Un proceso para la preparación de una dispersión polimérica de agua en aceite que comprende las etapas de (a) preparar una dispersión monomérica de agua en aceite que comprende agua,

una sustancia oleosa, un emulsionante de agua en aceite, un coagulante polimérico, un derivado de ácido (alq)acrílico polimerizable por medio de radicales y de manera opcional uno o más co-monómeros insaturados etilénicamente y polimerizables por medio de radicales; y

(b) polimerizar por medio de radicales el derivado de ácido (alq)acrílico polimerizable por medio de radicales y de manera opcional el uno o más co-monómeros insaturados etilénicamente y polimerizables por medio de radicales presentes, para dar lugar de este modo a un polímero intercalado;

en el que el coagulante polimérico procede de al menos un monómero que se escoge entre el grupo que consiste en haluros de (alq)acrilamidotrialquil amonio, haluros de (alq)acriloxialquiltrialquil amonio y haluros de alquenil trialquil amonio.

Polímeros de emulsión inversa que contienen un coagulante polimérico

Campo de la invención

La invención se refiere a dispersiones poliméricas de agua en aceite que son útiles como floculantes, coadyuvantes de eliminación de agua (drenaje) y coadyuvantes de retención en la fabricación de papel.

Breve descripción de la técnica anterior

De manera general, la polimerización de emulsión convencional implica una fase oleosa finamente dispersada en una fase acuosa continua (dispersión polimérica de aceite en agua) .

En la polimerización de emulsión inversa se producen polímeros solubles en agua en una fase de agua dispersada dentro de una fase oleosa continua (dispersión polimérica de agua en aceite) . El polímero formado permanece en las gotas de agua dispersadas y no afecta de manera importante a la viscosidad de la emulsión. Los productos contienen polímeros con un elevado peso molecular medio pero exhiben viscosidades bajas. Esto no solo ofrece una ventaja con respecto a las emulsiones ordinarias pero ofrece una ventaja con respecto a la formación del producto seco. Esto es porque la emulsión inversa presenta baja viscosidad para una manipulación sencilla y puede ser bastante concentrada para un transporte sencillo. También es posible de manera sencilla diluir con una cantidad apropiada de agua y romper la emulsión. Cuando el contenido de agua de la dispersión polimérica de agua en aceite es comparativamente elevado, únicamente se requieren pequeñas cantidades de agua para invertir la emulsión de agua en aceite y dar lugar a una emulsión de aceite en agua. Debido a que el polímero se forma en pequeñas gotas en la emulsión inversa y ya se encuentra en disolución, se dispersa de manera sencilla en agua aumentando de este modo la viscosidad de forma drástica.

Cuando se dispersa la emulsión inversa en un sistema acuoso, la cantidad de agua aumenta de forma repentina. Esto provoca que el polímero gire para desdoblarse y en consecuencia, la viscosidad del sistema aumenta considerablemente, aunque la emulsión se diluye de forma considerable. Por ejemplo, cuando se vierte 1 ml de emulsión de agua en aceite en un volumen de 50 ml de agua (factor de dilución 50) la viscosidad de la emulsión resultante de aceite en agua todavía aumenta, por ejemplo 3 veces.

Las dispersiones poliméricas de agua en aceite que contienen homopolímeros solubles en agua y copolímeros solubles en agua ya se usan ampliamente en la actualidad, por ejemplo como agentes floculantes en la sedimentación de sólidos, en particular en agua y en procesos de tratamiento de aguas o de tratamiento de efluentes, en la extracción de materias primas, clasificación de carbón, aluminio y petróleo, o como agentes auxiliares en la industria azucarera y en la producción de papel.

En la fabricación de papel, se forma un suministro de fabricación de papel, es decir, una suspensión acuosa de fibra celulósica que presenta un contenido de agua de normalmente más que 95 % en peso, para dar lugar a una hoja que típicamente presenta un contenido de agua de menos que 5 % en peso. Además, los aspectos de eliminación de agua y retención de la fabricación de papel son importantes desde el punto de vista de la eficacia y el coste de fabricación.

