PL162603B1 - Sposób wytwarzania srodków zageszczajacych PL - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania srodków zageszczajacych przez kopolimeryzacje wodnych roz- tworów kwasu akrylowego i/lub akryloamidu oraz monomerów dwuwinylowych, prowadzo- na w obecnosci wodorotlenku sodu lub amonu i ewentualnie przy udziale innych komonomerów, znamienny tym, ze uzyskany zel poddaje sie nasyceniu woda w proporcji 1:4 do 1:30, starannemu rozdrobnieniu i homogenizacji, miesza sie z kwasem mineralnym lub organicznym w takiej ilosci aby jego stezenie wynosilo 0,1-20% wagowych, korzystnie 0,5-5%, nastepnie oddziela sie wytworzony osad w postaci pólplynnej pasty, zawierajacej usieciowane kopolimery kwasu akrylowego i/lub akryloamidu o zawartosci 5-95% molowych grup karboksylowych, starannie homogenizuje sie dodatkiem 5-40%, korzystnie 10-20% wagowych mocznika, przy czym proces ten prowadzi sie w srodowisku kwasnym, w temperaturze 10-100°C. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wysoko wydajnych środków zagęszczających: charakteryzujących się wysoką stabilnością, przeznaczonych do zagęszczania i żelowania wodnych roztworów, emulsji i zawiesin, szczególnie przydatnych dla przemysłu kosmetycznego i farmaceutycznego.

Stosowane dotychczas środki zagęszczające oparte są zazwyczaj na produktach pochodzenia naturalnego, takich jak karboksymetyloceluloza, skrobia, kazeina itp. Charakteryzują się one niską skutecznością, powodującą konieczność stosowania ich w ilości kilku procent wagowych w stosunku do zagęszczanej substancji, lak wysokie zużycie pogarsza rozpuszczalność środka, stając się przyczyną niejednorodności i zmętnienia końcowego wyrobu. Ponadto środki zagęszczające pochodzenia naturalnego charakteryzują się zazwyczaj niską odpornością termiczną, łatwo ulegają hydrolizie pod wpływem promieniowania ultrafioletowego i innych czynników, co staje się przyczyną niskiej trwałości wyrobów, otrzymanych przy ich użyciu.

Wad tych nie posiadają na ogół znane środki zagęszczające, otrzymywane przy użyciu wielkocząsteczkowych, rozpuszczalnych w wodzie, syntetycznych polimerów. Są one znacznie bardziej wydajne i bardziej trwałe, odporne na ogół na degradację biologiczną i świetlną, wadą ich jest jednak niska rozpuszczalność w zagęszczanym środowisku, powodująca tzw. gruzełkowatość i zmętnienie produktu.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu wytwarzania środka zagęszczającego na bazie kopolimerów kwasu akrylowego i/lub akryloamidu, wytrącanych kwasem, charakteryzującego się wysoką stabilnością w czasie magazynowania, nie wydzielającego wody i nie zmieniającego konsystencji.

Istota wynalazku polega na tym, że żel uzyskany przez kopolimeryzację wodnych roztworów kwasu akrylowego i/lub akryloamidu oraz monomerów dwuwinylowych, prowadzoną w obecności wodorotlenku sodu lub amonu i ewentualnie przy udziale innych komonomerów, poddaje się nasyceniu wodą w proporcji 1:4 do 1:30, starannemu rozdrobnieniu i homogenizacji, następnie miesza się z kwasem mineralnym lub organicznym w takiej ilości aby jego stężenie wynosiło 0,1 - 20% %agowych, korzystnie 0,5 - 5%, po czym oddziela się wytworzony osad w postaci półpłynnej pasty, zawierającej usieciowane kopolimery kwasu akrylowego i/lub akryloamidu o zawartości 5 - 95% molowych grup karboksylowych, starannie homogenizuje się z dodatkiem 5 - 40%, korzystnie 10 - 20% wagowych mocznika, przy czym proces ten prowadzi się w środowisku kwaśnym, w temperaturze 10 - 100’C.

162 603

Nieoczekiwanie stwierdzono, że dodatek nawet niewielkich ilości mocznika do pasty lub zawiesiny usieciowanego kopolimeru akrylowego, wytrąconego przy pomocy kwasów mineralnych lub organicznych, umożliwia uzyskanie jakościowo nowych produktów, charakteryzujących się wysoką skutecznością w tym równie2 w alkoholowych i silnie zasolonych roztworach wodnych.

