SE505386C2 - Polyelektrolytkomposition - Google Patents

Polyelektrolytkomposition

Info

Publication number
SE505386C2
SE505386C2 SE9504257A SE9504257A SE505386C2 SE 505386 C2 SE505386 C2 SE 505386C2 SE 9504257 A SE9504257 A SE 9504257A SE 9504257 A SE9504257 A SE 9504257A SE 505386 C2 SE505386 C2 SE 505386C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
groups
carbon atoms
water
polyelectrolyte
composition according
Prior art date
Application number
SE9504257A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9504257D0 (sv
SE9504257L (sv
Inventor
Krister Thuresson
Original Assignee
Akzo Nobel Surface Chem
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akzo Nobel Surface Chem filed Critical Akzo Nobel Surface Chem
Priority to SE9504257A priority Critical patent/SE505386C2/sv
Publication of SE9504257D0 publication Critical patent/SE9504257D0/sv
Priority to PCT/SE1996/001503 priority patent/WO1997019711A1/en
Priority to EP96941250A priority patent/EP0883409B1/en
Priority to DE69615586T priority patent/DE69615586T2/de
Publication of SE9504257L publication Critical patent/SE9504257L/sv
Publication of SE505386C2 publication Critical patent/SE505386C2/sv
Priority to US09/084,696 priority patent/US6077887A/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61QSPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q19/00Preparations for care of the skin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/72Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic macromolecular compounds
    • A61K8/73Polysaccharides
    • A61K8/731Cellulose; Quaternized cellulose derivatives
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/72Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic macromolecular compounds
    • A61K8/81Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic macromolecular compounds obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • A61K8/8141Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • A61K8/8158Homopolymers or copolymers of amides or imides, e.g. (meth) acrylamide; Compositions of derivatives of such polymers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/22Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing macromolecular materials
    • A61L15/28Polysaccharides or their derivatives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/08Cellulose derivatives
    • C08L1/26Cellulose ethers
    • C08L1/28Alkyl ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/43Thickening agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2800/00Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
    • A61K2800/40Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
    • A61K2800/54Polymers characterized by specific structures/properties
    • A61K2800/542Polymers characterized by specific structures/properties characterized by the charge
    • A61K2800/5424Polymers characterized by specific structures/properties characterized by the charge anionic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2800/00Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
    • A61K2800/40Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
    • A61K2800/54Polymers characterized by specific structures/properties
    • A61K2800/542Polymers characterized by specific structures/properties characterized by the charge
    • A61K2800/5426Polymers characterized by specific structures/properties characterized by the charge cationic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2800/00Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
    • A61K2800/40Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
    • A61K2800/59Mixtures
    • A61K2800/594Mixtures of polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/08Cellulose derivatives
    • C08L1/26Cellulose ethers
    • C08L1/28Alkyl ethers
    • C08L1/284Alkyl ethers with hydroxylated hydrocarbon radicals

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Cosmetics (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)

Description

505 386 10 15 20 25 30 35 2 ympad med diallyldimetylammoniumklorid. Som särskilt före- dragna exempel på den anjoniska polymeren nämns sampolyme- rer av metakrylsyra med metylmetakrylat, monoetylmaleat, butylmetakrylat eller maleinsyra. Varken den katjoniska polymeren eller den anjoniska polymeren innehåller några hydrofoba grupper.
I DE 3 302 456 beskrivs framställning av ett katjo- niskt cellulosaderivat och dess användning som konditione- ringsmedel i kosmetiska medel i kombination med anjoniska ytaktiva medel. Det katjoniska cellulosaderivatet erhålles genom kvartärisering av en cellulosaeter, som innehåller dialkylaminoalkyletergrupper, varvid alkyldelarna innehål- ler 1-4 kolatomer. Någon kombination av en katjonisk poly- mer och en anjonisk polymer avslöjas inte, och inte heller en kombination av sådana polymerer, som innehåller hydro- foba grupper.
EP 0 130 732 hänför sig till en vattenlöslig komposi- tion, som inbegriper en särskild anjonisk polymer och minst en katjonisk eller amfotär polymer, vilken väljs bland poly(diallyldimetylammoniumklorid) eller tre andra, definierade typer av polymerer. Någon modifiering av den anjoniska polymeren och den katjoniska polymeren med hyd- rofoba grupper anges inte. Den beskrivna kompositionen är avsedd som förtjockningsmedel vid behandling av under- jordsformationer, såsom borrhål.
