Полимерные композиции, способ их получения и использование

 

Описывается устойчивая, текучая, жидкая композиция, содержащая от 15 до 60 мас. % смеси водорастворимого катионного полимера с высокой характеристической вязкостью и водорастворимого катионного полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью, в которой водорастворимый катионный полимер с высокой характеристической вязкостью получен из этиленненасыщенного водорастворимого мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, и полимер присутствует в композиции в количестве, по крайней мере, 8 мас.%, водорастворимый катионный полимерный коагулянт с низкой характеристической вязкостью имеет характеристическую вязкость менее 1,5 дл/г, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, и присутствует в композиции в количестве менее 25 мас.%, при этом композиция свободна от полимеров, содержащих гидрофобные группы, которые включают алкил с 4 или более атомами углерода, или арил, имеет характеристическую вязкость, по крайней мере, 2 дл/г, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, вязкость по Брукфилду менее 30000 сПз и представляет собой дисперсию полимера с высокой характеристической вязкостью в водной фазе, которая является водным раствором полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью и водорастворимой неорганической соли. Описываются также способ получения композиции и способ флоккуляции и/или коагуляции суспензии, в котором в суспензию дозируют вышеуказанную композицию, или разбавленный водный раствор, полученный разбавлением водой вышеуказанной композиции. Изобретение позволяет получить эмульсию типа "вода в воде". 3 с. и 10 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к жидким полимерным композициям, которые содержат как катионный полимер, имеющий высокую характеристическую вязкость, так и катионный полимерный коагулянт, имеющий низкую характеристическую вязкость, к их получению и использованию.

Хорошо известны поставка и использование водорастворимых, с высоким зарядом катиона, полимерных коагулянтов, имеющих низкую характеристическую вязкость. Часто они поставляются заказчику в виде водных растворов. Хотя тот факт, что эти вещества имеют относительно низкую характеристическую вязкость и низкую молекулярную массу, иногда представляет собой преимущество, есть много случаев, когда было бы желательно, если бы они могли дополнительно действовать таким образом, который обычно ассоциируется с поведением высокомолекулярных веществ.

Водорастворимые полимеры с более высокой молекулярной массой (как правило, имеющие более низкий ионный заряд) часто используются в качестве флоккулянтов. По причине их более высокой характеристической вязкости и молекулярной массы обычно непрактично поставлять их в виде водных растворов, содержащих более чем, самое большее, 5 или 10 мас.% полимера, поскольку даже при концентрации 5% растворы способны иметь высокую вязкость, а при более высоких концентрациях они могут быть даже твердым гелем. В соответствии с этим хлопьеобразующие полимеры обычно поставляются заказчику в виде порошков или обратимых эмульсий (включая дисперсии) в масле.

Когда заказчик получает порошок, то ему обычно необходимо растворить этот порошок в воде перед использованием, и процесс растворения может быть медленным и неудобным. Когда заказчик получает эмульсию, ему также обычно необходимо растворить полимер в воде во время использования, и полученный раствор загрязнен поверхностно-активным веществом и маслом, либо другой непрерывной фазой эмульсии. Это нежелательно.

Поэтому было предпринято множество попыток получить водорастворимый, обладающий относительно высокой молекулярной массой, полимер в водной композиции (что устраняет недостатки растворяющегося порошка или дает возможность избежать оперирования непрерывной масляной фазой), причем полученная композиция имеет приемлемую вязкость, однако намного более высокую концентрацию, нежели та, которая ассоциировалась бы с этим высокомолекулярным полимером, будь он растворим в воде.

Эти попытки включают подавление набухания и/или растворения полимера, обладающего более высокой молекулярной массой, за счет модификации водной непрерывной фазы, в которой он диспергируется, и/или за счет модификации полимера. Такие продукты обычно называются "эмульсиями типа "вода в воде"", даже если физическое состояние вещества, обладающего более высокой молекулярной массой, может не быть обязательно истинной эмульсией.

Раскрытие эмульсии типа "вода в воде" приводится в патенте США 4389600. Он описывает полимеризующиеся мономеры в водной фазе, содержащей водорастворимый полимер. Неорганическую соль можно добавлять перед полимеризацией или после полимеризации. Так, в Примере 21 акриловую кислоту полимеризуют в растворе 100 г воды, 15 г ПЭГ, 10 г поливинилового спирта и 15 г NaCl.

Хотя общее описание включает как неионные, так и ионные водорастворимые полимеры для раствора, полимер, используемый в большинстве примеров в качестве единственного или основного полимера в растворе, представляет собой полиэтиленгликоль, например, имеющий молекулярную массу в диапазоне от 6000 до 20000.

