Poli(aminoaminas) modificadas hidrófobamente.

Un polímero catiónico soluble en agua que comprende unidades distribuidas aleatoriamente de fórmula (I):

en donde X en dicha unidad de fórmula (I) es un radical seleccionado del grupo que consiste en los radicales de fórmulas (II), (III), (IV), (VI), (VII) y (VIII):

en donde

(a) R1 y R2, iguales o diferentes, son un grupo alifático u olefínico o aromático de cadena lineal o ramificado que tiene hasta 22 átomos de carbono y hasta 4 dobles enlaces;

(b) Y es un grupo alifático u olefínico o aromático de cadena lineal o ramificado que tiene hasta 20 átomos de carbono y hasta 8 dobles enlaces; y

(c) p es un número entero en el intervalo de 2 a 10, y m es un número entero en el intervalo de 1 a 10.

Poli (aminoaminas) modificadas hidrófobamente.

Campo de la invención Esta invención se refiere a polímeros basados en poli (aminoamidas) solubles en agua que tienen grupos amina sustituidos con grupos funcionales hidrófobos y que son útiles como agentes de control de contaminantes para la reducción de adherencias "stickies" y brea "pitch", y procesos para la fabricación de tales polímeros, y composiciones que comprenden dichos polímeros.

Antecedentes de la invención Los contaminantes orgánicos son un problema importante en la industria de fabricación de pasta y papel. Estos contaminantes se acumulan durante el proceso de fabricación de papel y se depositan tanto en la maquinaria de procesamiento como en los productos de papel finales. Estos depósitos ensucian el equipo, reducen la eficacia del proceso, disminuyen la calidad del producto final, y aumentan los costes de mantenimiento de los equipos, incluyendo el aumento de los costes debidos al tiempo de inactividad de las máquinas, y reducen la productividad. Cada vez más, la práctica de la industria es la utilización de sistemas de molinos de agua cerrados y fibra de madera reciclada, ambos los cuales incrementan la concentración de contaminantes en el sistema.

Los contaminantes orgánicos, tales como la brea y las adherencias hidrófobas, pueden provenir de fuentes de pulpa virgen o reciclada. Los contaminantes de pulpa virgen incluyen los componentes adherentes de origen natural de resinas de madera. Algunas resinas de madera hidrolizadas generan ácidos grasos que interactúan con el calcio presente en el agua para formar jabones de calcio que son una fuente principal de depósitos orgánicos. Los contaminantes de pasta reciclada provienen de contaminantes en el agua de elaboración reciclada y de diversas fuentes en la pasta de madera reciclada, incluyendo, adhesivos de látex de estireno-butadieno y poli (acetato de vinilo) de revestimientos de papel, adhesivos a base de uretano, polietileno de películas plásticas, y la cera de adhesivos de fusión en caliente. El dímero de alquilceteno hidrolizado y el anhídrido alquenilsuccínico también pueden causar depósitos. La mayoría de los materiales adherentes que forman los depósitos son de naturaleza hidrófoba y son aniónicos o no iónicos.

La dispersión y estabilización de las partículas adherentes utilizando dispersantes es una técnica de tratamiento común que se utiliza para eliminar los contaminantes en el procedimiento de fabricación de papel. Los dispersantes tales como talco, arcilla de caolín, dispersantes aniónicos, y poli (alcohol vinílico) no iónicos se utilizan comúnmente en la industria (Patente de los Estados Unidos Núm. 4.871.424) . También se utilizan ampliamente tensioactivos, polímeros aniónicos, y combinaciones de copolímeros hidrófobos y aniónicos para prevenir depósitos de jabón de calcio (James P. Casey Pulp and Paper, vol. II, 2a ed., págs. 1096-7) . Las técnicas anteriores utilizadas para los tratamientos de las adherencias incluyen el uso de disolventes orgánicos, tales como propano, dioxinas, compuestos orgánicos clorados, y dióxido de carbono supercrítico, para dispersar y extraer las adherencias de la pasta de madera (Patente de los Estados Unidos Núm. 6.183.521) .