I US 4 970 260 beskrivs ett förtjockningsmedel för saltinnehållande vattenlösningar, vilket är baserat på ett polymerkomplex av en vattenlöslig, anjonisk polymer med låg laddningstäthet och en vattenlöslig, katjonisk polymer med låg laddningstäthet, varvid den ena av polymererna föreligger i ett överskott av minst ca 20 mol% över den andra. Ingen av de båda joniska polymererna innehåller modifierande, I US 3 902 958 beskrivs en flytande dispersion, hydrofoba grupper. som innehåller en vattenlöslig, anjonisk vinyladditionspolymer och en vattenlöslig, katjonisk polymer. Dispersionen an- vänds som tillsatsmedel vid pappersframställning. Före- 10 15 20 25 30 35 505 386 3 dragna exempel på joniska polymerer inbegriper inte poly- merer som är modifierade med hydrofoba grupper, och någon kombination av anjoniska och katjoniska polymerer, som är modifierade med hydrofoba grupper, avslöjas inte.
En vattenlösning, som innehåller två olika polymerer, separerar normalt i två faser. Fasseparationen kan anting- en medföra att de båda polymererna separeras i olika fa- ser, eller kan man erhålla en ökad koncentration av båda polymererna i en fas, som föreligger samtidigt med en lös- ningsmedelsrik fas. Det första fenomenet kallas segregativ fasseparation och observeras vanligen vid nonjoniska poly- merer eller polyelektrolyter med samma laddning och mot- svarande laddningstäthet. Det andra fenomenet kallas asso- ciativ fasseparation och uppträder vid blandningar av polyelektrolyter med motsatt laddning. En sådan associativ fasseparation sker ofta över så gott som hela blandnings- intervallet för de båda polyelektrolyterna.
Sammanfattning av uppfinningen Man har nu vid föreliggande uppfinning överraskande upptäckt att ovannämnda associativa fasseparation mellan två olikladdade polyelektrolyter 1 huvudsak kan elimineras och en synergistisk viskositetsökning åstadkommas om både den anjoniska och den katjoniska polyelektrolyten är hyd- rofobiskt modifierad.
Närmare bestämt åstadkommer föreliggande uppfinning en vattenhaltig komposition, kännetecknad därav, att den innehåller ett vattenlösligt elektrolytkomplex innefat- tande en kombination av en vattenlöslig, anjonisk poly- som innehåller 6-30 kol- atomer, och en vattenlöslig katjonisk polyelektrolyt med elektrolyt med hydrofoba grupper, hydrofoba grupper, som innehåller 6-30 kolatomer.
En särskild aspekt av uppfinningen hänför sig till användning av polyelektrolytkompositionen i vattenbaserade system som förtjockningsmedel (t ex i färger, bestryk- ningssmetar, kosmetiska medel eller rengöringskompositio- ner) och/eller som vattenbindande medel (t ex i blöjor, bindor eller andra sanitetsprodukter). 505 386 10 15 20 25 30 35 4 Ytterligare kännetecken och fördelar hos uppfinningen framgår av den efterföljande beskrivningen och de bifogade patentkraven.
Ritningsfigur Fig l visar viskositeter för de i exempel l angivna polyelektrolytkompositionerna enligt uppfinningen.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen Såsom angivits ovan, inbegriper polyelektrolytkompo- sitionen en komponent, som utgörs av en vattenlöslig, an- jonisk polyelektrolyt med hydrofoba grupper. Med villkoret att polyelektrolyten är vattenlöslig avses att den är lös- lig i vatten vid 25°C i en koncentration av minst ca 0,1 vikt%, företrädesvis minst ca 0,5 vikt%, mera föredra- get minst ca l vikt%. Den anjoniska polyelektrolyten be- står av polymermolekyler, som vardera innehåller ett fler- tal negativt laddade joniska grupper. Polymermolekylerna kan ha en rak eller grenad huvudkedja och de joniska grup- perna kan föreligga i huvudkedjan eller som vidhängande grupper till huvudkedjan. De anjoniska grupperna kan väl- jas bland förekommande anjoniska grupper, såsom karboxy- latgrupper, sulfatgrupper, sulfonatgrupper, fosfatgrupper och fosfonatgrupper, varvid karboxylatgrupper och sulfo- natgrupper föredrages. Polymerhuvudkedjan kan utgöras av eller inbegripa olika typer av polymeriserbara monomerer, såsom vinylalkohol, isocyanat, (met)akrylat, akrylamid, alkylenoxid, alkylenoxidaddukter, och kolhydrater, såsom cellulosa och cellulosaderivat. Bland dessa föredrages cellulosaderivat och akrylatinnehållande polymerer. Den anjoniska polyelektrolytens molekylvikt kan variera, men bör vara minst ca 5000, företrädesvis minst ca 10000.