La eliminación de agua por sedimentación es el método preferido de drenaje debido a su coste relativamente reducido. Tras el drenaje por gravedad se usan otros métodos para la eliminación de agua, por ejemplo, vacío, compresión, transferencia con manta de fieltro y compresión, evaporación y similar. Debido a que el drenaje por gravedad es por un lado el primer método de eliminación de agua empleado y por otro, el menos costoso, una mejora en la eficacia de este proceso de drenaje disminuye la cantidad de agua que es preciso eliminar por medio de otros métodos y además mejora la eficacia total de la eliminación de agua y reduce sus costes.

Se han utilizado varios aditivos químicos en un intento de aumentar la tasa a la cual el agua drena desde la hoja formada, y para aumentar la cantidad de materiales finos y la carga retenidos en la hoja. De manera extensiva, los floculantes y los coadyuvantes de drenaje se usan para optimizar la separación de la fase sólida de la fase líquida en las suspensiones acuosas. El uso de polímeros solubles en agua de elevado peso molecular constituye una mejora importante en la fabricación de papel. Estos polímeros de elevado peso molecular actúan como floculantes, forman flóculos de gran tamaño que se depositan sobre la hoja. También contribuyen a la eliminación de agua de la hoja.

Estos polímeros solubles en agua de elevado peso molecular se pueden emplear, por ejemplo, como dispersiones poliméricas de agua en aceite o dispersiones poliméricas de agua en agua.

Por ejemplo, el documento de EE.UU. 5.292.800 describe polímeros solubles en agua o que se hinchan con el agua, en los que la fase oleosa de la emulsión consiste en no menos que 50 % en peso de un aceite de origen vegetal o animal. Se pueden usar las emulsiones poliméricas de agua en aceite como agentes de retención y coadyuvantes de drenaje en la producción de papel y cartón.

El documento de EE.UU. 6.117.938 describe emulsiones poliméricas de agua en aceite en las que la fase acuosa comprende una mezcla de polímeros estructurados, catiónicos, solubles en agua de elevado peso molecular con polímeros catiónicos, solubles en agua, de elevado peso molecular que son bien lineales o que presentan un bajo grado de estructura. Las mezclas poliméricas son útiles para el drenaje de suspensiones celulósicas tales como las que se encuentran en la producción de papel.

El documento EP-A 0 262 945 describe la formación de mezclas homogéneas de diferentes polímeros solubles en agua por medio de la formación de uno de los polímeros a partir de material de partida monomérico, por medio de polimerización en una disolución del otro polímero. Una mezcla de poli (polímero de amina) con poliamina soluble en agua, que se prepara por medio de polimerización de compuestos apropiados de amino o halógeno, con frecuencia junto con dimetilamina, con epiclorhidrina, es de particular valor para el encolado de papel.

El documento de EE.UU. 2004/0034145 describe un método para la fabricación de una dispersión polimérica de agua en agua que contiene polímero A y al menos un dispersante polimérico B, de acuerdo con el cual los monómeros, que se dispersan en la fase acuosa que contiene el dispersante B soluble en agua, se someten a polimerización por radicales. Las dispersiones poliméricas de agua en agua que se pueden obtener son excelentes agentes de retención y coadyuvantes de drenaje en la fabricación de papel.

El documento WO 02/083743 y el documento de EE.UU. 2005/0183837 describen un complejo interviniente soluble en agua que incluye un primer polímero soluble en agua y uno o más monómeros solubles en agua polimerizados para formar un segundo polímero soluble en agua en presencia del primer polímero soluble en agua. Se pueden usar complejos intervinientes en la fabricación de papel. Se añade el complejo interviniente en un punto apropiado de la máquina de papel con el fin de contribuir a la formación de la hoja y favorecer la eliminación de agua de la hoja formada.

El documento EP 819 651 describe una composición de eliminación de agua de lodos que se prepara por medio de (i) formación de una disolución acuosa de un monómero no iónico soluble en agua, un comonómero catiónico y un polímero catiónico, (ii) emulsión de la disolución acuosa en una cantidad suficiente de aceite de hidrocarburo para formar una emulsión de agua en aceite, y (iii) polimerización de los monómeros.

