- 101 002101 002 3 tropowym oddzielaniem wody za pomoca rozpusz¬ czalników organicznych.

Bardziej interesujacy jest sposób podany w opi¬ sie patentowym St. Zjedn. Am. nr 2 956 046 i ja¬ ponskim nr 738 755, polegajacy na polimeryzacji, polaczonej z równoczesnym suszeniem w zawiesi¬ nie w ogrzanym gazie. Nie wymaga on stosowania dodatkowych chemikalii, jednakze wskutek wyso¬ kiej temperatury polimeryzacji, uzyskane polime¬ ry charakteryzuja sie zbyt niskim ciezarem dro¬ binowym i nie nadaja sie jako flokulanty.

Sposób wedlug wynalazku eliminuje opisane wy¬ zej trudnosci.

Istota wynalazku polega na tym, ze proces poli¬ meryzacji lub kopolimeryzacji wodnych roztworów monomerów akrylowych prowadzi sie na podlozu stalego, drobno sproszkowanego, obojetnego roz¬ cienczalnika, na który nanosi sie przez natryski¬ wanie lub w inny dowolny sposób, wodne roz¬ twory monomerów akrylowych z dodatkiem ini¬ cjatorów.

Równoczesnie z nanoszeniem wodnego roztworu monomeru akrylowego na przygotowane podloze rozcienczalnika mozna doprowadzic w dowolny sposób dodatkowe ilosci stalego rozcienczalnika.

Proces polimeryzacji prowadzi sie w temperaturze od —3»0 do +100°C, najkorzystniej +10 do +30°C, a otrzymany produkt oddziela sie od stalego roz¬ cienczalnika przez odsianie, suszy i rozdrabnia w znany sposób, natomiast staly rozcienczalnik za¬ wraca sie do procesu.

Jako rozcienczalnik mozna stosowac skrobie, rozdrobniony polimer lub kopolimer akrylowy otrzymany sposobem wedlug wynalazku lub tez inna sproszkowana stala substancje, nie wchodza¬ ca w reakcje z mieszaninami reakcyjnymi stoso¬ wanymi w procesie polimeryzacji.

Przy odpowiedniej technice rozprowadzania roz¬ tworu polimeryzujacych monomerów, na przyklad przez natryskiwanie lub równoczesne doprowadza¬ nie wraz ze sproszkowanym rozcienczalnikiem, otrzymuje sie produkt w postaci bardzo drobnych kuleczek.

Najlepiej jest stosowac jako rozcienczalnik, uprzednio otrzymany, drobny proszek tego same¬ go polimeru, lub kopolimeru. Produkt pozbawiony jest wówczas obcych zanieczyszczen. Mozna jednak, jesli zachodzi potrzeba, uzyc dowolnego, obojetne¬ go rozcienczalnika organicznego lub nieorganicz¬ nego. Jego wybór uzalezniony jest od przewidy¬ wanego zastosowania gotowego produktu. I tak na przyklad, w przypadku stosowania otrzymanych polimerów do flokulacji wodnych zawiesin, jako rozcienczalnik z powodzeniem mozna stosowac skrobie, która sama jest niezlym flokulantem. Przy¬ kladem innych rozcienczalników jest na przyklad tlenek glinu, krzemionka, aerosil, siarczan glinu i podobne.

Otrzymany sposobem wedlug wynalazku produkt polimeryzacji w postaci perelek lub granulek o Srednicy od 1—5 mm latwo oddziela sie przez od¬ sianie od drobnoziarnistego rozcienczalnika, za- , wracanego napowrót do reakcji. Uzyskane w ten sposób drobne kulki zelu stanowia gotowy pro¬ dukt, lub tez mozna je, jesli zachodzi potrzeba, * poddac suszeniu. W tym przypadku operacja ta jest znacznie prostsza niz w przypadku zelu roz¬ drabnianego mechanicznie. Poddawane suszeniu czastki maja znacznie mniejsza srednice, a pozo- stale na ich powierzchni resztki sproszkowanego rozcienczalnika, uniemozliwiaja ponowne sklejanie i zbrylanie kulek produktu, ulatwiajac jego mie¬ szanie i przesypywanie, upraszczajac i wydatnie skracajac sam proces suszenia.

Przyklad I. 100 g 36%-owego wodnego roz¬ tworu akrylanu sodowego zawierajacego 1,259% wagowych trójetanoloaminy i 0,226% wagowych nadsiarczanu amonowego, wprowadzono kroplami w temperaturze 20°C na warstwe drobno sprosz¬ kowanego, suchego poliakrylanu sodu. Efekt cieplny obserwuje sie po uplywie 5 minut, a zakonczenie polimeryzacji po okolo 8 minut. Po odsianiu otrzy¬ mano 92 g produktu w postaci granulek o sred- nicy 0,3—1,0 cm; lepkosc 0,5%-owego wodnego roz¬ tworu zelu wynosi 257 cP. Zel jest doskonale roz¬ puszczalny w wodzie.