Единственным из названных ионных веществ является полиэтиленимин, и в примерах, когда он используется, он используется исключительно в качестве незначительного компонента с намного более высоким количеством неионного полимера. Необходимо, чтобы вязкость раствора не была слишком высокой (иначе композиция не будет текучей), и это обстоятельство накладывает строгие ограничения на мономеры, которые могут полимеризоваться в водной фазе, и на характеристическую вязкость или молекулярную массу, с которыми они могут полимеризоваться.

Хотя патент США 4380600 подразумевает, что описанная методика с использованием полиэтиленгликоля способна приводить к получению жидких дисперсий высокомолекулярного полимера, до сих пор этот способ не доказал свою коммерческую ценность. Причина этому может заключаться в том, что свидетельства других авторов показали, что воспроизводство примера в этом патенте привело к получению не жидкой композиции, а к чему-то такому, что вскоре стало совершенно твердым. Гидроксисоединения также упоминаются в заявке на патент Японии 6136225, заявке на Европейский патент 183466 и заявке на Европейский патент 630909.

В заявке на Европейский патент 169674 мы описываем образование жидких композиций путем измельчения предварительно сформованного высокомолекулярного полимерного геля, например, катионного полиакриламида, в непрерывную фазу, например, низкомолекулярного полимерного DADMAC (диаллилдиметиламмонийхлорида), или полиамина, или полиэтиленимина. Однако это потребовало предварительного образования водного полимерного геля и его введение в непрерывную фазу, и было трудно получить жидкую композицию, которая бы имела хорошую устойчивость при хранении и низкую вязкость при относительно высоком содержании полимера.

Известны способы, в которых тенденция высокомолекулярного полимера к набуханию и растворению в водной фазе подавляется за счет сополимеризации этого полимера с гидрофобным мономером (например, патенты США 5403883, 5614602 и 5480934, а также заявка на Европейский патент 525751). В других способах в водную фазу вводят различные добавки в целях обеспечения контроля над набуханием и растворением полимера, например такие, как полимерный диспергатор, описанный в патентах Канады 2143564 и 2140817, и многоатомная соль, описанная в патентах США 4929655 и 5006590. Гидрофобный полимерный диспергатор предложен в патенте США 5597859 и патенте Канады 2125545. Тем не менее, кажется, что ни одно из этих предложений не одобрено на широкой коммерческой основе, и что остается потребность в нахождении удовлетворительного способа получения водной композиции, имеющей достаточно низкую вязкость и содержащей как коагулянт, так и флоккулянт при достаточно пригодных высоких концентрациях, причем флоккулянт может иметь приемлемо высокую молекулярную массу.

В заявке на Европейский патент 262945 мы описали образование катионного полимера полимеризацией в водной фазе, например, водного полиамина или водного полиDADMAC. В примерах образовывался катионный гомополимер. В примере 1 была получена композиция, содержащая около 12% катионного гомополимера, 12% полиамина и 76% воды, а вязкость композиции была достаточно низкой. В другом примере 2 получена композиция, содержащая около 16% катионного гомополимера, 16% полиDADMAC и 67% воды. Вязкость композиции была выше.

Было бы желательно получить жидкую текучую устойчивую композицию, имеющую относительно высокое содержание активного полимера (то есть, активного для целей коагуляции или флоккуляции) и представляющую собой эмульсию типа "вода в воде). Было бы желательно получить такую дисперсию, которая имеет высокое содержание полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, и получить способы флоккуляции с использованием таких композиций.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается устойчивая, текучая, жидкая композиция, содержащая от 15 до 60% мас. смеси водорастворимого полимера с высокой характеристической вязкость, и водорастворимого катионного полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью, в которой водорастворимый катионный полимер с высокой характеристической вязкостью получен из этиленненасыщенного водорастворимого мономера или смеси мономеров, которая включает катионный мономер, и полимер присутствует в композиции в количестве, по крайней мере, 8% по мас., водорастворимый катионный полимерный коагулянт с низкой характеристической вязкостью имеет характеристическую вязкость, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, менее 1,5 дл/г и присутствует в композиции в количестве менее 25% мас., при этом композиция свободна от полимеров, содержащих гидрофобные группы, которые включают алкил с 4 или более атомами углерода, или арил, имеет характеристическую вязкость, по крайней мере, 2 дл/г, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, вязкость по Брукфилду менее 30000 сантипуаз и представляет собой дисперсию полимера с высокой характеристической вязкостью в водной фазе, которая является водным раствором полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью и водорастворимой неорганической соли.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает водную, свободную от масла, жидкую композицию полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, и эта композиция является жидкостью, несмотря на высокое содержание полимера.

