DISPERSIONES POLIMERICAS CATIONICAS, METODO PARA SU PRODUCCION Y SU USO.

Dispersión polimérica catiónica de agua-en-agua que contiene un producto de polimerización A catiónico y al menos un agente dispersante B polimérico catiónico,

caracterizada por que el producto de polimerización A está formado

a1) del 1 al 60% en peso por monómeros catiónicos del tipo de los (met)acrilatos de dialquilaminoalquilo y/o (met)acrilamidas de dialquilaminoalquilo cationizados y

a2) del 99 al 40% en peso por monómeros no iónicos, y por que el agente dispersante B polimérico catiónico está formado

b1) del 30 al 100% en peso por (met)acrilamidas de dialquilaminoalquilo cationizadas y/o N-alquil o N,N-dialquil (met)acrilamidas cationizadas y

b2) del 0 al 70% en peso por monómeros no iónicos y presenta una media de peso molecular PM de 75.000 a 350.000 g/mol

Dispersiones poliméricas catiónicas, método para su producción y su uso.

La presente invención se refiere a dispersiones poliméricas catiónicas de agua-en-agua que contienen un producto de polimerización A finamente distribuido, soluble en agua o hinchable en agua con una parte monomérica catiónica hasta el 60% en peso, y una fase acuosa continua que contiene un agente dispersante B polimérico catiónico, a un método para su producción y a su uso como coadyuvante de floculación, por ejemplo, en la producción de papel o en la sedimentación de sólidos.

En el siguiente texto, la abreviatura (met)acrilo significa acrilo y metacrilo, por ejemplo, (met)acrilamida significa acrilamida y metacrilamida.

Se describen repetidas veces en el estado de la técnica las dispersiones poliméricas de agua-en-agua y su producción. La producción de estas dispersiones se realiza por regla general de tal manera que se mezcla un agente dispersante polimérico de bajo peso molecular en una disolución acuosa con componentes monoméricos catiónicos y, después, los mismos se polimerizan. En este caso, se pretende esencialmente evitar tanto problemas reológicos durante su producción como conseguir dispersiones de agua-en-agua que se pueden manejar mejor.

A partir del documento WO 98/14405 se pueden obtener dispersiones catiónicas de agua-en-agua, en las que solamente por la presencia de una mezcla de una sal cosmotrópica y una caotrópica o una orgánica aniónica durante la polimerización se puede reducir la viscosidad de la dispersión de agua-en-agua que se está produciendo. De forma ilustrativa, se usan dispersiones con partes monoméricas catiónicas en la parte polimérica de alto peso molecular del 20 al 83% y agentes dispersantes poliméricos con medias de peso molecular de 180.000 a 1.500.000. A pesar de los aditivos de sal que se han mencionado, se pueden producir independientemente del contenido de monómeros catiónicos, con reducidas divergencias del contenido de sal o con reducidas variaciones en el componente monomérico catiónico, aumentos de viscosidad sorprendentemente intensos que ya no se pueden manejar.

En el documento WO 98/31748 se describen dispersiones catiónicas de agua-en-agua, que contienen del 2 al 3% en peso de aminas poliméricas de bajo peso molecular a base de un producto de condensación de diamina y epiclorhidrina como agente dispersante polimérico. Las dispersiones son estables y, a pesar de una proporción relativamente alta de polímeros dispersos, se pueden colar, siempre que durante la producción se añada una sal inorgánica soluble en agua en cantidades de al menos el 10% en peso y un ácido orgánico antes de la polimerización de la disolución monomérica dispersa. Tales altas cantidades de sal no son aceptables para muchas finalidades de utilización de la dispersión de agua-en-agua.