Vanligen ligger molekylvikten i området ca 50000-500000.
Den anjoniska polyelektrolyten skall vidare inbegripa hyd- företrädes- vis 8-22 kolatomer. Dessa hydrofoba grupper kan vara raka alifatiska, cyklo- alifatiska eller aromatiska. Specifika exempel på sådana rofoba grupper, som innehåller 6-30 kolatomer, eller grenade, mättade eller omättade, grupper är decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, butyl- 10 15 20 25 30 35 505 386 5 fenyl, oktylfenyl, nonylfenyl, och dodecylfenyl. De hydro- foba grupperna kan, företrädesvis, utgöra eller ingå i sidokedjor till polymerhuvudkedjan, men kan även ingå som segment av polymerhuvudkedjan. Eventuellt kan de hydrofoba grupperna kombineras med de joniska grupperna så att de hydrofoba grupperna föreligger i anslutning till de jonis- ka grupperna.
Såsom även angivits ovan, inbegriper polyelektrolyt- kompositionen enligt uppfinningen en andra komponent som utgörs av en vattenlöslig, katjonisk polyelektrolyt med hydrofoba grupper.
Vattenlöslighetsvillkoret för den katjoniska poly- elektrolyten är detsamma som angivits ovan för den anjo- niska polyelektrolyten, dvs den skall vara löslig i vatten vid 25°C i en koncentration av minst ca 0,1 vikt%, före- trädesvis minst ca 0,5 vikt%, mera föredraget minst ca 1 vikt%. Den katjoniska polyelektrolyten består av poly- mermolekyler som vardera innehåller ett flertal positivt laddade joniska grupper. Polymermolekylerna kan ha en rak eller grenad huvudkedja och de joniska grupperna kan före- ligga i huvudkedjan eller som vidhängande grupper till huvudkedjan. De katjoniska grupperna kan väljas bland förekommande katjoniska grupper, varvid kvartära ammonium- grupper normalt föredrages framför primära, sekundära och tertiära ammoniumgrupper på grund av de senares pH-käns- lighet. Polymerhuvudkedjan kan utgöras av eller inbegripa olika typer av polymeriserbara monomerer, såsom vinylalko- hol, isocyanat, akrylamid, alkylenoxid, alkylenoxidadduk- ter, och kolhydrater, såsom cellulosa och cellulosaderi- vat. Bland dessa föredrages cellulosaderivat och akryl- amidinnehållande polymerer. Den katjoniska polyelektro- lytens molekylvikt kan variera, men bör vara minst ca 5000, företrädesvis minst ca 10000. Vanligen ligger mole- kylvikten i området ca 50000-500000. Den katjoniska poly- elektrolyten skall vidare inbegripa hydrofoba grupper, som innehåller 6-30 kolatomer, företrädesvis 8-22 kolatomer.
Dessa hydrofoba grupper kan vara raka eller grenade, mät- 505 586 10 15 20 25 30 35 6 tade eller omättade, alifatiska, cykloalifatiska eller aromatiska. Specifika exempel på sådana grupper är decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, butylfenyl, oktylfenyl, nonylfenyl, och dodecylfenyl. De hydrofoba grupperna kan, företrädesvis, utgöra eller ingå i sidokedjor till poly- merhuvudkedjan, men kan även ingå som segment av polymer- huvudkedjan. Eventuellt kan de hydrofoba grupperna kombi- neras med de joniska grupperna så att de hydrofoba grup- perna föreligger i anslutning till de joniska grupperna.