Текучую композицию получают образованием водной фазы, представляющей собой водный раствор полимерного коагулянта и неорганической соли, растворением мономера или смеси мономеров, используемой для получения полимера с высокой характеристической вязкостью в этой водной фазе, с последующей полимеризацией мономера или смеси мономеров для образования полимера с высокой характеристической вязкостью, диспергированного в водной фазе.

Композиция является устойчивой, текучей и жидкой в том смысле, что не происходит по существу никакого осаждения, когда композиция отстаивается в течение нескольких недель, и композиция имеет достаточно низкую вязкость, такую, что она может быть тукучей. Предпочтительно не происходит никакого осаждения, однако, если осаждение и происходит, то осажденная фаза способна ресуспендироваться за счет простого перемешивания. Вязкость композиции предпочтительно ниже 20000 сантипуаз, наиболее предпочтительно ниже 15000 сантинуаз, и часто ниже 10000 сантипуаз. Она может иметь вязкость, например, 500 или 1000 сантипуаз, однако, как правило, выше 2000 сантипуаз. Все эти значения определены с помощью прибора Brookfield RVT, шпиндель 6, 20 об/мин. Полимеры также имеют вязкость в диапазоне от 1000 до 25000 или 30000 сантипуаз при измерении со скоростью вращения 10 об/мин.

Композиция предпочтительно имеет вид прозрачной жидкости или непрозрачной жидкости. Она в основном свободна от геля или кусочков. Если образуются гель или кусочки, необходимо модифицировать водную фазу с тем, чтобы получить желательное состояние текучей жидкости. Например, можно изменять количество полимерного коагулянта или неорганической соли.

Мономеры, из которых образуют полимер с высокой характеристической вязкостью, могут состоять исключительно из катионного мономера, так что полимер может быть катионным гомополимером или сополимером, выполненным из двух или более разных катионных мономеров. Часто мономеры представляют собой смесь одного или более катионных этиленненасыщенных мономеров с одним или большим числом других этиленненасыщенных мономеров. Поэтому полимер может быть образован из 1-100% мас. катионного мономера и 0-99% мас. другого мономера. Часто смесь образуют из акриламида или другого водорастворимого этиленненасыщенного неионного мономера. Полимер может быть катионным амфотерным полимером, в котором этиленненасыщенный анионный мономер содержится в смеси мономеров в количестве меньшем, чем количество катионного мономера, в целях получения катионного амфотерного полимера. Анионный мономер может быть мономером карбоновой кислоты или мономером сульфоновой кислоты, например акриловой кислоты или полиакрилата, модифицированного акрилатным каучуком.

Предпочтительные полимеры содержат по крайней мере 10%, обычно, по крайней мере, 30%, часто, по крайней мере, 50% (по массе всего мономера) выбранного катионного мономера или мономеров. Если присутствует акриламид или другой неионный или анионный мономер, количество обычно составляет, по крайней мере, 0,5% по мас., например, от 10 до 70%. Если включен анионный мономер, количество анионного мономера составляет ниже 50%, обычно от 0,5 до 25% по мас., однако часто равно 0.

Катионный мономер может быть четвертичным мономером диаллила (как правило, диаллилдиметиламмонийхлорид, DADMAC), однако предпочтительно представляет собой диалкиламиноалкил(мет)акрилат или акриламид, где группы алкила обычно содержат от 1 до 4 атомов углерода. Примерами являются диметил или диэтил аминоэтил или пропил(мет)акрилат или акриламид или диметил или диэтиламинометил(мет)акриламид. Мономер может быть введен в виде кислой аддитивной соли или соли четвертичного аммония, либо полимер может быть превращен в такую соль после полимеризации. Группа, образующая четвертичное основание (кватернизирующая группа), обычно представляет собой метилхлорид или другую алифатическую кватернизирующую группу. Предпочтительно, полимер с высокой характеристической вязкостью, в основном, свободен от гидрофобных, понижающих растворимость групп, таких как С_4- или более высокий алкил (например, свыше C₈), либо ароматические (такие, как бензиловые) группы на четвертичном азоте или где-то в ином месте, поскольку нет необходимости в таких веществах в соответствии с настоящим изобретением и они снижают эффективность продуктов.

Катионный полимер, имеющий высокую характеристическую вязкость, может быть получен в присутствии небольшого количества (обычно от 5 до 1000 млн. долей, часто от 5 до 100 млн. долей) полиэтиленненасыщенного мономера или другого агента сшивания с образованием продуктов, которые имеют ионное восстановление, по крайней мере, 20%, как описано в заявке на Европейский патент 202780.