Los dispersantes convencionales pueden ser ineficaces en los sistemas de molinos agua del cerrados a causa de la acumulación de contaminantes en el agua que requiere un proceso de apagado de la máquina para limpiar la maquinaria y el molino de agua. Los polímeros y copolímeros catiónicos, solos o combinados, afrontan este problema mediante la fijación de los contaminantes aniónicos sobre fibras de pasta. Se han descrito varios polímeros catiónicos. Por ejemplo, los polímeros y copolímeros de cloruro de polidialildimetilamonio (poliDADMAC) se utilizan a menudo comercialmente. La patente de los Estados Unidos Núm. 5.393.380 describe una mezcla de copolímero de poli (DADMAC) de cloruro de polidialildimetilamonio y ácido 3-acrilamido-3-metilbutanoico utilizado para el control de contaminantes. La Patente de Canadá Núm. 1.150.914 describe un grupo de polímeros de control de contaminantes catiónicos formados por reacción de epiclorhidrina y dimetilamina.

Los polímeros catiónicos se pueden combinar con otros polímeros o productos químicos para los usos en el procedimiento de fabricación de papel. Las Patentes de los Estados Unidos Núms. 3.893.885 y 4.250.299 describen un método de combinación de polietilenimina de bajo peso molecular (PEI) con diferentes polímeros catiónicos para el control de contaminantes. La Patente de los Estados Unidos Núm. 5.300.194 describe el uso de PEI o polímeros catiónicos cuaternarizados junto con un polímero aniónico de control de depósitos de brea o adherencias. Las Patentes de los Estados Unidos Núms. 6.517.682 y 4.995.944 describen métodos para el control de depósitos utilizando combinaciones de polímeros catiónicos con uno o más tensioactivos no iónicos que tienen un equilibrio hidrófilo/lipófilo (HLB) de 11 a 14. Se describieron otros varios polímeros catiónicos para el control del depósito de resina, incluyendo diciandiamida-formaldehído (Patente de los Estados Unidos Núm. 3.582.461) , polímeros de ionenos de poliaminas cuaternarizados (Patente de los Estados Unidos Núm. 4.765.867) , y una composición de copolímero de cloruro de N, N-dialil-N, N-dimetilamonio con ácido 3-acrilamido-3-metilbutanoico (Patente de los Estados Unidos Núm. 5.393.380) . Algunos polímeros naturales también se pueden utilizar para el control de contaminantes. La Patente de los Estados Unidos Núm. 5.885.419 describe el uso de proteínas relacionadas con la sangre, tales como albúmina y globulinas, para evitar el depósito de brea y adherencias.

Los polímeros catiónicos pueden ser ineficaces para eliminar las adherencias no iónicas hidrófobas. En lugar de ello, se puede utilizar una combinación de polímeros catiónicos y tensioactivos aniónicos o compuestos tensioactivos. La Patente de los Estados Unidos Núm. 6.977.027 describe un aditivo de control de adherencias para pasta reciclada que comprende partículas de talco tratados con una amina terciaria o cuaternaria. La Patente de los Estados Unidos Núm. 6.527.915 describe un método para el control de las adherencias en el procedimiento de fabricación de papel utilizando una combinación de proteínas de suero de leche tensioactivas y polímeros catiónicos tales como polidialildimetilamonio.

Por último, se pueden usar componentes químicos individuales, tales como polímeros catiónicos modificados hidrófobamente, para controlar las adherencias. Estos polímeros pueden fijar adherencias aniónicas y adherencias hidrófobas no iónicas dispersas. La Patente de los Estados Unidos Núm. 5.246.547 describe un copolímero polielectrolítico hidrófobo de polidialildimetilamonio para el control de contaminantes.

Los polímeros catiónicos basados en poli (aminoamidas) también son conocidos por la industria de la pasta y papel, pero no se han utilizado específicamente para el tratamiento del agua de procedimiento en la fabricación de papel para reducir o contaminantes de control. Las Patentes de los Estados Unidos Núms. 4.407.994, 3.988.280, y

3.992.345 describen polímeros de poli (aminoamidas) modificadas hidrófobamente insolubles en agua para el encolado del papel. Estos polímeros no pueden realizar un control eficaz de los contaminantes en la pasta o en un procedimiento de fabricación de papel debido a que los materiales no son solubles o dispersables en agua.

