Proceso para producir un polímero que contiene una vinilamina acilada, y su aplicación como un aditivo en la fabricación del papel.

Un proceso para producir polímero que contiene vinilamina acilada que comprende las etapas de

a.

obtener una solución acuosa que comprende al menos un polímero que contiene vinilamina, y

b. hacer reaccionar el polímero que contiene vinilamina con al menos un agente de acilación, en donde el agente de acilación se selecciona del grupo que consiste en anhídrido de acilo, haluro de acilo y mezclas de los mismos; y

en donde el polímero que contiene vinilamina se disuelve en agua en una cantidad en el intervalo desde 2 a 50 % en peso basado en el peso total de la solución de polímero, haciendo reaccionar el polímero que contiene vinilamina y el agente de acilación a una temperatura desde 20 ºC a 50 ºC, y el anhídrido de acilo no es un anhídrido cíclico.

Proceso para producir un polímero que contiene una vinilamina acilada, y su aplicación como un aditivo en la fabricación del papel Campo de la invención Esta invención se refiere al proceso de preparación de polímeros que contienen vinilamina acilada a través de la acilación de aminas primarias y secundarias de los polímeros que contienen vinilamina utilizando un agente de acilación tal como un anhídrido de acilo o un cloruro de acilo. En particular, la presente invención se refiere al proceso de preparación de derivados de poli (vinilamina) acilada utilizando anhídrido acético o anhídrido propiónico.

Además, la invención se refiere a la utilización de los derivados de poli (vinilamina) acilada como aditivos de resistencia en seco, aditivos de resistencia en húmedo, adyuvantes de retención, adyuvantes de drenaje, y agentes de control de pez rubia y de depósitos adherentes en aplicaciones de fabricación del papel.

Antecedentes de la invención

La poli (vinilamina) se ha utilizado en muchas aplicaciones industriales y farmacéuticas. En la industria de la fabricación del papel, los productos de poli (vinilamina) se han utilizado como aditivos de resistencia en seco y en húmedo para mejorar la resistencia del papel y del cartón y como adyuvantes de retención/drenaje para mejorar la productividad del papel. La patente de EE.UU. nº 2.721.140 dio a conocer originalmente la utilización de moléculas de poli (vinilamina) como aditivos en la fabricación del papel para mejorar la resistencia en húmedo del papel. La patente de EE.UU. nº 4.421.602 dio a conocer el polímero de poli (N-vinilformamida) parcialmente hidrolizado para mejorar la floculación, la retención de finos y el drenaje de la pasta papelera en la fabricación del papel. La patente de EE.UU. nº 6.159.340 describió la utilización de productos de poli (vinilamina) parcialmente hidrolizada como aditivos de resistencia en seco y en húmedo para cartón. Las patentes de EE.UU. nº 6.616.807 y 6.797.785 describieron diversos derivados de poli (vinilamina) como adyuvantes de drenaje, floculantes, y adyuvantes de retención para la fabricación del papel. La patente de EE.UU. nº 5.961.782 dio a conocer la utilización de poli (vinilamina) para elaborar adhesivos de crepado reticulables.

La poli (vinilamina) es un polímero catiónico lineal con una mínima ramificación y contiene un grupo funcional amina por cada dos unidades de carbono. Una poli (vinilamina) parcialmente hidrolizada puede contener funcionalidades de amina primaria, amida y amidina. La poli (vinilamina) se elabora típicamente mediante polimerización en solución por radicales libres de monómero de N-vinilformamida, seguido de hidrólisis catalizada por base o por ácido. La patente 30 de EE.UU. nº 4.275.002 dio a conocer un procedimiento de preparación de poli (vinilamina) utilizando monómero de N-vinilacetamida a través de polimerización por radicales libres, seguido de hidrólisis utilizando un ácido mineral. La patente de EE.UU. nº 4.774.285 describió la preparación de copolímero de N-vinilformamida y alcohol vinílico. La patente de EE.UU. nº 5.630.907 dio a conocer el copolímero de vinilamina y ácido acrílico. La patente de EE.UU. nº

6.797.785 dio a conocer la preparación de copolímeros de vinilamina con cloruro de dialildimetilamonio y vinilamina

con acrilamida a través de polimerización en emulsión inversa, y la utilización como floculantes y coagulantes en la fabricación del papel. El documento EP 0251182 describió la utilización de copolímeros de vinilamina y acrilonitrilo en la fabricación del papel como adyuvantes de drenaje, adyuvantes de retención y aditivos para la parte húmeda para aumentar la resistencia del papel.

La solicitud de patente de EE.UU. nº 20090314446 describió un procedimiento de preparación de poli (vinilamina)

con bajo contenido de amidina y la utilización de dicho polímero para aumentar la velocidad de retención y drenaje en la fabricación del papel y realzar la resistencia en seco del papel y otras aplicaciones.