W celu wytwarzania śrddóów zagęzzcająąyyhw sposobem według wynalazku należy wpierw wytworzyć zawiesinę kopolimeru. Sposób ten polega na kopolimeryzacji wodnych roztworów kwasu akrylowego z monomerami sieciującymi i ewentualnie innymi monomerami winylowymi. Jako surowiec wyjściowy stosować można również inne monomery, pochodne kwasu akrylowego, np. akryloamid lub akrylan metylu, które pod wpływem dalszych reakcji chemicznych, zwłaszcza hydrolizy, przekształcić można w kopolimery kwasu akrylowego, lub jego soli. Otrzymany w ten sposób żel kopolimeru kwasu akrylowego lub jego soli, mający postać elastycznej twardej gumy, rozdrabnia się, nasyca wodą i homogenizuje. Następnie, otrzymaną jednorodną zawiesinę kopolimeru akrylowego traktuje się wodnymi roztworami kwasów mineralnych lub organicznych, a wytrącony osad kopolimeru dekantuje się lub odsącza. Otrzymany osad lub zawiesinę kopolimeru traktuje się mocznikiem krystalicznym lub jego wodnym roztworem.

W przypadku odsączonego saauu , awiirającceo w 2 h w wicce h piruet koooUmeru, kk^zysne jest stosowanie w tym celu mieszalnika zetowego. Czas mieszania i temperatura tego procesu nie odgrywają istotnej roli, ważne jedynie, aby końcowy produkt był całkowicie jednorodny.

W tym przypadku korzystne jest stosowanie roztworów mocznika.

W przypadku deka^acj^ uzyskuje się zazwyczaj luźną, ruchliwą zawiesinę, zawierającą 5 - 12% wagowych kopolimeru. W takiej postaci produkt można łatwo wymieszać z mocznikiem krystalicznym przy użyciu standardowego, wolnoobrotowego mieszadła kotwicowego.

Ilość doprowadzonego mocznika, w stosunku do zawiesiny lub odsączonego kopolimeru wynosi 3 - 42% wagowych, korzystnie 12 - 22% wagowych. Przy dodatku mocznika w ilości 5% wagowych następuje już pewien rozdział faz po kilku tygodniach przechowywania, jednak rozdzielony produkt łatwo ulega ponownemu rozmieszaniu. Przy dodatku 12% wagowych mocznika uzyskane zawiesiny są już w pełni stabilne w okresie trzech miesięcy i wni wwykazjj hectdcnyί hd ww* dziela^a roztworu i żelowania. Pasty, zawierające ponad 22% polimeru i 12 - 42% wagowych mocznika są również w pełni stabilne, nie zmieniają swej konsystencji w czasie, są łatwo rozpuszczalne, a ich postać umożliwia łatwe stosowanie. Przy wyższych zawartościach mocznika, przekraczających 42% wagowych, produkty są nadal bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, ale z powodu wyższej zawartości i twardości, są trudniejsze w zastosowaniu i wymagają wstępnego rozdrobnienia.

Rola mocznika w stabilizacji wydzielonych kopolimerów kwasu akrylowego, a zwłaszcza jego nieoczekiwanie korzystny wpływ na skuteczność żelowania wodnych roztworów przy użyciu środków według wynalazku, nie została dotychczas w pełni wyjaśniona. Niewątpliwie mocznik, jako słaba zasada, może przyłączać się do grup karboksylowych kopolimeru, tworząc pewną zawadę przestrzenną, zapobiegającą dalszym reakcjom sieciowania, prowadzącym w jego nieobecności do wydzielania roztworu i tworzenia gumowatych produktów. Układ taki ułatwia zapewne także wnikanie wody, - rozluźnianie łańcuchów kopolimerów, a w efekcie podwyższa i przyspiesza ich rozpuszczalność w wodzie.

Podwyższenie skuteczności środka według wynalazku, a więc r□tlżctir jego dawki, niezbędnej dla całkowitego zżelowania roztworu, w stosunku do ilości środka zagęszczającego otrzymanego bez dodatku mocznika, wynika zapewne głównie z poprawy rozpuszczalności łańcuchów kopolimeru, a więc z lepszego ich wykorzystania. Niewykluczone jest jednak również dyspergujące i solwatyzujące działanie samego mocznika.

