Polímero en dispersión aniónico o no iónico soluble en agua.

Un polímero en dispersión hidrosoluble que tiene una viscosidad Brookfield aparente de desde 10 hasta 25.

000 cps a 25°C y un peso molecular que oscila desde 50.000 hasta 50 millones caracterizado porque comprende desde 5 hasta 50 por ciento en peso de un polímero hidrosoluble preparado mediante polimerización en condiciones de formación radical libre en una solución acuosa de una sal hidrosoluble en presencia de un estabilizador a un pH de aproximadamente 7:

i. 0 o 7 por ciento en mol de un monómero aniónico que consiste de ácido acrílico, y

ii. 100 o 93 por ciento en mol de un monómero no-iónico que consiste de acrilamida;

en donde el estabilizador es un polímero hidrosoluble aniónico que tiene una viscosidad intrínseca en 1M de NaNO3 de desde 0,1-10 y comprende desde 0,1 hasta 5 por ciento en peso basado en el peso total de la dispersión, y la sal hidrosoluble se selecciona del grupo que consiste haluros de amonio, de metal alcalino y alcalinotérreo, sulfatos, y fosfatos y comprende desde 5 hasta 40 por ciento en peso sobre la base del peso de la dispersión.

Polímero en dispersión aniónico o no iónico soluble en agua.

Campo técnico

Esta invención se refiere a polímeros en dispersión aniónicos y no-iónicos de alto peso molecular y a un procedimiento para su preparación.

Antecedentes de la invención Uno de los problemas que ha enfrentado la industria en el uso de floculantes poliméricos hidrosolubles es cómo disolver el polímero en agua de modo que pueda ser utilizado para el fin propuesto. Los primeros polímeros hidrosolubles se suministraron como soluciones acuosas diluidas. A medida que mejoró la tecnología, y los pesos moleculares de los polímeros se mejoraron, resultó enormemente difícil para los fabricantes embarcar estos polímeros en forma de solución debido a la alta viscosidad aún de medio a uno por ciento de las soluciones de los polímeros. En consecuencia los fabricantes empezaron a enviar los polímeros en la forma de sólidos conmutados que podían disolverse en agua usando varios medios mecánicos. A la vez que se resuelven los problemas de envío, algunos medios mecánicos degradaban los polímeros a través del cizallamiento, y, la disolución incompleta de los polímeros hidrosolubles, fue común la formación de partículas traslúcidas hinchadas. Esto condujo a un desgaste del polímero, y en algunos casos, a resultados perjudiciales tal como en el caso de las denominadas partículas "ojo de pez" que originaron defectos en la fabricación del papel. A principios de la década de 1970 se introdujeron emulsiones de agua-en-aceite de polímeros hidrosolubles. Al usar la tecnología de agua-en-aceite, se pudieron producir polímeros de alto peso molecular que se disolvían rápidamente, y esta tecnología obtuvo gran aceptación en la industria del polímero hidrosoluble. Una desventaja de la tecnología del polímero de emulsión de agua-enaceite, sin embargo, es que las emulsiones contienen cantidades sustanciales de líquido hidrocarbonado. La introducción de líquidos hidrocarbonados en los sistemas donde estos polímeros hidrosolubles se usan no es siempre beneficiosa.

Los documentos US 4.929.655 y US 5.006.590 emitidos a Kyoritsu Yuki Co. Ltd. describen y reivindican un procedimiento para la producción de dispersiones de polímeros catiónicos hidrosolubles. Estos polímeros se fabricaron en una solución salina acuosa o salmuera en la cual el polímero era insoluble. La descripción de estas dos patentes se incorpora de aquí en adelante por referencia en esta memoria descriptiva. El procedimiento dio por resultado dispersiones de polímeros de alto peso molecular los cuales cuando se adicionaran al agua se disolverían completamente en un período de tiempo relativamente corto. Mientras era un avance en la técnica, la invención fue práctica sólo para las dispersiones de polímeros hidrosolubles catiónicamente cargados que contienen al menos una porción de un monómero catiónico hidrofóbicamente modificado. Los polímeros hidrosolubles aniónicamente cargados, aquéllos típicamente útiles como floculantes y como auxiliares de drenaje y retención en la fabricación de papel, aunque descritos, no podrían ser producidos con éxito utilizando el procedimiento de Kyoritsu Yuki el cual se basa en la inclusión de monómeros catiónicos que tienen grupos de amonio cuaternario hidrófobos. Por supuesto los polímeros aniónicos que incluyen esta funcionalidad no pueden ser preparados sin apartarse del comportamiento del polímero resultante el cual se basa en el carácter aniónico del polímero.

