Polímeros estructurados compactos de alto peso molecular, procedimientos de fabricación y uso.

Un polímero estructurado soluble en agua, que es el producto de la reacción de polimerización de monómeros que consisten en uno o más grupos que contienen amina,

seleccionados de:

a. una amina primaria, secundaria o terciaria etilénicamente insaturada, mezclas de las mismas,

b. un polímero preformado que comprende una amina secundaria o terciaria;

en el que el polímero estructurado tiene un peso molecular promedio en peso de desde aproximadamente 100.000 a aproximadamente 5.000.000; un coeficiente de conformación aparente menor de o igual a aproximadamente 0,40 en solución de nitrato de sodio que tiene un pH de aproximadamente 3; y una solubilidad mayor de o igual a aproximadamente un 80 % determinada por SEC/MALLS, en el que la reacción de polimerización se lleva a cabo a una temperatura por debajo de aproximadamente 60 ºC con un pH de aproximadamente 4 o superior y en ausencia de un agente de reticulación.

Polïmeros estructurados compactos de alto peso molecular, procedimientos de fabricaciïn y uso Campo de la invenciïn La presente invenciïn se refiere a polïmeros solubles en agua estructurados compactos de alto peso molecular. Estos polïmeros son particularmente ïtiles en la industria de fabricaciïn de papel.

Antecedentes de la invenciïn Los polïmeros y copolïmeros estructurados han atraïdo una atenciïn considerable durante las ïltimas dïcadas debido a las propiedades nuevas y mejoradas de los polïmeros resultantes. El tïrmino "estructurado" como se usa en el presente documento con respecto a los polïmeros sintïticos estï destinado a designar polïmeros no lineales.

Los polïmeros tales como polïmeros de acrilamida se han usado en todo el procedimiento de fabricaciïn de papel como agentes de resistencia en seco, agentes de drenaje, coadyuvantes de retenciïn, coagulantes, dispersantes, etc. La resistencia en seco es una propiedad importante, que se debe cumplir en un cierto nivel mïnimo para que se cumpla con el uso final de los productos de papel y cartïn. Los polïmeros que contienen acrilamida son bien conocidos en la industria del papel por proporcionar resistencia en seco. Los polïmeros de acrilamida lineal que tienen un peso molecular promedio en peso que varïa desde aproximadamente 50.000 a algo mïs de 5.000.000 se han usado convencionalmente como agentes de resistencia en seco. Los ejemplos comerciales basados en acrilamida existentes incluyen copolïmero de ïcido acrïlico (AA) /acrilamida (AcAm) , cloruro de dialildimetilamonio glioxalado (DADMAC) /AcAm, y un polïmero anfïtero compuesto de AcAm/ïcido itacïnico/metacrilato de dimetilamonioetilo (DMAEM) / acrilato de dimetilamonioetilo con cloruro de bencilo cuat. (DMAEA BCQ) . Estos agentes de resistencia comerciales sufren varios inconvenientes incluyendo problemas en el manejo, problemas en el procedimiento del trabajado a mïquina del papel o una resistencia en seco inadecuada. Las demandas en la industria de papel moderna han dado como resultado la necesidad de una mejora de los agentes de resistencia en seco. Ademïs de permitir que los fabricantes de papel logren las especificaciones de resistencia de su producto, el aditivo de resistencia en seco permite a los fabricantes de papel reducir el peso de base, sustituir fibra de bajo coste, incrementar la carga del relleno, incrementar las velocidades de la mïquina y modificar las propiedades de la hoja.

Sumario de la invenciïn Se proporciona un polïmero estructurado soluble en agua de acuerdo con la reivindicaciïn 1 que tiene un peso molecular promedio en peso de desde aproximadamente 100.000 a aproximadamente 5.000.000. Este polïmero se obtiene polimerizando uno o mïs monïmeros o polïmeros insaturados que contienen amina. Esta reacciïn de polimerizaciïn es una mezcla de reacciïn de al menos uno de los grupos que contienen amina que comprenden aminas primarias, secundarias o terciarias etilïnicamente insaturadas y mezclas de las mismas, un polïmero preformado que comprende una amina secundaria o terciaria; y opcionalmente, al menos una de acrilamida o metacrilamida. El polïmero estructurado resultante tiene un coeficiente de conformaciïn aparente menor de o igual a aproximadamente 0, 40 en soluciïn de nitrato de sodio, medido a un pH de aproximadamente 3 y una solubilidad mayor de o igual a un 80 % determinada por tïcnicas de SEC/MALLS.