Såsom framgått av det ovan sagda, föreligger det ett stort antal olika möjligheter vid utformningen av den an- joniska respektive den katjoniska polyelektrolyten. Sålun- da kan laddningstätheten variera från i princip några få laddningar per polymermolekyl och uppåt. Vidare kan den anjoniska och den katjoniska polyelektrolyten ha samma eller olika laddningstäthet. Hydrofoberingsgraden, dvs antalet hydrofoba grupper hos polyelektrolyterna kan i princip variera från en hydrofob grupp per polyelektrolyt- molekyl och uppåt, även om två eller flera hydrofoba grupper grupper vattenlöslig.
Som exempel på f n föredragna typer av polyelektroly- föredrages. En övre gräns för antalet hydrofoba sätts av villkoret att polyelektrolyten skall vara ter enligt uppfinningen kan nämnas följande.
En anjonisk polyelektrolyt med hydrofoba grupper i form av en sampolymer av akrylat och akrylamid, som subs- tituerats med en alkylgrupp på amidkvävet. Närmare bestämt innehåller denna polyelektrolyt segmenten -CH2%H- C-O öNa 10 15 20 25 30 35 505 386 7 där R1 är väte eller en kolvätegrupp och R2 är en kolväte- grupp, varvid totala antalet kolatomer i Rl och R2 är 6-30 kolatomer.
En annan typ av anjonisk polyelektrolyt är ett hydro- foberat cellulosaderivat i form av karboximetylcellulosa (CMC) innehållande hydrofoba alkylgrupper med 6-30 kolato- företrädesvis 12-24 kolatomer.
En katjonisk polyelektrolyt med hydrofoba grupper ut- mer, göres av en vattenlöslig cellulosaeter, som innehåller substituenter med formeln RR cl' + CH2CH(OH)CH2N R4 5 6 där R4 är en kolvätegrupp med 6-30 kolatomer, R5 är en hydroxialkylgrupp med 2-4 kolatomer eller en alkylgrupp och R6 har samma betydelse som R4 eller R5. Cellulosaetern kan t ex utgöras av hydroxietylcellulosa och R4 kan ut- göras av en dodecylgrupp och Rs och R6 av metylgrupper.
Hos denna polyelektrolyt är laddningarna belägna i sido- kedjorna vid de hydrofoba grupperna.
En annan polyelektrolyt utgöres av en polymer med en huvudkedja, som innehåller vattenlösliga segment av poly- oxialkylen, varvid oxialkylensegmenten företrädesvis till minst 50% är härledda frán etylenoxid, avbrutna av segment innehållande joniska grupper, hydrofoba oladdade segment med 6-30 kolatomer, och/eller laddade joniska segment med hydrofoba grupper med 6-30 kolatomer. Ett särskilt exempel pá en katjonisk polyelektrolyt av denna typ är en polymer med formeln H O H I H I C H (OCZHJH |f\l®[C2H_,'O]n% NH F22 NHC [OCzHdn fIl®(C2H,_O]n H + (fn-H) CI R O R m där R är en kolvätegrupp med 8-30 kolatomer, R2 är en kol- 505 386 10 15 20 25 30 35 8 vätegrupp med 1-30 kolatomer, n är ett tal av 20-140 och m är ett tal av 1-50.
Såsom angivits tidigare, medför kombinationen enligt uppfinningen av de definierade anjoniska och katjoniska polyelektrolyterna överraskande att den associativa fas- separation som normalt erhålles vid blandning av anjoniska och katjoniska polyelektrolyter reduceras avsevärt inom blandningsintervallet. Dessutom erhålles oväntat en syner- gistisk och mycket kraftig viskositetsökning, som är av storleksordningen 3-4 tiopotenser vid kombination av de hydrofobmodifierade polyelektrolyterna enligt uppfinning- en, Utan att binda sig vid någon särskild teori förmodas det att orsakerna till dessa effekter är följande.
En blandning av en anjonisk och en katjonisk poly- elektrolyt utan modifierande hydrofoba grupper har en stark tendens till associativ fasseparation, vilket medför att det föreligger två faser, dvs en utfällning, inom nästan hela blandningsområdet av de båda polyelektrolyter- na. Motsvarande gäller om den ena av polyelektrolyterna är hydrofobiskt modifierad. Om emellertid båda polyelektro- lyterna är hydrofobiskt modifierade, uppträder en minsk- ning av tvåfasområdet, vilket innebär att de båda poly- elektrolyterna kan blandas i nära nog vilka proportioner som helst utan att en utfällning sker. Detta kan tyckas motsägelsefullt, eftersom den hydrofoba modifieringen av polyelektrolyterna dels medför att den enskilda polyelekt- dels borde medföra en ökad dvs en ökad tendens rolytens löslighet minskar, attraktion mellan polyelektrolyterna, för associativ fasseparation. Att kombinationen av de båda polyelektrolyterna, som har modifierande hydrofoba grup- per, tvärtemot vad som kunde förväntas uppvisar en minskad tendens till associativ fasseparation torde kunna förkla- ras genom interaktion mellan de bàda polyelektrolyterna.