Полимер, имеющий высокую характеристическую вязкость, образуют полимеризацией в композиции при таких условиях, что он имеет кажущуюся характеристическую вязкость, по крайней мере, 2 дл/г и обычно значительно более высокую. Например, обычно он имеет кажущуюся характеристическую вязкость, по крайней мере, 4 дл/г, и поэтому его молекулярная масса достаточно высокая для того, чтобы он имел полезные флоккуляционные свойства при использовании для обработки суспензии. Кажущаяся характеристическая вязкость часто бывает выше 5-14 дл/г, или более того. Как правило, она составляет диапазон от 5 до 12 дл/г.

Все эти значения составляют кажущуюся характеристическую вязкость, то есть такую характеристическую вязкость, которая определена наблюдением за показателями вязкости водных композиций, полученных из всей композиции данного изобретения в 1 молярном растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при температуре 25^oС, с использованием вискозиметра с подвешенным уровнем, причем кажущуюся характеристическую вязкость определяют путем вычисления на основе массы полимера с высокой характеристической вязкостью в композиции. Таким образом, если, например, композиция содержит 10% по массе акриламидного полимера, вся композиция используется для получения раствора, необходимого для измерения характеристической вязкости, однако количество полимера в таких растворах, при подсчете характеристической вязкости, допускают равным 10% от массы композиции. Характеристическая вязкость, измеренная при рН 7,0, будет близка к характеристической вязкости, измеренной при рН 7,5, и рН 7,0 может быть использован вместо рН 7,5.

Количество водорастворимого катионного полимера с высокой характеристической вязкостью, обычно составляет выше 15%, предпочтительно, по крайней мере, 17%, и как правило, по крайней мере, 20%. Предпочтительные композиции обычно содержат от 20 или 25% до 30 или 35%, однако композиции в соответствии с изобретением могут содержать до 40% полимера с высокой характеристической вязкостью, или даже большее количество. Эти проценты даны на основе массы всей композиции.

Водорастворимый катионный коагулянт с низкой характеристической вязкостью имеет характеристическую вязкость не более 1,5 дл/г, как определено с использованием вискозиметра с подвешенным уровнем в растворах только полимерного коагулянта в 1 молярном хлориде натрия, забуференном до рН 7,5 при температуре 25^oС. Он обычно присутствует в количестве, по крайней мере, 2 или 3%, часто, по крайней мере, 5%, по массе композиции. Катионный полимерный коагулянт предпочтительно включает полимерный коагулянт на основе полиамина, например полимер, полученный конденсацией амина и/или диамина или более высокого амина (например, этилендиамина или тетраэтиленпентамина) с эпихлоргидрином или другим эпигалогидрином, либо с дихлорэтаном или другим дигалоалканом. Предпочтительные полимеры образуются конденсацией эпихлоргидрина с диметиламином и небольшим количеством этилендиамина или другого многоамина, в целях образования поперечных связей.

Обычно полиаминовый коагулянт используется в качестве единственного катионного коагулянта, имеющего низкую характеристическую вязкость, однако при желании можно использовать смеси его с другими коагулянтами, имеющими низкую характеристическую вязкость. Если используется смесь полимерных коагулянтов, полиамин обычно составляет более 50% и, как правило, свыше 80% смеси. Общее количество полиамина и обычно общее количество катионного коагулянта, имеющего низкую характеристическую вязкость составляет менее 25%, однако как правило, оно составляет, по крайней мере, 2 или 3% по массе общей композиции. Обычно он присутствует в количестве менее 15%, и предпочтительно, не более 10%.

Другим пригодным катионным коагулянтом, который может быть использован как часть полимерного коагулянта, является катионный дициандиамидный полимер. Другим пригодным полимерным коагулянтом является полиэтиленимин. Еще одним коагулянтом может быть гомополимер или высший катионный сополимер водорастворимого этиленненасыщенного катионного мономера, по выбору с сомономером, который обычно содержится в количестве, не превышающим 30% по массе акриламида. Катионный мономер может быть любым из числа катионных мономеров, обсужденных выше в отношении полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, однако мономер предпочтительно представляет собой диаллилдиметиламмонийхлорид (DADMAC).

Хотя это не является предпочтительным, поскольку полученные композиции обычно имеют склонность содержать малое количество полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, но полиамин может быть полностью замещен одним или большим числом этих полимерных коагулянтов.

Единственными существенными полимерами, присутствующими в композиции в соответствии с настоящим изобретением, являются предпочтительно традиционные водорастворимые полимеры с высокой характеристической вязкостью и водорастворимые полимеры с низкой характеристической вязкостью. Так, в соответствии с изобретением, предпочтительно, чтобы не было никакого преднамеренного добавления полимера, который содержит гидрофобные группы и который поэтому имеет более низкую растворимость в воде, чем традиционные водорастворимые коагулянтные и флоккулянтные полимеры.

