[發(fā)明專利]基于陽離子單體的水溶性(共)聚合物鹽水分散體,其制備方法及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01804057.8
• 申請日: 2001-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN1395584A
• 公開（公告）日: 2003-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·里安德爾;D·特姆布恩祖迪;D·范霍耶
• 申請（專利權(quán)）人: 阿托菲納公司
• 主分類號(hào): C08F220/34
• 分類號(hào): C08F220/34;C08F220/60;C08F2/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲,鐘守期

本發(fā)明涉及基于陽離子單體的水溶性(共)聚合物鹽水分散體，涉及其制備方法并涉及其應(yīng)用。

這些陽離子單體中的某些是新型的，這些單體成為當(dāng)日以申請人公司的名義提出的題為“帶有季銨基團(tuán)的新型單體、其制備方法以及由這些新型單體得到的新型(共)聚合物”法國專利申請的主題。按照也是在今天以申請人公司的名義提出的法國專利申請，此新的制造方法可以應(yīng)用于已知的單體。

這些新型的陽離子單體能夠得到水溶性(共)聚合物，它們不溶于無機(jī)鹽的水溶液，但通過簡單的稀釋就能夠溶解于水。可以使用這些(共)聚合物的這個(gè)性能，在鹽水介質(zhì)中進(jìn)行的聚合反應(yīng)的過程中，通過沉淀產(chǎn)生(共)聚合物的顆粒，使用可溶解于該介質(zhì)中起著分散劑作用的第二種(共)聚合物使該顆粒穩(wěn)定化。作為本發(fā)明目的的如此得到的水溶性(共)聚合物的水分散體可用在不同的應(yīng)用中，這些應(yīng)用也是本發(fā)明的目的。

該水溶性聚合物可用于不同的應(yīng)用中，特別是作為城市用水、廢水和工業(yè)用水處理中的絮凝劑、用于所產(chǎn)生污泥的脫水、作為增稠劑和土壤處理劑。眾所周知，含有高固體含量的這種水溶性聚合物的水系統(tǒng)會(huì)凝膠化，并具有很高的粘度，這使其處理和儲(chǔ)存都很困難。專業(yè)人員提出的問題就是要制造同時(shí)具有高固體含量和低粘度的這樣的系統(tǒng)。

合成這些聚合物的傳統(tǒng)方法包括溶液聚合、反相懸浮聚合、反相乳液聚合。溶液聚合和反相懸浮聚合得到粉末狀的產(chǎn)品，它們的缺點(diǎn)是在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生粉塵，而且很難溶解于水，不能形成可容易處理的高濃度聚合物水溶液。除了此粉末狀產(chǎn)品固有的不便以外，這兩種方法還有生產(chǎn)效率方面的不足，一方面是由于在聚合的過程中使用的單體濃度太低，另一方面是由于干燥和/或粉碎步驟會(huì)導(dǎo)致操作周期延長，消耗過多的能源。反相溶液聚合的方法從大約20多年以前就為人所知，可是會(huì)產(chǎn)生具有有機(jī)溶劑污染的產(chǎn)品。

為了克服這些缺點(diǎn)，開發(fā)了聚合的新技術(shù)，這種技術(shù)產(chǎn)生水溶性聚合物的水分散體，其新穎性在于本說明的范圍內(nèi)，即不含溶劑的污染、不產(chǎn)生粉塵、迅速溶解于水、高聚合物含量時(shí)的粘度低以及便于使用。作為條件，此技術(shù)需要適合用于在鹽水或非鹽水介質(zhì)中使分散的聚合物穩(wěn)定化的聚合物分散劑。

某些作者在低分子量聚合分散劑存在下通過水溶性單體的聚合制備過陽離子或非離子的水溶性聚合物。歐洲專利EP-B-170,394敘述了一種顆粒度大于20μm的在聚丙烯酸鈉或聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液中的聚合物凝膠顆粒分散體。但是，此產(chǎn)品具有長期存放后粘度升高的缺點(diǎn)，而且在剪切或攪拌后粘度不會(huì)下降。

歐洲專利申請EP-A-183,466和EP-A-525,751、美國專利US-A-4,929,655和US-A-5,006,590以及歐洲專利EP-A-657,478提出了在水溶性單體的鹽水介質(zhì)中進(jìn)行沉淀聚合的案例，其中沉淀的聚合物呈顆粒狀，然后通過攪拌并用低分子量聚合分散劑將其穩(wěn)定化，它可以溶解于鹽水介質(zhì)。另外，由于這些顆粒的尺寸太大(2～50μm)，因此它們難以穩(wěn)定化。

因此本領(lǐng)域技術(shù)人員所提出的問題包括：

(1)一方面，要確定可以溶解于鹽水介質(zhì)的聚合分散劑，確保顆粒有良好的穩(wěn)定化；以及

(2)另一方面，要確定能夠制造不溶解于鹽水溶液的聚合物的水溶性單體，使得能夠通過沉淀形成顆粒，隨后得到所謂“水/水乳液”的聚合物分散體。

關(guān)于分散劑，可以設(shè)想兩個(gè)方法來達(dá)到穩(wěn)定化的目的：一方面通過分散劑所提供的聯(lián)合效果，使連續(xù)相粘稠化，從而避免顆粒沉淀出來；另一方面，有助于分散劑有效地吸附在顆粒的表面上，以更好的效率作為膠體保護(hù)劑，以避免顆粒凝聚。在后一種情況下，分散劑結(jié)構(gòu)中存在的疏水部分能夠?qū)Υ擞泻艽蟮呢暙I(xiàn)。這些分散劑應(yīng)該是低分子量的，以保證其在鹽水介質(zhì)中的溶解度，以及具有絮凝作用所必需的陽離子官能團(tuán)。此種聚合的典型分散劑是聚二烯丙基二甲基氯化銨或二烯丙基二甲基氯化銨/(甲基)丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基銨共聚物(參見歐洲專利EP-A-657,478)，在此后一種情況下敘述道，可以由(甲基)丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基銨的烷基鏈保證聯(lián)合特性。合成此種分散劑是在水介質(zhì)中操作，因此只能使用第二種單體，當(dāng)然其水溶性比二烯丙基二甲基氯化銨要低，但它應(yīng)該是溶解于水的。這一點(diǎn)就極大地限制了這些共聚分散劑的疏水特性。重要的是要明確，疏水特性的增大應(yīng)該可以得到流動(dòng)性改善的分散體。