Las funcionalidades amina, ya sea amina primaria o amidina, de la poli (vinilamina) pueden reaccionar con diversos compuestos que tienen grupos funcionales reactivos. La modificación química posterior a la polimerización de poli (vinilamina) con un compuesto que tiene grupos funcionales es un enfoque alternativo para producir derivados de 45 poli (vinilamina) con propiedades químicas, físicas y de aplicación, alteradas o mejoradas. La patente de EE.UU. nº

5.292.441 describió la utilización de las poli (vinilamina) cuaternizadas como floculantes para la clarificación de aguas residuales, donde se obtuvo poli (vinilamina) cuaternizada a través de la reacción de poli (vinilamina) con un agente de alquilación, como cloruro de metilo, sulfato de dimetilo o cloruro de bencilo. La patente de EE.UU. nº 5.994.449 describió una composición de resina como un producto de reacción de epihalohidrina con la mezcla de 50 poli (vinilamina-co-alcohol vinílico) y poli (aminoamida) , y la utilización de la resina como adhesivo de crepado.

Más recientemente, la patente de EE.UU. nº 7.902.312 dio a conocer diversos aductos de adición de Michael de poli (vinilamina) , y la utilización de estas poli (vinilamina) modificadas como aditivos de resistencia en seco y/o adyuvantes de retención/drenaje en la fabricación del papel. Las solicitudes de patente de EE.UU. nº 20090043051 y 20100193148 describieron numerosos productos de poli (vinilamina) modificada preparados mediante reacciones de 55 alquilación, acilación y condensación de la poli (vinilamina) con diversos compuestos reactivos con las aminas. En estas dos solicitudes de patente, los grupos amina de los polímeros que contienen vinilamina están sustituidos con grupos funcionales catiónicos, aniónicos, hidrófobos e hidrófilos, o con la combinación de esos grupos funcionales. La utilización de estos productos de poli (vinilamina) modificada también se describen en la fabricación del papel como aditivos de resistencia en seco, adyuvantes de retención y drenaje, así como agentes de control de pez y de

depósitos adherentes en las aplicaciones, Como se mencionó en la técnica anterior, un derivado de poli (vinilamina) se puede preparar también utilizando monómero N-vinilacetamida a través de polimerización en solución por radicales libres, seguido de hidrólisis del grupo funcional acetamida para liberar un grupo amino libre en la cadena principal del polímero y liberar ácido acético. La desventaja de la técnica anterior es que requiere un monómero que es caro y no disponible comercialmente para la producción industrial. Además, poli (N-vinilacetamida) es más estable que poli (Nvinilformamida) en agua y por ello más resistente a la hidrólisis.

La presente invención se refiere a un nuevo proceso de producción de poli (vinilamida) acilada, particularmente poli (vinilamina) acetilada, que utilizan un agente de acilación fácilmente disponible, p. ej., anhídridos de acilo, o cloruros de acilo, preferiblemente anhídrido acético, anhídrido propiónico, cloruro de acetilo y cloruro de propionilo. La acilación de una poli (vinilamina) mediante anhídrido acético o anhídrido propiónico o cloruro de acetilo se puede completar con una alta eficiencia de la reacción y sin subproductos, excepto ácido acético, ácido propiónico o cloruro, respectivamente.

Breve descripción de la invención La presente invención proporciona un proceso para producir polímeros que contienen vinilamina acilada que comprende una etapa de hacer reaccionar un reactivo de acilación con el polímero que contiene vinilamina. En particular, el proceso de la presente invención proporciona un proceso de fabricación de una poli (vinilamida) acilada haciendo reaccionar un anhídrido de acilo o cloruro de acilo con un homopolímero de poli (vinilamina) .

El anhídrido acético o el anhídrido propiónico se pueden hacer reaccionar con poli (vinilamina) en una proporción deseada del anhídrido de acilo respecto del contenido de amina de la poli (vinilamina) para producir un polímero de poli (vinilamina) acilada. El producto tiene diferentes propiedades químicas, físicas y de aplicación en comparación con una poli (vinilamina) no modificada. En el caso de homopolímero de poli (vinilamina) , las aminas primarias de poli (vinilamina) se transforman en enlaces amida a través de la reacción de acilación. Si se utiliza anhídrido acético, el grupo funcional acetamida se forma en la cadena principal de la poli (vinilamina) . A diferencia de los grupos funcionales formamida en una poli (N-vinilformamida) parcialmente hidrolizada que existen predominantemente como amidina cíclica, los... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para producir polímero que contiene vinilamina acilada que comprende las etapas de a. obtener una solución acuosa que comprende al menos un polímero que contiene vinilamina, y b. hacer reaccionar el polímero que contiene vinilamina con al menos un agente de acilación, en donde el agente de acilación se selecciona del grupo que consiste en anhídrido de acilo, haluro de acilo y mezclas de los mismos; y en donde el polímero que contiene vinilamina se disuelve en agua en una cantidad en el intervalo desde 2 a 50 % en peso basado en el peso total de la solución de polímero, haciendo reaccionar el polímero que contiene vinilamina y el agente de acilación a una temperatura desde 20 º C a 50 º C, y el anhídrido de acilo no es un anhídrido cíclico.