Eftersom de båda polyelektrolyterna har laddningar av motsatt tecken och dessutom är försedda med hydrofoba grupper, kan interaktionen mellan polyelektrolyterna vara 10 15 20 25 30 35 5Û5 386 9 såväl av elektrostatisk eller hydrofob natur som en kombi- nation därav. Vid den hydrofoba interaktionen torde de elektrostatiska laddningarna inverka så att det företrä- desvis är hydrofoba grupper hos polyelektrolyter med olika laddning som interagerar. Vid interaktionen mellan de båda hydrofobmodifierade polyelektrolyterna bildas ett komplex, som normalt har en nettoladdning och är hydrofilt, dvs vattenlösligt. Det är först då det föreligger ett sådant blandningsförhållande mellan polyelektrolyterna att ladd- ningsneutralitet uppnås, som en avsevärd risk för fassepa- ration, dvs fällning uppstår. Närvaro av en betydande andel hydrofila grupper kan dock förhindra fasseparation.
Beroende på om de båda polyelektrolyterna har samma eller olika laddningstäthet uppnås laddningsneutralitet för polymerkomplexet i mitten av blandningsintervallet eller med en förskjutning mot endera änden av blandningsinter- vallet. När laddningsneutralitet föreligger har polymer- komplexet av den anjoniska och den katjoniska polyelektrc- lyten nettoladdningen noll, varvid komplexet normalt ut- fälles så att två faser erhålles, en vattenrik fas och en utfällningsfas. Vid ytterligare tillsats av den ena polyelektrolyten kommer denna att öka laddningen hos det utfällda polymerkomplexet, som sväller tills det har nått en tillräcklig nettoladdning för att uppta hela lösningen, dvs fällningen har upplösts och det föreligger endast en fas. På grund härav bör elektrolytkomplexet enligt upp- finningen ha en nettoladdning och denna nettoladdning bör vara minst 5%, företrädesvis mellan 15% och 99%, och allra helst mellan 30 och 97% av elektrolytkomplexets totala antal laddningar.
Närvaro av en eller flera joniska tensider, det vill säga föreningar uppvisande en hydrofob del och en hydrofil jonisk del, kan även ingå i komplexet. Beroende på om den joniska tensiden eller de joniska tensiderna har en posi- tiv eller negativ nettoladdning kan de förskjuta komp- lexets nettoladdning i den ena eller andra riktningen.
Lösligheten hos komplex innehållande joniska tensider på- 505 386 10 15 20 25 30 35 10 verkas av samma grundprinciper som för komplex bestående endast av en anjonisk och en katjonisk polyelektrolyt. Även särskilda joniska polyelektrolyten, och eventuella tensider skall om uppfinningen inte är begränsad till några proportioner mellan den anjoniska och den kat- proportionerna vara sådana att de båda polyelektrolyterna bildar ett vattenlösligt komplex, eftersom det framför allt är då som fördelarna med upp- dvs en enfasblandning, finningen uppnås.
Beträffande den oväntat höga viskositetsökningen vid kombination av en anjonisk och en katjonisk polyelektro- lyt , lighet med uppfinningen förmodas denna bero på följande. som innehåller modifierande hydrofoba grupper, i en- Genom att polyelektrolyterna innehåller hydrofoba grupper har dessa en tendens att kopplas till varandra med bild- ning av ett tredimensionellt nätverk. Den hydrofoba inter- aktionen är oselektiv men eftersom polyelektrolyterna dessutom innehåller laddade joniska grupper sker interak- tionen företrädesvis mellan hydrofoba grupper hörande till polyelektrolyter med motsatt laddning. Detta förstärker nätverket då både hydrofoba såväl som elektrostatiska krafter bidrar. Styrkan av det elektrostatiska bidraget kan även tänkas gynnad av ökad lokal laddningskoncentra- tion som en följd av aggregation av hydrofoba grupper hörande till endera polyelektrolyten. Dessa tre faktorer samverkar till ett mycket stabilt nätverk och följaktligen en hög viskositet.