Varios polïmeros estructurados solubles en agua se derivan de la reacciïn de polimerizaciïn de monïmeros que comprenden uno o mïs grupos que contienen amina. Un polïmero estructurado soluble en agua de alto peso molecular se obtiene a partir de polimerizar uno o mïs monïmeros de amina etilïnicamente insaturados. Se obtuvo un terpolïmero no basado en acrilamida a partir de componentes polimïricos de monoalilamina (MAA) , dialiamina (DAA) , y trialilamina (TAA) y mezclas de las mismas.

Se proporciona un polïmero estructurado soluble en agua de alto peso molecular basado en acrilamida a partir de la polimerizaciïn de acrilamida y uno o mïs de monïmeros de amina etilïnicamente insaturados. Por ejemplo, una mezcla de reacciïn puede contener acrilamida (AcAm) y metacrilato de dimetilaminoetilo (DMAEM) dando como resultado copolïmeros de AcAm/DMAEM estructurados.

Los componentes polimïricos que comprenden un polïmero preformado al que se ha injertado acrilamida dan como resultado otro tipo de polïmero estructurado. Los polïmeros preformados, incluyen, pero no se limitan a, poli (amidoamina) o copolïmero de cloruro de dialildimetilamonio (DADMAC) /dimetilaminopropilmetacrilamida (DMAPMA) .

Los polïmeros estructurados son ïtiles como aditivo con resistencia en seco mejorada para el procedimiento de fabricaciïn de papel. Las caracterïsticas de los polïmeros estructurados con resistencia en seco se identifican por:

a) un peso molecular promedio en peso de desde aproximadamente 100.000 a aproximadamente 5.000.000;

b) un coeficiente de conformaciïn aparente menor de o igual a aproximadamente 0, 40 en soluciïn de nitrato de sodio que tiene un pH de aproximadamente 3; y

c) una solubilidad mayor de o igual a aproximadamente un 80 % determinada por la tïcnica de SEC/MALLS.

Los agentes de resistencia en seco incluyen, pero no se limitan a, comonïmeros de (a) acrilamida; y (b) uno o mïs monïmeros etilïnicamente insaturados. Los monïmeros incluyen pero no se limitan a metacrilato de dimetilaminoetilo (DMAEM) , acrilato de dimetilaminoetilo (DMAEA) , dimetilaminopropilmetacrilamida (DMAPMA) , y dimetilaminopropilacrilamida (DMAPAA) y sales de los mismos.

Descripciïn detallada de la invenciïn A. Definiciones Como se usa en el presente documento, los tïrminos expuestos a continuaciïn pretenden designar lo siguiente:

"Aproximadamente" es igual a, mayor o menor de 2 unidades digitales en cada lado del nïmero de referencia.

"Polïmero estructurado" se refiere a un polïmero no lineal compacto con ramificaciïn controlada preparado por el procedimiento de polimerizaciïn divulgado en el presente documento, del que la estructura incluye cualquier desviaciïn de la linealidad en la cadena polimïrica del esqueleto.

"Una amina primaria, secundaria o terciaria etilïnicamente insaturada" se refiere a compuestos que contienen amina que tienen dobles enlaces carbono-carbono que son reactivos en la polimerizaciïn de radicales libres.

"Monïmero" se refiere a un compuesto alïlico, vinïlico o acrïlico polimerizable.

"Un polïmero preformado que comprende una amina secundaria o terciaria" es un esqueleto polimïrico que contiene grupos amina.

"Peso molecular promedio en peso" se refiere al promedio del peso molecular del polïmero determinado por medida de dispersiïn de luz estïtica, especïficamente por la tïcnica de cromatografïa de exclusiïn por tamaïo/dispersiïn de luz lïser multiïngulo (SEC/MALLS) . El presente polïmero estructurado tiene un peso molecular promedio en peso de desde aproximadamente 100.000 a aproximadamente 5.000.000.

"Coeficiente de conformaciïn aparente" se define por la pendiente de la curva doble logarïtmica (raïz cuadrïtica media del radio frente al peso molecular del polïmero) obtenida a partir del programa informïtico ASTRA (Wyatt Technology) , especïficamente se calcula el 20 % superior de la distribuciïn del peso molecular del polïmero eluido a partir de columnas SEC.