2. El proceso de la reivindicación 1, en donde al menos un polímero que contiene vinilamina-se selecciona de los grupos que consisten en poli (N-vinilformamida) parcial o completamente hidrolizada, copolímeros de Nvinilformamida y vinilamina, copolímeros de vinilamina y amidina, copolímeros de N-vinilacetamida y vinilamina, 15 terpolímeros de N-vinilformamida, vinilamina y amidina, terpolímeros de N-vinilformamida, vinilamina y sales de amonio cuaternario de cloruro de metilvinilamina, terpolímeros de N-vinilformamida, vinilamina y alcohol vinílico, terpolímeros de N-vinilformamida, vinilamina y acetato de vinilo, terpolímeros de N-vinilformamida, vinilamina y acrilamida, terpolímeros de N-vinilformamida, vinilamina y acrilato, terpolímeros de N-vinilformamida, vinilamina, y cloruro de dialildimetilamonio, terpolímeros de N-vinilformamida, vinilamina, y viniltrimetoxisilano, polímeros que contienen vinilamina modificada, o mezclas de los mismos.

3. El proceso de la reivindicación 1, en donde el polímero que contiene vinilamina comprende poli (N-vinilformamida) parcial o completamente hidrolizada.

4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el polímero que contiene vinilamina acilada tiene un peso molecular en el intervalo de 5.000 a 2.000.000 Dalton.

5. Un proceso para producir una poli (vinilamida) acilada, que comprende las etapas de:

a. llevar a cabo la polimerización por radicales libres de N-vinilformamida en solución acuosa,

b. llevar a cabo la hidrólisis alcalina para formar una poli (vinilamina) , y

c. hacer reaccionar la polivinilamina con un agente de acilación,

en donde el agente de acilación se selecciona del grupo que consiste en anhídrido de acilo, haluro de acilo y 30 mezclas de los mismos; y en donde el polímero que contiene vinilamina se disuelve en agua en una cantidad en el intervalo desde 2 a 50 % en peso basado en el peso total de la solución de polímero, haciendo reaccionar el polímero que contiene vinilamina y el agente de acilación a una temperatura desde 20 º C a 50 º C, y el anhídrido de acilo no es un anhídrido cíclico.

6. El proceso de la reivindicación 5, en donde la polivinilamina se selecciona del grupo que consiste en poli (Nvinilformamida) parcial o completamente hidrolizada; copolímeros de N-vinilformamida y vinilamina, copolímeros de vinilamina y amidina; terpolímeros de N-vinilformamida, vinilamina y amidina; y sus mezclas.

7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el agente de acilación comprende anhídrido de acilo y/o haluro de acilo.

8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el agente de acilación se selecciona del grupo que consiste en anhídrido acético, anhídrido propiónico, anhídrido butírico, anhídrido heptanoico, anhídrido benzoico, anhídrido fenilacético, anhídrido crotónico, anhídrido cloroacético, anhídrido dicloroacético y anhídrido trifluoroacético y mezclas de los mismos.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el agente de acilación comprende anhídrido 45 acético o anhídrido propiónico.

10. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-6 y 8, en donde el agente de acilación se selecciona del grupo que consiste en cloruro de acetilo, cloruro de propionilo, cloruro de butirilo, cloruro de benzoílo, cloruro de fenilacetilo, cloruro de crotonilo, cloruro de cloroacetilo y mezclas de los mismos.

11. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el agente de acilación comprende cloruro de

acetilo o cloruro de propionilo.

12. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde la polivinilamina y el agente de acilación se hacen reaccionar durante un período de entre 0, 1 y 4 horas.

13. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en donde la polivinilamina y el agente de acilación se 5 hacen reaccionar a un pH de entre 7 y 11.

14. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde la polivinilamina y el agente de acilación se hacen reaccionar a una temperatura de entr.

2. 50 º C.

15. Uso del polímero resultante de cualquiera de las reivindicaciones 1-14 en la fabricación del papel como aditivo de resistencia en seco.

16. Un proceso de mejorar la fabricación del papel que comprende la etapa de añadir el polímero resultante de cualquiera de las reivindicaciones 1-14 a la parte húmeda de una máquina papelera.