Przyklad II. 100 g 50%-owego wodnego roz- tworu akryloamidu, zawierajacego 0,622% wago¬ wych trójetanoloaminy i 0,226% wagowych nad¬ siarczanu amonowego, wprowadzono kroplami w temperaturze 20°C na warstwe skrobi. Polimery¬ zacja rozpoczyna sie po uplywie 20 minut, a za- konczenie przy calkowitej konwersji nastepuje po minutach. Po odsianiu otrzymano 78 g zelowa- tego produktu w postaci granulek o srednicy 0,3— —1 cm. Lepkosc 0,5%-owego roztworu wodnego wynosi 36 cP. Produkt jest dobrze rozpuszczalny w wodzie.

Przyklad III. 100 g 36%-owego wodnego roz¬ tworu akrylanu sodowego, zawierajacego 1,295% wagowych trójetanoloaminy i 0,226% wagowych 40 nadsiarczanu amonowego, wprowadzono w tempe¬ raturze 30°C kroplami na warstwe skrobi i je¬ dnoczesnie pokrywano ponownie warstwa skrobi.

Poczatek polimeryzacji na podstawie efektu cieplnego zaobserwowano po uplywie 5 minut, za- 45 konczenie polimeryzacji przy pelnej konwersji po okolo 3Q minutach.

Otrzymano 84 g produktu — zelu w postaci gra¬ nulek o srednicy 0,1—1,0 cm rozpuszczalnego w wodzie. Lepkosc 0,5%-owego wodnego roztworu 50 wynosi 186 cP.

Przyklad IV. 100 g wodnego roztworu, za¬ wierajacego 40% wagowych akryloamidu i 5% wa¬ gowych akrylanu amonowego, wkroplono w tem- 55 peraturze okolo 100°C na warstwe skrobi.

Poczatek polimeryzacji (wraz z efektem cieplnym) zaobserwowano po uplywie 10 minut, zakonczenie przy calkowitej konwersji po okolo 30 minutach.

Otrzymano 80 g zelowatego produktu w postaci 60 granulek o srednicy do 1,0 cm. Polimer jest roz¬ puszczalny w wodzie, a lepkosc jego 0,5%-owego roztworu wodnego wynosi 120 cP.

Przyklad V. 100 g 55,4%-owego wodnego 65 roztworu akrylanu amonowego, zawierajacego 3,6%5 101 002 6 wagowych NH3aq., 0,6222% wagowych trójetanolo- aminy i 0,17°/o wagowych nadsiarczanu amonowe¬ go wprowadzono kroplami na warstwe skrobi ozie¬ biona przeponowo do temperatury —30°C.

Poczatek polimeryzacji z nieznacznym efektem cieplnym zaobserwowano po uplywie okolo 90 mi¬ nut, zakonczenie zas po okolo 180 minut.

Otrzymano 82 g produktu — zelu w postaci gra¬ nulek o srednicy 0,2—1,0 cm; polimeryzacja za¬ chodzi z calkowita konwersja. Granulki sa rozpusz¬ czalne w wodzie a lepkosc 0,5%-owego wodnego roztworu wynosi 870 cP.

Przyklad VI. 100 g 36%-owego wodnego roz¬ tworu akrylanu sodowego zawierajacego 1,295% wagowych trójetanoloaminy nakroplano w tempe¬ raturze 10°C na warstwe skrobi.

Poczatek polimeryzacji na podstawie efektu cieplnego obserwowano po 10 minutach, natomiast zakonczenie po 15—30 minutach. Otrzymano 70 g produktu (zelu) granulowanego, o srednicy do 1,0 cm.

Produkt rozpuszcza sie w wodzie — lepkosc 0,5%-owego roztworu wynosi 80 cP.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania poliakrylanów przez po¬ limeryzacje lub kopolimeryzacje wodnych roztwo¬ rów monomerów akrylowych wobec inicjatorów, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie na podlo¬ zu stalego, drobno sproszkowanego, obojetnego roz¬ cienczalnika, na który nanosi sie, korzystnie przez natryskiwanie ewentualnie z równoczesnym dopro¬ wadzeniem dodatkowych ilosci * sproszkowanego rozcienczalnika, roztwory monomerów i inicjato¬ rów w temperaturze od —30 do +100°C najkorzy¬ stniej + 10 do +30°C a uzyskany produkt oddzie¬ la sie od drobnosproszkowanego stalego rozcien¬ czalnika, zawracanego do procesu, suszy i rozdrab¬ nia w znany^. sposób.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako staly rozcienczalnik stosuje sie skrobie lub sproszkowany polimer lub kopolimer otrzymany sposobem wedlug wynalazku. 10 15 \