El documento WO 98/31749 se distingue del documento WO 98/31748 por el uso adicional de compuestos de polihidroxi durante la polimerización, a modo de ejemplo, polietilenglicol. De forma ilustrativa, se utilizan además de eso también poli-DADMAC y poli-diciandiamida como dispersantes poliméricos. Las dispersiones de agua-en-agua que se obtienen, que, en un caso dado, también pueden contener sales, se pueden colar y no muestran ninguna aglomeración irreversible durante el almacenamiento. Sin embargo, en el caso de una dilución adicional, se tienen que diluir más allá de una determinada medida, debido a que en caso contrario durante la dilución se produce un aumento indeseadamente alto de la Viscosidad de Brookfield con respecto a la dispersión de agua-en-agua todavía no diluida. Sin embargo, esto conlleva desventajas para la aplicación de las dispersiones de agua-en-agua.

Para la reducción de los picos de viscosidad que se producen durante la polimerización, el documento EP-A-0 630 909 propone un método de polimerización, en el que el polímero de agente dispersante de las dispersiones de agua-en-agua se presenta en una disolución acuosa y una parte del monómero que se tiene que polimerizar se dosifica a lo largo del tiempo. A pesar de estas medidas, la adición de una sal aniónica polivalente para la regulación de viscosidad es necesaria en cantidades de al menos el 15% en peso. Se añade adicionalmente más sal para la reducción de la viscosidad de la dispersión de agua-en-agua que se obtiene. También en este caso, la alta cantidad de sal conduce a que las dispersiones de agua-en-agua no se pueden utilizar sin problemas para todas las finalidades de aplicación.

A partir del documento EP 262 945 A2 se conocen coadyuvantes de floculación catiónicos, y métodos para su producción, que consisten en dos componentes poliméricos diferentes. No se producen por la mezcla de los componentes poliméricos, sino, se forman por la polimerización de monómeros catiónicos hacia un componente polimérico catiónico (floculante) en presencia de un componente polimérico catiónico de bajo peso molecular (coagulante). El coagulante presenta una media de peso molecular PM inferior a 1 millón g/mol. En el caso de esta reacción de polimerización se pueden producir reacciones de injerto en el polímero presentado. Debido a su incompatibilidad con el floculante a base de monómeros de acrilato se usan preferentemente los siguientes polímeros coagulantes: los polímeros de monómeros de alilo, particularmente poli-DADMAC y polímeros de amina-epiclorhidrina. La proporción entre coagulante y el componente de polielectrolito de alto peso molecular se indica con 10:1 a 1:2, preferentemente 5:1 a 1:1,5, es decir, en la realización preferida el porcentaje del coagulante en la mezcla de polímero es del 83 al 40% en peso. Los altos porcentajes de coagulante conllevan problemas de viscosidad durante la producción de disoluciones de polimerización. Las propiedades de los agentes floculantes que se han descrito no cumplen con las exigencias que se imponen a procesos técnicos de floculación con referencia a la velocidad y eficacia.

Se puede obtener a partir del documento DE 100 61 483 A1 un método para la producción de dispersiones de agua-en-agua, en el que por la adición de reducidas cantidades de sal y ácidos se consigue una calidad de dispersión estable durante el almacenamiento. No se puede obtener ninguna indicación de problemas reológicos durante la producción a partir del documento de solicitud.

Durante la producción de dispersiones de agua-en-agua, a menudo se produce un aumento intenso del momento de torsión en el agitador, debido a espesamientos de la preparación de polimerización, que ya no se pueden dominar por los agitadores de los reactores de polimerización. A menudo, se observa también un aumento del momento de torsión solamente después del enfriamiento de la preparación de polimerización. Las preparaciones de polimerización de este tipo ya no se pueden usar y se tienen que desechar. A partir del estado de la técnica no se puede obtener ninguna solución para este problema reológico para dispersiones poliméricas libres de sal o de bajo contenido de sal.

Además de eso, se pueden producir en las dispersiones de agua-en-agua que se conocen a partir del estado de la técnica durante un almacenamiento prolongado, particularmente con condiciones extremos como temperaturas superiores a 25ºC hasta 50ºC, modificaciones, es decir, alteraciones de las propiedades ventajosas de las dispersiones de agua-en-agua que, a modo de ejemplo, conducen a tiempos de deshidratación prolongados.