При обращении к водорастворимому мономеру подразумевается, что мономер имеет традиционно высокую растворимость при температуре 25^oС, как правило, выше 5 или 10%, в деионизированной воде, и аналогичным образом водорастворимый полимер имеет традиционно высокую растворимость в воде, обычно свыше 5 или 10%, в деионизированной воде, и при этих концентрациях он может образовывать гель, когда характеристическая вязкость имеет высокие значения.

Композиции в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно содержат больше полимера с высокой характеристической вязкостью, чем полимерного коагулянта, например, в массовом соотношении 1:0,1-1, как правило, 1: менее 1, обычно 1:0,15-0,5.

Количество воды в композиции, как правило, составляет от 30 до 70%, предпочтительно от 40 до 60%, и как правило от 45 до 55% по массе общей композиции.

Необходимо включать в композицию водорастворимую неорганическую соль. Обычно количество соли составляет, по крайней мере, 10%, обычно, по крайней мере, 15% по массе композиции, хотя в некоторых случаях может достигать 30% или даже 35%. Верхний предел диктуется главным образом растворимостью конкретной соли в композиции, в частности в водной фазе композиции, поскольку нет необходимости, а посему не желательно иметь значительные количества нерастворенной соли в композиции. Предпочтительно, чтобы по существу вся соль была в растворе. Предпочтительно, чтобы концентрация соли была концентрацией насыщения этой соли в композиции, например, в количестве от 80 до 105%, предпочтительно от 90 до 100%, концентрации насыщения.

Обычно соль представляет собой соль с высокой растворимостью в воде, такую, как хлорид, бромид или иодид аммония, щелочного металла или щелочноземельного металла, например, хлорид аммония, хлорид натрия или хлорид магния, или она может быть сульфатом, таким, как сульфат аммония. Могут использоваться водорастворимые многовалентные соли, такие, как хлорид полиалюминия, и они имеют преимущество в том, что их присутствие может содействовать повышению эксплуатационных свойств композиции, так как такие многовалентные соли часто сами обладают коагулирующими свойствами. Часто предпочтительны смеси солей, особенно смесь сульфата аммония и хлорида натрия.

Композицию обычно получают путем растворения большей части или всего количества соли в водном растворе полиамина (по выбору в смеси с другим полимерным коагулянтом), предпочтительно так, чтобы получить раствор, который в основном насыщен в соли, с последующим добавлением мономера или смеси мономеров. Часто желательно добавлять мономер или смесь мономеров в виде водного раствора, и чтобы этот раствор содержал неорганическую соль, предпочтительно в таком количестве, чтобы раствор был в основном насыщен в соли. Необходимую полимеризацию мономера или смеси мономеров в водной фазе можно инициировать с использованием термического инициатора или окислительно-восстановительного инициатора. Инициатор можно добавлять как в начале реакции, так и в течение реакции. Он добавляется в количестве и во время, которые приводят к получению полимера, имеющего выбранную характеристическую вязкость.

При желании в раствор коагулянта можно вводить полиэтиленгликоль или другое полигидроксильное соединение, с целью промотировать стабильность и понизить вязкость, однако это обычно не является необходимым условием. Полигидроксильное соединение может быть дигидроксильным, тригидроксильным или более высоким гидроксильным соединением, таким как глицерин, или полимером, таким как поливиниловый спирт. При использовании полиэтиленгликоля молекулярная масса предпочтительно составляет значение ниже 1000, например, около 200, однако может быть выше, например до 4000 или даже 10000.

Композиции настоящего изобретения могут быть использованы или путем непосредственного добавления к обрабатываемой суспензии, или, что более часто, после разбавления до общей концентрации полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, и катионного полимерного коагулянта, которая составляет обычно менее 10% и часто от 0,1 до 5% по массе.

Обрабатываемая суспензия может быть любой суспензией, которую можно обработать двумя полимерами, либо в отдельности, либо в комбинации. Так, это может быть целлюлозная суспензия, например, суспензия для производства бумаги, в которой композиция используется в виде дренажной добавки, или это может быть суспензия на основе целлюлозных, городских или промышленных отходов.

В следующих примерах все массы даны для 100% активных компонентов.

DMAEA q MeCl=диметиламиноэтилакрилат, кватернизированный с помощью MeCl DMAEMA q MeCl=диметиламиноэтилметакрилат, кватернизированный с помощью MeCl АСМ=акриламид Na AMPS=натриевая соль 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты ТААС=тетрааллиламмонийхлорид АРТАС=акриламидотриметиламмонийхлорид Пример 1 Получение эмульсии типа "вода в воде", в которой флоккулянт имеет ионный заряд 60% (по массе), а отношение коагулянт: флоккулянт составляет 0,2:1.