"SEC" se refiere a cromatografïa de exclusiïn por tamaïo que es una tïcnica cromatogrïfica para la separaciïn polimïrica basada en el volumen hidrodinïmico del polïmero.

""MALLS" se refiere a un instrumento de dispersiïn de luz lïser multiïngulo (DAWN DSP-F) proporcionado por Wyatt Technology.

"Aditivo de resistencia en seco mejorada" se refiere al polïmero de acrilamida estructurado compacto que contiene preferentemente acrilamida y/o metacrilamida en una proporciïn de un 50 % en mol o mïs, preferentemente un 75-99 % en mol, y en especial un 85-95 % en mol que cuando se aïade al procedimiento de fabricaciïn de papel incrementa la resistencia en seco aproximadamente en un 5 %.

"Adiciïn en lote" se refiere a un procedimiento de adiciïn quïmica en el que todos los componentes de reacciïn se aïaden al reactor antes de que la reacciïn comience y a continuaciïn se mantiene bajo condiciones controladas hasta que se alcanza el punto final deseado.

"Semi-lote" se refiere a un procedimiento quïmico en el que se aïaden uno o mïs de los componentes de reacciïn (en parte o como un todo) despuïs de que comience la reacciïn. Una "adiciïn en semi-lote" se refiere al componente de reacciïn que se aïade en el transcurso de la reacciïn.

"Oxidante" se refiere a iniciadores de polimerizaciïn... [Seguir leyendo]

1. Un polïmero estructurado soluble en agua, que es el producto de la reacciïn de polimerizaciïn de monïmeros que consisten en uno o mïs grupos que contienen amina, seleccionados de:

a. una amina primaria, secundaria o terciaria etilïnicamente insaturada, mezclas de las mismas,

b. un polïmero preformado que comprende una amina secundaria o terciaria;

en el que el polïmero estructurado tiene un peso molecular promedio en peso de desde aproximadamente 100.000 a aproximadamente 5.000.000; un coeficiente de conformaciïn aparente menor de o igual a aproximadamente 0, 40 en soluciïn de nitrato de sodio que tiene un pH de aproximadamente 3; y una solubilidad mayor de o igual a aproximadamente un 80 % determinada por SEC/MALLS, en el que la reacciïn de polimerizaciïn se lleva a cabo a una temperatura por debajo de aproximadamente 60 ïC con un pH de aproximadamente 4 o superior y en ausencia de un agente de reticulaciïn.

2. El polïmero estructurado de la reivindicaciïn 1, en el que la solubilidad es igual a o mayor de aproximadamente un 90 % determinada por SEC/MALLS.

3. El polïmero estructurado de la reivindicaciïn 1, en el que el polïmero estructurado se caracteriza por un peso 15 molecular promedio en peso de desde aproximadamente 100.000 a aproximadamente 3.000.000.

4. El polïmero estructurado de la reivindicaciïn 1, en el que el polïmero estructurado se caracteriza por un peso molecular promedio en peso de desde aproximadamente 500.000 a aproximadamente 2.000.000.

5. Un procedimiento para mejorar la resistencia en seco interna del papel que comprende tratar una suspensiïn

acuosa de fibras para fabricaciïn de papel con un polïmero estructurado, en el que el polïmero estructurado se 20 caracteriza por:

a. un peso molecular promedio en peso de desde aproximadamente 100.000 a aproximadamente 5.000.000;

b. un coeficiente de conformaciïn aparente menor de o igual a 0, 40 en soluciïn de nitrato de sodio que tiene un pH de aproximadamente 3; y

c. una solubilidad mayor de o igual a un 80 % determinada por SEC/MALLS;

en el que el polïmero estructurado resultante se deriva del componente de copolïmero o componentes de copolïmeros preparado por una reacciïn de polimerizaciïn que consiste en: (i) un grupo que contiene amina seleccionado del grupo que consiste en una amina primaria, secundaria o terciaria etilïnicamente insaturada y mezclas de las mismas, o (ii) un polïmero preformado que comprende una amina secundaria o terciaria, y

en el que la reacciïn de polimerizaciïn se lleva a cabo a una temperatura por debajo de 60 ïC con un pH de 30 aproximadamente 4 o superior y en ausencia de un agente de reticulaciïn.