Polyelektrolytkompositionerna enligt uppfinningen har ett stort antal olika användningsområden, som utnyttjar fördelarna med att höga viskositeter kan uppnås med ringa tillsats av polyelektrolyt och att risken för fassepara- tion är i hög grad reducerad. Bland särskilt föredragna användningsområden kan nämnas som förtjockningsmedel i vattenbaserade färger, som förtjockningsmedel inom pap- persframställningsindustrin, t ex i bestrykningssmetar, som förtjockningsmedel i kosmetiska preparat, och som vattenbindande medel i sanitetsprodukter, såsom blöjor, bindor och liknande. 10 15 20 25 30 35 505 386 11 För att underlätta förståelsen av uppfinningen ges nedan några exempel, som endast är avsedda att vara bely- sande och inte begränsar uppfinningens omfattning. I exemplen avser alla delar och procentangivelser vikt, så- vida ej annat anges.
Exempel 1 I detta exempel användes som katjonisk polyelektrolyt ett kommersiellt N,N-dimetyl-N-dodecylammoniumderivat av hydroxietylcellulosa (LM20O från Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Inc., Terrytown, USA). Detta katjo- niska cellulosaderivat har en molekylvikt av ca 100000 och den hydrofoba modifieringsgraden är 5,4 mol%. Laddnings- koncentrationen i en l vikt% vattenlösning var 2 mmolal.
Som anjonisk polyelektrolyt användes en sampolymer av akrylsyra och akrylamid, varvid hydrofoba dodecylgrupper var kopplade till amidkvävet på akrylamidenheterna. Den anjoniska polyelektrolytens molekylvikt var ca 150000 och den hydrofoba substitutionsgraden var 3 mol%. Före använd- ning neutraliserades polyelektrolyten med Na0H och frys- torkades. Laddningskoncentrationen i en 1 vikt% vattenlös- ning var 99 mmolal.
Till en 1% vattenlösning av den katjoniska polyelekt- rolyten LM200 sattes successivt genom titrering en 1% lös- ning av den anjoniska polyelektrolyten. Till att börja med var blandningen klar, dvs det förelåg ett enfassystem, men när blandningen innehöll ca 2,0% anjonisk polyelektrolyt bildades fortsatt återgick höll 21% att vara två faser genom associativ fasseparation. Vid tillsättning av den anjoniska polyelektrolyten blandningen till att vara enfasig när den inne- anjonisk polyelektrolyt och blandningen fortsatte enfasig vid ytterligare tillsats av den anjoniska polyelektrolyten.
Som jämförelse upprepades ovanstående blandningsför- sök, varvid den anjoniska polyelektrolyten ersattes med en likadan anjonisk polyelektrolyt, men utan hydrofobiskt modifierande dodecylgrupper. Vid detta blandningsförsök uppvisade blandningen två faser från ca l,7% till 99% av 505 386 10 15 20 25 30 35 12 den anjoniska polyelektrolyten, dvs inom så gott som hela blandningsintervallet förelåg tvâ faser.
Det ovan beskrivna blandningsförsöket med de hydro- fobt modifierade polyelektrolyterna enligt uppfinningen upprepades, varvid blandningens komplexa viskositet, n*, vid 0,1 Hz uppmättes med hjälp av en Bohlin VOR rheometer vid oscillation. Resultaten framgår av bifogade fig 1, där värdet 0 på abskiss-axeln anger att molbráket för den an- joniska polyelektrolyten är O, dvs blandningen utgöres av en 1 vikt% lösning av enbart den katjoniska polyelektroly- ten (LM200). På motsvarande sätt anger värdet på abskiss- -axeln att molbráket för den anjoniska polyelektrolyten är 1, dvs blandningen inbegriper enbart en l vikt% lösning av den anjoniska elektrolyten. I fig 1 har även tváfasområdet angivits med streckade linjer. Såsom framgår av fig 1, kan man vid en kombination av en anjonisk polyelektrolyt med hydrofoba grupper och en katjonisk polyelektrolyt med hyd- rofoba grupper uppnå en viskositet, som är 3-4 tiopotenser högre, dvs nästan 10000 ggr högre, än för endera poly- elektrolyten ensam.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 505 386 13 PATENTKRAV
1. Vattenhaltig komposition, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den innehåller ett vattenlösligt elekt- rolytkomplex innefattande en kombination av en vattenlös- lig, anjonisk polyelektrolyt med hydrofoba grupper, som innehåller 6-30 kolatomer, och en vattenlöslig katjonisk polyelektrolyt med hydrofoba grupper, som innehåller 6-30 kolatomer.