La Patente US No. 5.605.970 describe un procedimiento para la fabricación de un polímero hidrosoluble aniónico particular en la forma de dispersión. Esta descripción enseña que ciertos polímeros aniónicos, que incorporan monómeros hidrofóbicamente modificados, se pueden preparar usando procedimientos poliméricos por dispersión. La solicitud específicamente enseña la fabricación de polímero de ácido acrílico - etilhexilacrilato. El monómero de etilhexilacrilato agrega un carácter hidrófobo al polímero, haciendo que el polímero se torne insoluble en ciertas soluciones de salmuera. Mientras estos polímeros, y los procedimientos para su producción son útiles, la incorporación de un monómero hidrófobo en un polímero hidrosoluble, donde es deseable la solubilidad en agua no siempre es ventajosa en el uso final del polímero. Además, el estabilizador útil descrito en el mismo se describe como que tiene bajos niveles de algún monómero hidrófobo junto con NaAMPS y/o NaAc.

En el documento EP 0.183.466 se describe un procedimiento para la producción de una dispersión polimérica hidrosoluble en presencia de un dispersante, en donde el dispersante puede ser un poli (ácido 2-acrilamido-2-metil propano sulfónico (AMPS) ) o un copolímero que tiene 30 por ciento o más en mol de AMPS.

La Patente Estadounidense No. 5.837.776 describe una composición y un procedimiento para producir la dispersión en presencia de un copolímero estabilizador, en donde el copolímero estabilizador contiene al menos 20 por ciento en mol de ácido acrilamidometil propano sulfónico. Los polímeros en dispersión preparados como se describe en esta patente se preparan a un pH de desde 2 hasta 5.

Sin embargo, existe aún la necesidad de polímeros en dispersión estables, de alto peso molecular que no incorporen monómeros hidrófobos y que se puedan preparar sobre un amplio intervalo de pH.

Compendio de la invención El polímero de esta invención es un polímero de adición de vinilo hidrosoluble no iónico o aniónico, de alto peso molecular en forma de dispersión acuosa. El polímero se prepara sobre un amplio intervalo de pH, y sin la inclusión de algún monómero que tenga carácter hidrófobo. Los polímeros son útiles como floculantes y especialmente como auxiliares de retención y drenaje en la fabricación de papel.

Por consiguiente, en su aspecto principal, esta invención está dirigida a un polímero en dispersión hidrosoluble de alto peso molecular que tiene una viscosidad Brookfield aparente de desde 10 hasta 25.000 cps a 25°C y un peso molecular que oscila desde 50.000 hasta 50 millones que comprende desde 5 hasta 50 por ciento en peso de un polímero hidrosoluble preparado mediante polimerización en condiciones de formación radical libre en una solución acuosa de una sal hidrosoluble en presencia de un estabilizador a un pH de aproximadamente 7:

i. 0 o 7 por ciento en mol de un monómero aniónico que consiste de ácido acrílico, y

ii. 100 o 93 por ciento en mol de un monómero no-iónico que consiste de acrilamida;

en donde el estabilizador es un polímero hidrosoluble aniónico que tiene una viscosidad intrínseca en 1M de NaNO3 de desde 0, 1-10 y comprende desde 0, 1 hasta 5 por ciento en peso basado en el peso total de la dispersión, y la sal hidrosoluble se selecciona del grupo que consiste de amonio, haluros de metal alcalino y alcalinotérreo, sulfatos, y fosfatos y comprende desde 5 hasta 40 por ciento en peso sobre la base del peso de la dispersión.

En otro aspecto, esta invención está dirigida a un procedimiento para preparar un polímero en dispersión de alto peso molecular que tiene una viscosidad Brookfield aparente de desde 10 hasta 25.000 cps a 25ºC y un peso molecular que oscila desde 50.000 hasta 50 millones que comprende:

a) adicionar un iniciador radical libre a una mezcla acuosa que comprende:

i. desde 5 hasta 50 por ciento en peso de una mezcla que comprende 7 por ciento en mol de un monómero aniónico que consiste de ácido acrílico y 93 por ciento en mol de un monómero no-iónico que consiste de acrilamida;

ii. desde 0, 1 hasta 5 por ciento en peso sobre la base del peso total de la dispersión de un estabilizador, en donde el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propano sulfónico/ácido acrílico) con una relación en mol de aproximadamente 7:93 para el ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propano sulfónico al ácido acrílico y con una viscosidad intrínseca en 1M de NaNO3 de desde 0, 1-10; y

iii. desde 5 hasta 40 por ciento en peso sobre la base del peso de la dispersión de una sal hidrosoluble seleccionada del grupo que consiste de amonio, haluros de metal alcalino y metal alcalinotérreo, sulfatos, y fosfatos; y

b) polimerizar los monómeros.

Descripción detallada de la invención "Monómero" significa un compuesto alílico, vinílico o acrílico polimerizable.

"Polímero en dispersión aniónica" significa un polímero en dispersión según se define en la presente memoria el cual posee una carga negativa neta.