В 1 л колбу, снабженную смесителем, конденсатором, продувкой азотом и термометром, загружают непрерывную фазу, содержащую воду (145,2 г), полиамин (30,9 г) и сульфат аммония (82,8 г).

Непрерывную фазу продувают азотом в течение одного часа.

Фазу мономеров получают из DMAFA q MeCl (92,8 г), АСМ (54,1 г), адипиновой кислоты (7,6 г), воды (96,2 г) и NaCl (13,1 г).

Фазу мономеров добавляют в непрерывную фазу.

Затем добавляют следующие инициаторы:
1,42 мл 10% 2,2-азобис(2-амидопропанхлоргидрата),
2,14 мл 0,5% персульфата аммония,
2,14 мл 0,5% бромата калия,
2,14 мл 1,0% сульфита натрия.

Осуществляют экзотермическую реакцию с последующим выдерживанием реакционной смеси при температуре 70^oС в течение одного часа.

Полученный продукт имеет концентрацию (сухая масса) 53,8% и вязкость по Брукфилду (определена на приборе Brookfield RVT, шпиндель 6,20 об/мин, 25^oС) 11400 сантипуаз.

Кажущаяся характеристическая вязкость полимера с высокой характеристической вязкостью, определенная в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, составляет 6,1 дл/г.

Количество активного полимера составляет 36% с содержанием полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, 30%.

Пример 2
Получение эмульсии типа "вода в воде", в которой флоккулянт имеет катионный заряд 40% (по массе), а отношение коагулянт: флоккулянт составляет 0,4: 1
Повторяют Пример 1, причем непрерывная фаза содержит воду (195,4 г), полиамин (61,7 г) и сульфат аммония (141,7 г).

Фазу мономеров получают из DMAEA q MeCl (98,6 г), АСМ (148 г), адипиновой кислоты (7,7 г), воды (104,4 г) и NaCl (16,91 г).

Инициаторы те же, что и в Примере 1.

Полученная композиция имеет вязкость 8500 сантипуаз.

Количество активного полимера составляет 46,5% с содержанием полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, 32,8%.

Пример 3
Получение эмульсии типа "вода в воде", в которой флоккулянтный компонент имеет катионный заряд 60% (по массе), а отношение коагулянт: флоккулянт составляет 0,2:1.

Непрерывная фаза содержит воду (145,2 г), полиамин (30,9 г) и сульфат аммония (82,8 г).

Непрерывную фазу продувают азотом в течение одного часа.

Фазу мономеров получают из DMAEA q MeCl (92,8 г), АСМ (54,1 г), адипиновой кислоты (7,6 г), воды (96,2 г), NaCl (13,1 г) и 1% ТААС (4,3 мл).

Фазу мономеров добавляют в непрерывную фазу.

Инициаторы те же, что и в Примере 1.

Осуществляют экзотермическую реакцию с последующим выдерживанием реакционной смеси при температуре 70^oС в течение одного часа.

Полученный продукт имеет концентрацию (сухая масса) 53,1% и вязкость по Брукфилду 7500 сантипуаз.

Кажущуюся характеристическую вязкость полимера с высокой характеристической вязкостью, не измеряют, поскольку любые полученные растворы являются высокоструктурированными и показывают ионное восстановление (см. заявку на Европейский патент 202780), равное 26%, после сдвига.

Количество активного полимера составляет 36% с содержанием полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, 30%.

Пример 4
Получение эмульсии типа "вода в воде", в которой флоккулянт имеет катионный заряд 100% (по массе) - с использованием АПТАС, а отношение коагулянт: флоккулянт составляет 0,5:1.

В 1 л колбу, снабженную смесителем, конденсатором, продувкой азотом и термометром, загружают непрерывную фазу, содержащую воду (199,3 г), полиамин (55,0 г) и (NН₄)₂SО₄ (161,7 г).

Непрерывную фазу затем обезгаживают азотом в течение 30 минут.

Фазу мономеров получают из АПТАС (110 г) и воды (24 г).

Фазу мономеров добавляют в непрерывную фазу и диспергируют в течение 5 минут.

Затем добавляют 1,42 мл азоинициатора, как в Примере 1, перед тем как нагреть реакционную смесь до температуры 50^oС и провести экзотермическую реакцию.

Затем реакционную температуру поддерживают на уровне 70^oС в течение одного часа.

Полученный продукт имеет концентрацию (сухая масса) 59,4% и вязкость по Брукфилду 18200 сантипуаз.

Кажущаяся характеристическая вязкость полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, определенная в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, составляет 4,9 дл/г.

Количество активного полимера составляет 30% полимера с содержанием полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, 20%.

Пример 5
Получение эмульсии типа "вода в воде", в которой флоккулянт имеет катионный заряд 60% (по массе) - с использованием АПТАС, а отношение коагулянт: флоккулянт составляет 0,2:1.