2. Vattenhaltig komposition enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att elektrolytkomplexet har en nettoladdning av minst 5%, företrädesvis mellan 15% och 99% av elektrolytkomplexets totala antal laddningar. k ä n - n e t e c k n a d därav, att elektrolytkomplexets an- sulfat-
3. Vattenhaltig komposition enligt krav 1, joniska grupper är valda bland karboxylatgrupper, grupper, sulfonatgrupper, fosfatgrupper och fosfonatgrup- per eller blandningar därav, och att elektrolytkomplexets katjoniska grupper är valda bland primära, sekundära, tertiära och kvartära ammoniumgrupper eller blandningar därav.
4. Komposition enligt något av kraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att de hydrofoba grupperna är utformade som sidokedjor till polyelektrolytens huvud- kedja.
5. Komposition enligt något av kraven 1-4, k ä n - n e t e c k n a d därav, att åtminstone en av polyelekt- rolyterna har en polysackaridkedja, på vilken páförts en eller flera av joniska hydrofila grupper, oladdade hydro- foba grupper med 6-30 kolatomer, och joniska hydrofoba grupper med 6-30 kolatomer. k ä n - att den anjoniska polyelektro-
6. Komposition enligt något av kraven l-5, n e t e c k n a d därav, lyten utgöres av en vattenlöslig cellulosaeter med karb- oximetylgrupper och hydrofoba grupper med 6-30 kolatomer. 505 386 10 15 20 25 30 35 14
7. Komposition enligt något av kraven 1-5, k ä n - n e t e c k n a d därav, att den katjoniska polyelektro- lyten utgöres av en vattenlöslig cellulosaeter som inne- håller substituenter med formeln RR cl' + CH2CH(OH)CH2N R4 5 6 där R4 är en kolvätegrupp med 6-30 kolatomer, R5 är en hydroxialkylgrupp med 2-4 kolatomer eller en alkylgrupp eller R . 5
8. Komposition enligt något av kraven 1-5 eller 7, och R6 har samma betydelse som R4 k ä n n e t e c k n a d därav, att den anjoniska poly- elektrolyten utgöres av en polymer innehållande segmenten -CH¿CH- I CO l ONa OCh -CHI- CH- I c - o I R,NR2 där Rl grupp, varvid totala antalet kolatomer i R1 och R2 är 6-30 är väte eller en kolvätegrupp och R2 är en kolväte- kolatomer.
9. Komposition enligt något av kraven 1-6 eller 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att den katjoniska poly- elektrolyten utgöres av en polymer med formeln -H o H |C> H IC) Q H (ocg-gr, (czHécnnfi NH F22 Nfiqoczryyn rfw [C2H4OJnH + (mn) cl R o R m 10 15 20 25 30 35 505 586 15 där R är en kolvätegrupp med 8-30 kolatomer, R2 vätegrupp med 1-30 kolatomer, n är ett tal 20-140 och m är ett tal 1-50.
10. Användning av kompositionen enligt något av kra- är en kol- ven 1-8 i vattenbaserade system som förtjockningsmedel och/eller som vattenbindande medel.