"Monómero no-iónico" significa un monómero según se define en la presente memoria el cual es eléctricamente neutro.

"Polímero en dispersión... [Seguir leyendo]

1. Un polímero en dispersión hidrosoluble que tiene una viscosidad Brookfield aparente de desde 10 hasta 25.000 cps a 25°C y un peso molecular que oscila desde 50.000 hasta 50 millones caracterizado porque comprende desde 5 hasta 50 por ciento en peso de un polímero hidrosoluble preparado mediante polimerización en condiciones de formación radical libre en una solución acuosa de una sal hidrosoluble en presencia de un estabilizador a un pH de aproximadamente 7:

i. 0 o 7 por ciento en mol de un monómero aniónico que consiste de ácido acrílico, y

ii. 100 o 93 por ciento en mol de un monómero no-iónico que consiste de acrilamida;

en donde el estabilizador es un polímero hidrosoluble aniónico que tiene una viscosidad intrínseca en 1M de NaNO3 de desde 0, 1-10 y comprende desde 0, 1 hasta 5 por ciento en peso basado en el peso total de la dispersión, y la sal hidrosoluble se selecciona del grupo que consiste haluros de amonio, de metal alcalino y alcalinotérreo, sulfatos, y fosfatos y comprende desde 5 hasta 40 por ciento en peso sobre la base del peso de la dispersión.

2. El polímero en dispersión de la reivindicación 1 caracterizado porque el estabilizador es un polímero aniónico seleccionado de ácido poliacrílico, ácido poli (met) acrílico, poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-1propanosulfónico) ; poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propanosulfónico/ ácido acrílico) y poli (ácido 2-acrilamido-2metil-1-propanosulfónico/ ácido metacrílico) .

3. El polímero en dispersión de la reivindicación 2 caracterizado porque el estabilizador tiene una concentración de desde 0, 25 hasta 2 por ciento en peso sobre la base del peso total de la dispersión y una viscosidad intrínseca en 1M de NaNO3 de desde 0, 75 hasta 7, 0 dl/g.

4. El polímero en dispersión de la reivindicación 3 caracterizado porque el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2metil-1-propanosulfónico/ ácido acrílico) que comprende desde 3 hasta 80 por ciento en mol de ácido 2-acrilamido-2metil-1-propanosulfónico y desde 97 hasta 20 por ciento en mol de ácido acrílico.

5. El polímero en dispersión de la reivindicación 3 caracterizado porque el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2metil-1-propanosulfónico/ ácido metacrílico) que comprende desde 5 hasta 90 por ciento en mol de ácido 2acrilamido-2-metil-1-propanosulfónico y desde 95 hasta 10 por ciento en mol de ácido metacrílico.

6. El polímero en dispersión de la reivindicación 3 caracterizado porque el polímero hidrosoluble es poli (ácido acrílico/acrilamida) con una relación en mol de aproximadamente 7:93 para el ácido acrílico a acrilamida.

7. El polímero en dispersión de la reivindicación 6 caracterizado porque el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2metil-1-propanosulfónico/ ácido acrílico) con una relación en mol de aproximadamente 7:93 para el ácido acrilamido2-metil-1-propanosulfónico a ácido acrílico.

8. El polímero en dispersión de la reivindicación 6 caracterizado porque el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2metil-1-propanosulfónico/ ácido metacrílico) que comprende desde 20 hasta 30 por ciento en mol de ácido 2acrilamido-2-metil-1-propanosulfónico y desde 80 hasta 70 por ciento en mol de ácido metacrílico.

9. El polímero en dispersión de la reivindicación 3 caracterizado porque el polímero hidrosoluble es poliacrilamida.

10. Un procedimiento para preparar un polímero en dispersión que tiene una viscosidad Brookfield aparente de desde 10 hasta 25.000 cps a 25ºC y un peso molecular que oscila desde 50.000 hasta 50 millones caracterizado porque comprende:

a) adicionar un iniciador radical libre a una mezcla acuosa que comprende:

i. desde 5 hasta 50 por ciento en peso de una mezcla que comprende 7 por ciento en mol de un monómero aniónico que consiste de ácido acrílico y 93 por ciento en mol de un monómero no-iónico que consiste de acrilamida;

ii. desde 0, 1 hasta 5 por ciento en peso sobre la base del peso total de la dispersión de un estabilizador, en donde el estabilizador es poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propano sulfónico/ácido acrílico) con una relación en mol de aproximadamente 7:93 para el ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propano sulfónico al ácido acrílico y con una viscosidad intrínseca en 1M de NaNO3 de desde 0, 1-10; y

iii. desde 5 hasta 40 por ciento en peso sobre la base del peso de la dispersión de una sal hidrosoluble seleccionada del grupo que consiste haluros de amonio, de metal alcalino y metal alcalinotérreo, sulfatos, y fosfatos; y

b) polimerizar los monómeros.