水分散聚合物制造技术

水溶性的、可盐水溶液分散的聚合物和含有被分散聚合物的盐水溶液是在有至少一种碳水化合物的存在下，在盐水溶液中将烯属不饱和可溶性单体进行聚合而制得的。该聚合物和含有被分散的该聚合物的盐水溶液可用于造纸、水澄清和破乳。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的所属领域本专利技术涉及可分散的聚合物。更具体地说，本专利技术涉及水溶性的、可盐水溶液分散的聚合物；涉及分散在盐水溶液中的水溶性聚合物；以及涉及所述聚合物的制备方法和使用方法。本专利技术的
技术介绍
阳离子聚丙烯酰胺已广泛用于许多水处理和工艺处理的场合中。其高分子量和可变电荷密度使其特别可用作液/固分离的絮凝剂、油/水澄清的浮选助剂和破乳剂、以及造纸中的助留剂和排水助剂。这些聚合物在溶于水时的高溶液粘度妨碍其作为水溶液进行处理，因为可达到的活性含量较低(通常低于6％)。因此，阳离子聚丙烯酰胺一般是以干燥粉末或油包水乳液来使用。由于对乳液中油和表面活性剂周围的环境要求的日益提高，以及干燥粉末在加料时的不便和附加费用，因此最近已深入研究以开发出这些聚合物的其它供给体系。这些尝试的目的是要开发出具有高活性含量的液态供给(delivery)体系，其中不含烃油或挥发性有机组分(VOC)，而且其性能可与类似的乳液和粉末聚合物产品相比。相关技术美国专利4929655(Takeda等人)公开了一种用于制备水溶性分散液的方法，它包括在1-10％重量的有机高分子量多价阳离子分散剂的存在下(所述阳离子分散剂包含从至少一种式(II)单体得到的水溶性聚合物)，在基于单体总重的15％重量或更高的多价阴离子盐水溶液中，将5-100％摩尔的具有苄基官能团的下式(I)所示水溶性阳离子单体、0-50％摩尔的下式(II)所示的另一种阳离子单体和0-95％摩尔的(甲基)丙烯酰胺进行聚合。结构式I为 其中R1为氢原子或甲基；R2和R3分别为具有1-3个碳原子的烷基；A1为氢原子或NH；B1为具有2-4个碳原子的亚烷基或亚羟丙基，且X-为阴离子抗衡离子。式II为 其中R4为氢原子或甲基；R5和R6分别为具有1-2个碳原子的烷基；R7为氢原子或具有1-2个碳原子的烷基；A2为氧原子或NH；B2具有2-4个碳原子的亚烷基或亚羟丙基，且X-为阴离子抗衡离子。还可使用多元醇，如甘油或乙二醇以提高聚合物的沉积性能。美国专利5006590(Takeda等人)和EP 364275类似于Takeda的’655专利，只是聚合反应是在以下物质的存在下进行的(1)不溶于多价阴离子盐的水溶液的水溶性阳离子种子聚合物；和(2)溶于多价阴离子盐的水溶液的水溶性阳离子分散剂聚合物。不溶于多价阴离子盐水溶液的水溶性阳离子种子聚合物包含至少5％摩尔的具有苄基官能度并可用前述通式(I)来表示的阳离子单体单元，而溶于多价阴离子盐水溶液的水溶性阳离子分散剂聚合物则包含20％摩尔的通式(II)所示阳离子单体单元。EP 0183466B1(Takeda等人)也类似于Takeda的’655专利，只是除了聚合物电解质分散剂，还可使用溶于盐水溶液的多元醇；或用后者替代前者。所公开的方法可制备出在活性聚合物中没有苄基官能度的聚合物分散液。EP 0630909A1公开了一种用于制备水溶性聚合物分散液的方法，其中一部分单体是在聚合反应已经引发之后才加入反应混合物中的，这样可降低反应混合物在聚合反应过程中的本体粘性，而无需加入大量的多价盐。EP 6574782 A2公开了通过优化多价阴离子盐的浓度，可控制颗粒尺寸并降低水溶性聚合物分散液的粘度。已有技术所进行的各种尝试通常集中在由水溶性单体混合物制备的聚合物分散液，所述单体混合物包含至少5％摩尔的具有芳族官能团的阳离子单体，这种阳离子单体优选为通过苄基氯与丙烯酸二甲基氨基乙酯(AEDBAC)在多价阴离子盐水溶液中的反应而得到的季铵盐。聚合反应是在包含至少5％摩尔的式(I)阳离子单体的水溶性阳离子丙烯酰胺共聚物和包含至少20％摩尔的式(II)阳离子单体的水溶性阳离子丙烯酰胺共聚物的存在下进行的。不溶于盐溶液的聚合物在聚合反应过程中起着种子聚合物的作用，其中盐水可溶的聚合物用作所形成分散液的聚合物分散剂。