La Solicitud de Patente de los Estados Unidos Núm. 2004/198947 describe un procedimiento para formar polímeros de poliaminoamida por medio de reacción de un ácido/éster dibásico con cantidades en exceso de una amina; el polímero intermedio resultante de allí; un procedimiento para la síntesis de resinas con alto contenido de sólidos eficaces, resultantes de la reacción de polímeros intermedios con una epihalohidrina; y la resina con alto contenido de sólidos resultante. Estas resinas se pueden utilizar como resinas de resistencia en húmedo en la industria de fabricación de papel.

La Patente de los Estados Unidos Núm. 6.222.006 se refiere a una formulación acuosa de resina de resistencia en húmedo termoestable completamente funcional con alto contenido de sólidos diseñada para su uso en la fabricación de productos de papel. La resina de resistencia en húmedo es el producto de reacción de una epihalohidrina y un polímero de poliaminoamida con protección terminal.

El documento WO 03/057760 describe pre-polímeros de poli (aminoamida) , polímeros de poliamida, y las resinas resultantes de la reacción de los polímeros con una epihalohidrina. Estas resinas se pueden... [Seguir leyendo]

1. Un polímero catiónico soluble en agua que comprende unidades distribuidas aleatoriamente de fórmula (I) :

en donde X en dicha unidad de fórmula (I) es un radical seleccionado del grupo que consiste en los radicales de fórmulas (II) , (III) , (IV) , (VI) , (VII) y (VIII) :

en donde 10 (a) R1 y R2, iguales o diferentes, son un grupo alifático u olefínico o aromático de cadena lineal o ramificado que tiene hasta 22 átomos de carbono y hasta 4 dobles enlaces;

(b) Y es un grupo alifático u olefínico o aromático de cadena lineal o ramificado que tiene hasta 20 átomos de carbono y hasta 8 dobles enlaces; y

(c) p es un número entero en el intervalo de 2 a 10, y m es un número entero en el intervalo de 1 a 10. 15

2. El polímero de la reivindicación 1, que comprende unidades distribuidas aleatoriamente de fórmula (I) y fórmula (IX) :

en donde X en dicha unidad de fórmula (I) es un radical seleccionado del grupo que consiste en los radicales de 20 fórmulas (II) , (III) , (IV) , (VI) , (VII) y (VIII) :

en donde

(b) Y es un grupo alifático u olefínico o aromático de cadena lineal o ramificado que tiene hasta 20 átomos de carbono y hasta 8 dobles enlaces; y

(c) p es un número entero en el intervalo de 2 a 10, y m es un número entero en el intervalo de 1 a 10; y

en donde n y r, los números de unidades distribuidas aleatoriamente de fórmula (I) y fórmula (IX) en el polímero, respectivamente, son números enteros en el intervalo de 5 a 10.000, y la razón de r: n se encuentra en el intervalo de 1 : 10 a 1000:1.

3. El polímero de la reivindicación 2, en donde Y es un grupo alquilo C4 de cadena lineal, p es 2, m es 1, la suma de n y r se encuentra en el intervalo de 50 a 5000, y la razón de r: n se encuentra en el intervalo de 10:1 a 100:1.

4. El polímero de la reivindicación 3, en donde el polímero comprende unidades distribuidas aleatoriamente de fórmula (I) , en donde X en dichas unidades es un radical de fórmula (II) o (III) o (IV) o (VI) o (VII) o (VIII ) .

5. El polímero de la reivindicación 3, en donde el peso molecular de dicho polímero se encuentra en el intervalo de aproximadamente 1.000 a aproximadamente 1.000.000 Daltons.

6. El polímero de la reivindicación 3, en donde el peso molecular de dicho polímero se encuentra en el intervalo de aproximadamente 4.000 a aproximadamente 500.000 Daltons.