В 1 л колбу, снабженную смесителем, конденсатором, продувкой азотом и термометром, загружают непрерывную фазу, содержащую воду (123,1 г), полиамин (30,9 г) и (NН₄)₂SO₄ (89,2 г).

Непрерывную фазу затем обезгаживают азотом в течение 30 минут.

Фазу мономеров получают из АСМ (54,1 г), АПТАС (92,9 г), адипиновой кислоты (7,7 г), NaCl (18,1 г) и воды (98,0 г).

Фазу мономеров добавляют в непрерывную фазу и диспергируют в течение 5 минут.

Затем добавляют 1,42 мл азоинициатора, как в Примере 1, перед тем как нагреть реакционную смесь до температуры 50^oС и провести экзотермическую реакцию.

Затем реакционную температуру поддерживают на уровне 70^oС в течение одного часа.

Полученный продукт имеет концентрацию (сухая масса) 57% и вязкость по Брукфилду 12500 сантипуаз.

Кажущаяся характеристическая вязкость полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, определенная в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до РН 7,5 при 25^oC, составляет 5,4 дл/г.

Содержание активного полимера составляет 36% с содержанием полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, 30%.

Пример 6
Получение эмульсии типа "вода в воде", в которой флоккулянт имеет катионный заряд 20% (по массе), а отношение коагулянт:флоккулянт составляет 0,2: 1.

В 1 л колбу, снабженную смесителем, конденсатором, продувкой азотом и термометром, загружают непрерывную фазу, содержащую воду (165,2 г), полиамин (23,8 г) и (NH₄)₂SО₄ (119,6 г).

Непрерывную фазу затем обезгаживают азотом в течение 30 минут.

Фазу мономеров получают из АСМ (89,1 г), DMAEMA q MeCl (23,8 г), адипиновой кислоты (5,9 г), NaCl (16,4 г) и воды (106,2 г).

Фазу мономеров добавляют в непрерывную фазу и диспергируют в течение 5 минут.

Затем добавляют 1,42 мл азоинициатора, как в Примере 1, перед тем как нагреть реакционную смесь до температуры 50^oС и провести экзотермическую реакцию.

Затем реакционную температуру поддерживают на уровне 70^oС в течение одного часа.

Полученный продукт имеет концентрацию (сухая масса) 50,6% и вязкость по Брукфилду 9200 сантипуаз.

Кажущаяся характеристическая вязкость полимера, имеющего высокую характеристическую вязкость, определенная в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, составляет 7,1 дл/г.

Содержание активного полимера составляет 25,9% с содержанием полимера с высокой характеристической вязкостью 21,6%.

Пример 7
Получение эмульсии типа "вода в воде", в которой флоккулянт имеет ионный заряд 55% катионника, 10% анионника (мас.), а отношение коагулянт: флоккулянт составляет 0,46:1.

В 2 л колбу, снабженную смесителем, конденсатором, продувкой азотом и термометром, загружают непрерывную фазу, содержащую воду (310 г), полиамин (99,6 г) и сульфат аммония (176 г).

Непрерывную фазу продувают азотом в течение одного часа.

Фазу мономеров получают из DMAEA q MeCl (118,1 г), АСМ (64,4 г), адипиновой кислоты (10,7 г), воды (96,2 г) и NaAMPS (21,5 г).

Фазу мономеров добавляют в непрерывную фазу.

Затем добавляют следующие инициаторы:
2,0 мл азоинициатора Примера 1,
1,5 мл 1% персульфата аммония,
1,5 мл 1% бромата калия,
2,0 мл 2% сульфита натрия.

Осуществляют экзотермическую реакцию с последующей выдержкой реакционной смеси при температуре 70^oС в течение одного часа.

Полученный продукт имеет концентрацию (сухая масса) 54,6% и вязкость по Брукфилду 11400 сантипуаз.

Кажущаяся характеристическая вязкость полимера с высокой характеристической вязкостью, определенная в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, составляет 6,8 дл/г.

Содержание активного полимера составляет 35% с содержанием полимера с высокой характеристической вязкостью 23,9%.

Пример 8
Получение эмульсии типа "вода в воде", в которой флоккулянт имеет катионный заряд 60%, а отношение коагулянт: флоккулянт составляет 0,3:1.

Повторяют Пример 1 с использованием инициаторов Примера 1, причем непрерывная фаза содержит полиамин (37,7 г), ПЭГ 200 (20 г), сульфат аммония (75,8 г), хлорид натрия (15 г) и воду (142,3 г).

Фазу мономеров получают из DMAEA q MeCl (75,3 г), АСМ (43,9 г), адипиновой кислоты (6,3 г), воды (103,7 г).