Por lo tanto, fue objetivo de la presente invención poner a disposición dispersiones poliméricas catiónicas de agua-en-agua de bajo contenido de sal o libres de sal, que presentaran tanto después de un almacenamiento con condiciones extremas, como temperaturas hasta 40ºC, propiedades de uso prácticamente no modificadas. Además, en la medida posible, la viscosidad de una disolución al 5% no debe ser inferior a 1.000 mPas y la viscosidad del producto, no superior a 25 000 mPas. Preferentemente, se deben conseguir bajos valores de monómero restante inferiores a 1.000 ppm. Además de eso, las dispersiones poliméricas deben mostrar, en la medida posible, un perfil de propiedades equivalente o mejorado como agente floculante, en comparación con los productos del estado de la técnica.

Además, es un objetivo de la invención indicar un método para la producción de la dispersión polimérica catiónica de agua-en-agua. Este método debe garantizar que, durante la reacción de polimerización, no se produzca ningún fenómeno de espesamiento reológico que no se pueda dominar, que los productos del método presenten una buena fluidez e incluso durante...

1. Dispersión polimérica catiónica de agua-en-agua que contiene un producto de polimerización A catiónico y al menos un agente dispersante B polimérico catiónico, caracterizada por que el producto de polimerización A está formado

2. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el agente dispersante B polimérico contiene hasta el 30% en peso de monómeros anfifilos incluidos por polimerización.

3. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 y 2, caracterizada por que el producto de polimerización A catiónico contiene hasta el 30% en peso de monómeros anfifilos incluidos por polimerización.

4. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 3, caracterizada por que los monómeros cationizados a1 y b1) contienen respectivamente 1 a 6 átomos de C en los grupos alquilo o alquileno.

5. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 4, caracterizada por que como monómero a1) se selecciona dimetilaminoetilacrilato y/o dimetilaminopropilacrilamida cationizado.

6. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 5, caracterizada por que como monómero b1) se selecciona dimetilaminopropilacrilamida cationizada.

7. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 6, caracterizada por que los monómeros a2) y b2) no iónicos son compuestos

de acuerdo con la fórmula general (I),

en la que

R¹ representa un hidrógeno o un resto metilo y

R² y R³, independientemente entre sí, hidrógeno, un resto alquilo o hidroxialquilo con 1 a 5 átomos de C.

8. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 7, caracterizada por que como monómero a2) y b2) no iónico se selecciona acrilamida.

9. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 8, caracterizada por que el producto de polimerización A catiónico presenta un peso molecular superior a 1,5 millones g/mol.

10. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 9, caracterizada por que el producto de polimerización A catiónico asciende a cantidades del 30 al 70% en peso con referencia a la parte polimérica del polímero A y el agente dispersante B polimérico.

11. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 10, caracterizada por que presenta un porcentaje de agua del 40 al 90% en peso.

12. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 11, caracterizada por que presenta sales solubles en agua y/o ácido soluble en agua en una cantidad de respectivamente del 0,1 al 3% en peso con referencia a toda la dispersión, y por que en el caso de la presencia de ácido y sal en total no existen más del 5% en peso.

13. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 12, caracterizada por que presenta hasta el 30% en peso de alcoholes polifuncionales solubles en agua y/o sus productos de reacción con aminas grasas.

14. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 13, caracterizada por que presenta después de la dilución hacia una disolución acuosa al 5% un valor del pH de 3 a 4.

15. Dispersión polimérica de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 14, caracterizada por que presenta después de la dilución hacia una disolución acuosa al 5% en peso una viscosidad de al menos 1000 mPas.

16. Método para la producción de dispersiones poliméricas de agua-en-agua de acuerdo con la reivindicación 1 a 15 a partir de un producto de polimerización A catiónico y al menos un agente dispersante B polimérico catiónico, caracterizado por que en un reactor de polimerización se reúne

- una disolución acuosa de un agente dispersante B polimérico catiónico con una media de peso molecular PM de 75.000 a 350.000 g/mol y constituida