7. Un procedimiento para preparar el polímero de la reivindicación 2, que comprende:

(a) hacer reaccionar un diácido o un diéster de fórmula (X) :

en donde Y es un grupo alifático u olefínico o aromático de cadena lineal o ramificado que tiene hasta 20 átomos de carbono y hasta 8 dobles enlaces y R es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo con una diamina de fórmula (XI) :

en donde p es un número entero en el intervalo de 2 a 10; y m es un número entero en el intervalo de 1 a 10; para formar una poli (aminoamida) ; y

(b) hacer reaccionar dicha poli (aminoamida) con al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en agentes de alquilación, agentes de acilación, e isocianatos de alquilo, en donde dichos agentes de alquilación, agentes de acilación e isocianatos de alquilo comprenden un grupo alifático u olefínico de cadena lineal o ramificado que tiene hasta 22 átomos de carbono, hasta 4 dobles enlaces, y un grupo funcional reactivo con amina.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en donde dicho agente alquilante se selecciona del grupo que consiste en alquilglicidiléteres que tienen de 2 a 22 átomos de carbono, óxido de alquileno que tiene de 2 a 22 átomos de carbono y haluros de alquilo que tienen de 2 a 22 átomos de carbono.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en donde dicho alquilglicidiléter que tiene de 2 a 22 átomos de carbono se selecciona del grupo que consiste de butilglicidiléter, octilglicidiléter, 2-etilhexilglicidiléter, dodecilglicidiléter, y hexadecilglicidiléter, dicho óxido de alquileno que tiene de 2 a 22 átomos de carbono se selecciona del grupo que consiste de óxido de propileno, óxido de dibutil-etileno, óxido de butileno, óxido de octileno, monóxido de butadieno, epoxiciclohexano, y óxido de hexiletileno, y dicho haluro de alquilo que tiene de 2 a 22 átomos de carbono se selecciona del grupo que consiste en cloruro de etilo, cloruro de propilo, cloruro de butilo, cloruro de octilo, cloruro de dodecilo, cloruro de hexadecilo, cloruro de bencilo, y cloruro de feniletilo.

10. El procedimiento de la reivindicación 7, en donde dicho agente de acilación se selecciona del grupo que consiste en dímeros de alquilceteno que tienen de 2 a 22 átomos de carbono, dímeros de alquenilceteno que tienen de 2 a 22 átomos de carbono, anhídridos alquenilsuccínicos que tienen de 2 a 22 átomos de carbono, y mezclas de los mismos.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en donde dicho anhídrido de alquenilsuccinilo que tiene de 2 a 22 átomos de carbono se selecciona del grupo que consiste en anhídrido de octenilsuccinilo, anhídrido dodecenilsuccínico, y mezclas de los mismos.

12. El procedimiento de la reivindicación 7, en donde dicho isocianato de alquilo se selecciona del grupo que consiste de isocianato de butilo, isocianato de octilo, isocianato de dodecilo, isocianato de hexadecilo, y mezclas de los mismos.

13. Una composición que comprende el polímero de la reivindicación 1 y al menos un compuesto adicional, en donde dicho al menos un compuesto adicional se selecciona del grupo que consiste en

(a) agentes de control de contaminantes para los depósitos de brea y adherencias;

(b) agentes de control del depósito para equipos de procedimiento de fabricación de papel;

(c) floculantes para el tratamiento del agua; 10 (d) coagulantes para el tratamiento de aguas;

(e) coadyuvantes de drenaje para la fabricación de papel;

(f) coadyuvantes de retención para la fabricación de papel;

(g) agente de encolado para productos de papel;

(h) adhesivos; 15 (i) adhesivos de crepado;

(j) plastificantes para la optimización de las propiedades de la resina;

(k) modificadores para la optimización de las propiedades de la resina;

(l) coadyuvantes de limpieza; y

(m) coadyuvantes de liberación. 20

14. El uso del polímero de la reivindicación 1 en cualquier etapa de un procedimiento de fabricación de pasta o papel.