因此，已有技术聚合反应技术需要大量的原料成本和时间，才能生成具有特定官能重复单元和分子量的种子聚合物和分散剂聚合物。因此，需要能够以经济和简单工艺制成的水溶性聚合物分散液，在该工艺中，无需按照已有技术来合成具有苄基季化重复单元的种子聚合物或具有季铵烷基化物重复单元的分散剂聚合物。因此，本专利技术的一个目的是提供水溶性的、可盐分散的聚合物、制备水溶性的、可盐分散的聚合物的方法、以及使用水溶性的、可盐分散的聚合物的方法，其中不存在已有技术的聚合反应技术中的各种限制。本专利技术的综述为了达到前述以及其它的目的，本专利技术提供了分散在盐水溶液中的水溶性聚合物。该聚合物是在至少一种碳水化合物的存在下，通过在盐水溶液中聚合烯属不饱和单体而制成的。在另一实施方案中，本专利技术提供了分散在盐水溶液中的水溶性聚合物，它可用作造纸中的排水助剂和助留剂、水处理中的污泥脱水助剂和絮凝剂、以及在精炼厂和油田中用作油水分离助剂。本专利技术的详细描述现已发现，在基本上不含具有苄基季化重复单元的种子聚合物和具有季铵烷基化物重复单元的分散剂聚合物的反应介质中，在存在或不存在苄基季化官能团的情况下，通过在盐水溶液中使用碳水化合物、或碳水化合物和单宁、或碳水化合物和阳离子改性单宁，可以制备出水溶性的、可盐水溶液分散的聚合物。因此，无需进行费时且成本较高的对具有苄基季化重复单元的特定种子聚合物和具有季铵烷基化物重复单元的分散剂聚合物的预合成。在本专利技术中，单体的聚合反应是在包含盐、稀释水、至少一种天然生成的或化学改性的碳水化合物和/或单宁或阳离子改性单宁、以及可选的支化剂和/或交联剂的水溶液中进行的。聚合反应的开始可从混合物外观由透明溶液变成乳白色分散液而看出。最终产物的形式是稳定的聚合物分散液，它易溶于水中以形成粘稠的聚合物溶液。本专利技术的具体细节描述如下。I.碳水化合物和单宁碳水化合物是包含糖单元的碳、氢和氧的化合物或其反应产物。可用于本专利技术的碳水化合物包括单糖，如果糖和葡萄糖；二糖，如蔗糖、麦芽糖、纤维二糖和乳糖；以及多糖。多糖是优选用于本专利技术的碳水化合物。特别优选淀粉、纤维素和树胶之类的多糖。淀粉是具有D-吡喃葡萄糖基单元(葡萄糖)的直链(直链淀粉)和支链(支链淀粉)天然聚合物的混合物。它是大多数植物种子、茎和根的基本组分，并可从谷物、小麦、稻谷、木薯淀粉、马铃薯和其它来源进行商品生产。大多数市售淀粉是从相对较廉价且丰富的玉米制成的。作为一种多羟基化合物，淀粉可进行醇类物质的许多特征反应，其中包括酯化反应和醚化反应。例如，通过与金属氢氧化物或烯化氧进行反应，可得到各种羟烷基淀粉衍生物，如羟乙基和羟丙基淀粉。阳离子淀粉可通过与叔化和季化烷基氨基化合物反应的淀粉浆液而制成。一般来说，该产物的特征是官能胺改性淀粉。可用于本专利技术分散液的阳离子改性玉米淀粉为得自National Starch and Chemical Company的Cato 31和237。阳离子淀粉还可通过将淀粉与阳离子单体，如2-丙烯氧基乙基三甲基氯化铵(AETAC)、2-丙烯氧基乙基二甲基苄基氯化铵(AEDBAC)和3-甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)等，或与某种阳离子试剂，如N-(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵(Quat 188，得自Dow Chemical)进行反应而得到。类似改性还适用于树胶和包含羟基的其它多糖。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含分散在盐水溶液中的水溶性聚合物的水分散液，所述聚合物通过在包含至少一种碳水化合物、盐、水、聚合反应引发剂和可选的交联剂的盐水溶液中使烯属不饱和单体聚合而得到。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华J康纳斯，米歇尔L科特，陈甫，
申请(专利权)人：贝茨迪尔博恩公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]