162 603

Przykład I. Roztwór wodny akryloamidu, zawierający wodorotlenek sodowy oraz N,N' -metylenodwuakryloamid poddano polimeryzacji w obecności nadsiarczanu amonu i trójetanoloaminy. Otrzymany polimer rozdrobniono i wymieszano z wodą w stosunku 1:9 i poddano starannej homogenizacji. Do uzyskanej gładkiej, jednolitej masy dodano następnie roztwór kwasu solnego, do uzyskania pH-1,0. Roztwór znad wytrąconego osadu zdekantowano w takiej ilości, aby uzyskać zawiesinę o zawartości suchej substancji takiej jak w wyjściowym polimerze to jest około 10% wagowych. Otrzymany usieciowany, wielkocząsteczkowy kopolimer akrylowy, zawierający 95% molowych grup karboksylowych, w postaci 10% wodnej zawiesiny o pH=l starannie ujednorodniono z dodatkiem 5% wagowych mocznika krystalicznego, w temperaturze 100*C. W trakcie 3 miesięcznego przechowywania produkt wydzielał niewielkie ilości wody - około 5% wagowych i łatwo dawał się ujednorodnić.

Kompozycja otrzymana w identycznych warunkach z dodatkiem 10% wagowych mocznika w czasie 3 miesięcznego okresu przechowywania nie ulegała rozdziałowi, zachowując pierwotną postać płynnej zawiesiny. Zawiesina bez dodatku mocznika wydzielała w tym okresie około 50% wagowych wody, przechodząc w gumowaty nierozpuszczalny w wodzie żel.

W analogicznych warunkach dodatek 5 - 20% wagowych gliceryny prowadził do przekształcenia zawiesiny w jednorodny stały żel, trudny do rozdrobnienia.

Przykład II. 3g kompozycji otrzymanej według przykładu I zawierającej 5% wagowych mocznika, rozpuszczono w 97 g wody destylowanej. Rozpuszczenie zachodziło praktycznie natychmiastowo, a uzyskany roztwór, po zobojętnieniu, przekształcał się w stały, przeźroczysty żel. Ola uzyskania tego samego efektu należało dodać 6 g kompozycji stabilizowanej gliceryną oraz 8 g produktu, stabilizowanego NaCl, a uzyskane żele były mniej przeźroczyste.

Przykład III . Usieciowany poiiakryloamid, w którym 5% molowych grup amidowych zhydrolizowano przy użyciu NaOH, po nasyceniu wodą i rozdrobnieniu, wytrącona 12% roztworem HCl. Po odsączeniu cieczy, otrzymaną pastę, zawierającą 19,8% wagowych polimeru, sta^nnie wymieszano z dodatkiem 40% wagowych mocznika. Produkt charakteryzował się doskonałą rozpuszczalnością w wodzie i nie zmieniał własności w okresie 3 miesięcy przechowywania. Dodany do mieszaniny wodno-alkoholowej w ilości 1% wagowych, tj. 0,2% substancji aktywnej i doprowadzony do pH około 8 przy użyciu trójetinoloamlny, powodował przekształcenie układu w sztywny, przeźroczysty żel. W tych samych warunkach, produkt bez dodatku mocznika, już na drugi dzień przekształcał się w gumowaty materiał, nie nadający się praktycznie do zastosowania.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania środków zagęszczających przez kopolimeryzację wodnych roztworów kwasu akrylowego i/lub akryloamidu oraz monomerów dwuwinylowych, prowadzoną w obecności wodorotlenku sodu lub amonu i ewentualnie przy udziale innych komonomerów, znamienny tym, że uzyskany żel poddaje się nasyceniu wodą w proporcji 1:4 do 1:30, starannemu rozdrobnieniu i homogenizacji, miesza się z kwasem mineralnym lub organicznym w takiej ilości aby jego stężenie wynosiło 0,1 - 20% wagowych, korzystnie 0,5 - 5%, następnie oddziela się wytworzony osad w postaci półpłynnej pasty, zawierającej usieciowane kopolimery kwasu akrylowego i/lub akryloamidu o zawartości 5 - 95% molowych grup karboksylowych, starannie homogenizuje się z dodatkiem 5 - 40%, korzystnie 10 - 20% wagowych mocznika, przy czym proces ten prowadzi się w środowisku kwaśnym, w temperaturze 10 - 100*C.