El documento EP 807 646 describe un proceso para preparar una resina absorbente de agua que permite que la resina absorbente de agua garantice la reducción de la cantidad liberada de líquido y el aumento de la difusibilidad de líquido. En el proceso de preparación, se prepara la resina absorbente de agua por medio de polimerización de un monómero insaturado etilénico soluble en agua. Se permite que la polimerización del monómero insaturado etilénico soluble en agua tenga lugar en presencia de una resina absorbente de agua que presenta una tasa de absorción de agua diferente de la resina absorbente de agua que resulta de la polimerización del monómero insaturado etilénico soluble en agua. En un modo preferido, la polimerización se lleva a cabo por medio de un método de polimerización en suspensión de fase inversa.... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la preparación de una dispersión polimérica de agua en aceite que comprende las etapas de

(a) preparar una dispersión monomérica de agua en aceite que comprende agua, una sustancia oleosa, un emulsionante de agua en aceite, un coagulante polimérico, un derivado de ácido (alq) acrílico polimerizable por medio de radicales y de manera opcional uno o más co-monómeros insaturados etilénicamente y polimerizables por medio de radicales; y

(b) polimerizar por medio de radicales el derivado de ácido (alq) acrílico polimerizable por medio de radicales y de manera opcional el uno o más co-monómeros insaturados etilénicamente y polimerizables por medio de radicales presentes, para dar lugar de este modo a un polímero intercalado;

en el que el coagulante polimérico procede de al menos un monómero que se escoge entre el grupo que consiste en haluros de (alq) acrilamidotrialquil amonio, haluros de (alq) acriloxialquiltrialquil amonio y haluros de alquenil trialquil amonio.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la sustancia oleosa es un hidrocarburo alifático.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el emulsionante de agua en aceite presenta un valor de HLB dentro del intervalo de 2 a 9.

4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el derivado de ácido (alq) acrílico es un monómero catiónico que se escoge entre el grupo que consiste en haluros de (alq) acrilamidoalquiltrialquil amonio, haluros de (alq) acriloiloxialquil trialquil amonio, haluros de alquenil trialquil amonio y haluros de dialquenil dialquilo amonio.

5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el uno o más co-monómeros insaturados etilénicamente comprende (alq) acrilamida.

6. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el contenido de derivado de ácido (alq) acrílico polimerizable por medio de radicales se encuentra dentro del intervalo de 0, 1 a 50 % en moles, basado en la cantidad total de derivado de ácido (alq) acrílico polimerizable por medio de radicales y los comonómeros insaturados etilénicamente y polimerizables por medio de radicales.

7. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que

- la sustancia oleosa es un hidrocarburo alifático que contiene de 6 a 30 átomos de carbono; y/o

- el coagulante polimérico procede de uno o más monómeros que comprenden un haluro de (alq) acrilamidoalquiltrialquil amonio; y/o

- el derivado de ácido (alq) acrílico polimerizable por medio de radicales es un haluro de (alq) acrilamidoalquiltrialquil amonio; y/o

- los co-monómeros insaturados etilénicamente y polimerizables por medio de radicales comprenden acrilamida.

8. Una dispersión polimérica de agua en aceite que comprende agua, una sustancia oleosa, un emulsionante de agua en aceite, un coagulante polimérico y un polímero intercalado, obteniéndose la dispersión por medio del proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. La dispersión polimérica de agua en aceite de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el peso molecular medio expresado en peso Mw del polímero intercalado es mayor que el peso molecular medio expresado en peso Mw del coagulante polimérico.

10. La dispersión polimérica de agua en aceite de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, que presenta

- una viscosidad de disolución dentro del intervalo de 3.000 a 20.000 mPas; y/o

- una viscosidad de sal de al menos 750 mPas.

11. La dispersión polimérica de agua en aceite de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que contiene

- de 10 a 90 % en peso de agua,

- de 0, 1 a 60 % en peso de al menos una sustancia oleosa;

- de 0, 1 a 25 % en peso de al menos un emulsionante de agua en aceite;

- de 0, 1 a 30 % en peso de al menos un coagulante polimérico; y

- al menos un polímero intercalado procedente de

- de 0, 1 a 30 % en peso de al menos un derivado de ácido (alq) acrílico polimerizable por medio de radicales; y

- de 1, 0 a 90 % en peso de al menos un co-monómero insaturado etilénicamente y polimerizable por medio de radicales.

estando todos los porcentajes basados en el peso total de la dispersión.

12. El uso de la dispersión polimérica de agua en aceite de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 como floculante.

13. Un proceso para la fabricación de papel o cartón, comprendiendo el proceso la etapa de añadir la dispersión polimérica de agua en aceite de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12 a una suspensión celulósica 15 acuosa.

14. El proceso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que se añade otro coagulante polimérico a la suspensión celulósica.