Полученный продукт имеет концентрацию (сухая масса) 50,8% и вязкость по Брукфилду 5000 сантипуаз.

Флоккулянтный полимер с высокой характеристической вязкостью имеет кажущуюся характеристическую вязкость, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, 7,8 дл/г, и его концентрация в продукте составляет 25,1%.

Пример 9
Способ проводят аналогично примеру 1. В 1 литровую колбу, снабженную мешалкой, конденсатором, продувкой азотом и термометром, загружают следующие ингридиенты, г:
полиамин (50%) - 96
сульфат аммония - 180
хлорид натрия - 16
лимонную кислоту - 8
EDTA (6%) - 0,4
вода - 340
диметиламиноэтилакрилат, кватернизованный метилхлоридом, - 86,4
акриламид - 57,6
Процесс полимеризации проводят аналогично приемам примера 1. Получаемая композиция показала кажущуюся характеристическую вязкость, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, 8,5 дл/г и основную вязкость 1200 сПз (шпиндель 6,20 об/мин, 25^oС).

Полимерная композиция была испытана в качестве флоккулянта загрязненных сточных вод (Rotherham DP/A, England). При испытании композиции с содержанием 140 мг/л активного полимера на 250 мл сточных вод по истечении 5 секунд получено 135 мл фильтрата.

Формула изобретения

1. Устойчивая, текучая, жидкая композиция, содержащая от 15 до 60 мас. % смеси водорастворимого катионного полимера с высокой характеристической вязкостью и водорастворимого катионного полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью, в которой водорастворимый катионный полимер с высокой характеристической вязкостью получен из этиленненасыщенного водорастворимого мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, и полимер присутствует в композиции в количестве, по крайней мере, 8 мас. %, водорастворимый катионный полимерный коагулянт с низкой характеристической вязкостью имеет характеристическую вязкость менее 1,5 дл/г, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, и присутствует в композиции в количестве менее 25 мас. %, при этом композиция свободна от полимеров, содержащих гидрофобные группы, которые включают алкил с 4 или более атомами углерода, или арил, имеет характеристическую вязкость, по крайней мере, 2 дл/г, определенную в 1М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, вязкость по Брукфилду менее 30000 сПз и представляет собой дисперсию полимера с высокой характеристической вязкостью в водной фазе, которая является водным раствором полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью и водорастворимой неорганической соли.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что количество соли соответствует, по существу, концентрации насыщения соли в водном растворе.

3. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что массовое отношение полимера с высокой характеристической вязкостью к полимерному коагулянту составляет от 1: 0,1 до 1: 1.

4. Композиция по п. 3, отличающаяся тем, что массовое отношение полимера с высокой характеристической вязкостью к полимерному коагулянту составляет от 1: 0,15 до 1: 0,5.

5. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что количество полимера с высокой характеристической вязкостью составляет свыше 15 мас. %.

6. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что количество полимера с высокой характеристической вязкостью составляет от 17 до 35 мас. %.

7. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что полимер с высокой характеристической вязкостью образован из 1-100 мас. % этиленненасыщенного катионного мономера и 0-99 мас. % другого этиленненасыщенного катионного мономера, выбранного из анионных мономеров в количестве, меньшем, чем количество катионного мономера и неионных мономеров.

8. Композиция по п. 7, отличающаяся тем, что полимер с высокой характеристической вязкостью образован из 20-90 мас. % катионного мономера и 10-80 мас. % акриламида.

9. Композиция по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что катионный мономер представляет собой диалкиламиноалкил(мет)-акрилат или -акриламид в виде кислой аддитивной или четвертичной соли аммония либо диаллилдиметиламмоний хлорид.

10. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катионный коагулянт с низкой характеристической вязкостью содержит полиамин.

11. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катионный коагулянт с низкой характеристической вязкостью содержит полиамин в количестве от 3 до 15 мас. %.

12. Способ получения композиции по любому из предыдущих пунктов, в котором этиленненасыщенный мономер или смесь мономеров, включающую катионный мономер, подлежащие полимеризации с образованием полимера с высокой характеристической вязкостью, растворяют в водном растворе полимерного коагулянта и неорганической соли в количестве, в основном достаточном для насыщения раствора, с последующей полимеризацией мономера или смеси мономеров.

13. Способ флоккуляции и/или коагуляции суспензии, в котором в суспензию дозируют композицию по любому из пп. 1-11 или разбавленный водный раствор, полученный разбавлением водой композиции по любому из пп. 1-11.

Приоритет по пунктам:
20.01.1997 - по пп. 9-11 и 13;
17.12.1997 - по п. 2;
20.01.1997 и 17.12.1997 - по пп. 1, 3-8, 12.