SE9504257A 1995-11-29 1995-11-29 Polyelektrolytkomposition SE505386C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9504257A SE505386C2 (sv) 1995-11-29 1995-11-29 Polyelektrolytkomposition
PCT/SE1996/001503 WO1997019711A1 (en) 1995-11-29 1996-11-20 Polyelectrolyte composition
EP96941250A EP0883409B1 (en) 1995-11-29 1996-11-20 Polyelectrolyte composition
DE69615586T DE69615586T2 (de) 1995-11-29 1996-11-20 Polyelektrolyte enthaltende zusammensetzungen
US09/084,696 US6077887A (en) 1995-11-29 1998-05-26 Polyelectrolyte composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9504257A SE505386C2 (sv) 1995-11-29 1995-11-29 Polyelektrolytkomposition

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9504257D0 SE9504257D0 (sv) 1995-11-29
SE9504257L SE9504257L (sv) 1997-05-30
SE505386C2 true SE505386C2 (sv) 1997-08-18

Family

ID=20400394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9504257A SE505386C2 (sv) 1995-11-29 1995-11-29 Polyelektrolytkomposition

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0883409B1 (sv)
DE (1) DE69615586T2 (sv)
SE (1) SE505386C2 (sv)
WO (1) WO1997019711A1 (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002066393A1 (en) * 2001-01-10 2002-08-29 Florida State University Research Foundation, Inc. Method of controlling the viscosity of a cementitious mixture using oppositely-charged polyelectrolytes
US7261771B2 (en) 2002-01-09 2007-08-28 Nanostrata Inc. Method of controlling the viscosity of a cementitious mixture using oppositely-charged polyelectrolytes
US20040226620A1 (en) 2002-09-26 2004-11-18 Daniel Therriault Microcapillary networks
US7141617B2 (en) * 2003-06-17 2006-11-28 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Directed assembly of three-dimensional structures with micron-scale features
US7956102B2 (en) 2007-04-09 2011-06-07 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Sol-gel inks
US7922939B2 (en) 2008-10-03 2011-04-12 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Metal nanoparticle inks
US8187500B2 (en) 2008-10-17 2012-05-29 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Biphasic inks

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3739848A (en) * 1971-05-17 1973-06-19 Shell Oil Co Water-thickening polymer-surfactant adsorption product
US4970260A (en) * 1983-11-02 1990-11-13 Exxon Research And Engineering Company Novel viscosifiers for salt-containing solutions based on polymer complexes
US4780517A (en) * 1985-08-15 1988-10-25 Chevron Research Company Surfactant-containing water thickening polymer
LU86429A1 (fr) * 1986-05-16 1987-12-16 Oreal Compositions cosmetiques renfermant un polymere cationique et un polymere anionique comme agent epaississant

Also Published As

Publication number Publication date
EP0883409A1 (en) 1998-12-16
DE69615586T2 (de) 2002-07-11
SE9504257D0 (sv) 1995-11-29
WO1997019711A1 (en) 1997-06-05
SE9504257L (sv) 1997-05-30
EP0883409B1 (en) 2001-09-26
DE69615586D1 (de) 2001-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60025468T2 (de) Amphiphilische kohlenwasserstoffgruppen enthaltende modifizierte vinylpolymere
EP0216479B2 (en) Polymeric thickeners and their production
CA1309546C (en) Polymeric dispersant for aqueous dispersions
US4892916A (en) Polymeric thickeners and their production
US6287418B1 (en) Modified vinyl polymers containing amphiphilic hydrocarbon moieties
CN101563377B (zh) 嵌段共聚物、其制备方法及在乳液中的用途
KR101322386B1 (ko) 고 이온 강도 염 용액을 위한 증점제로서 고분자 전해질착체
CN101903427B (zh) 聚合增稠剂组合物
MXPA02005739A (es) Composiciones que incluyen agentes humectantes de alcohol polioxialquilado) bloqueado por eter.
KR910001174A (ko) 미네랄 및/또는 충진제 및/또는 안료의 고농축 수성현탁액
SE505386C2 (sv) Polyelektrolytkomposition
US6077887A (en) Polyelectrolyte composition
US4741790A (en) Aqueous adhesives and their use
CN103154149A (zh) 抗菌性分散液
DE3730781C2 (sv)
EP1167465B1 (en) Method of reducing syneresis in aqueous compositions
US5292797A (en) Water-soluble vinyl polymer suspension for use as a thickening agent, and process for its preparation
US4520158A (en) Nonaqueous solvent soluble polyampholytes-viscosifier and shear thickening additive
EP0333499A1 (en) Polymerisation processes and products obtained from these
JPH0678395B2 (ja) 水溶性アクリル系共重合体の製造方法
CA2033075A1 (en) Polymeric compositions
US20140018486A1 (en) Use of a comb polymer for preparing a suspension comprising calcium carbonate and having a sensitivity to reduced temperature
CN112538169B (zh) 同时含有负电荷及疏水基团的聚合物超分子体系及其应用
Xie et al. Influence of chemical crosslinking and hydrophobic association on thickening properties of polyacrylic acid
CN107841183A (zh) 缔合性增稠剂制剂

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed