Brevet FR2011209A1 — publié le 19700227

Dans le brevet américain N° 3.277.056, Coleman décrit une série de composés nouveaux appelés F-3-oxohydrocarbyl-acryl-amides. ^e composé le plus simple de la série a la formule î 0 OH- 0 5 H | 5 II 0H3-a-GH2-C~tf-C-C!H = CH2 GH^ H et est appelé couramment diacétone-acrylamide. Les composés de la 10 série sont décrits comme utiles pour former des polymères avec des monomères copolymérisables. Un grand nombre de monomères copoly-mérisables sont envisagés et décrits dans le brevet (voir les colonnes 4 et 5 du brevet américain précité N° 3.277.056). la plupart des comonomères proposés sont des monomères monovinyliques 15 polymérisables. Il y a lieu de noter que la seule mention de monomères divinyliques est effectuée à propos d'un cas où on désire une réticulation. Dans la colonne 5» par exemple, il est dit "si on désire un plus haut degré de rigidité, on peut utiliser un mélange de monomères dans lequel une quantité du monomère 20 bifonctionnel est incluse, comme le divinylbenzène, qui réticulera le polymère". Dans le brevet américain N° 3.288.770, Butler décrit une série de polymères d'ammonium quaternaire solubles dans l'eau dérivés de monomères contenant deux groupements allyle. Il a 25 démontré que ces composés à deux liaisons non saturées ne se réticulent pas; au contraire, ils forment des polymères linéaires solubles dans l'eau. Schuller et Tiiomas dans le brevet américain N° 2.923.701 ont indiqué que ces monomères d'ammonium quaternaire à-deux groupements allyle sont copolymérisables avec l'acrylamide. 30 Les copolymères résultants, dans les limites indiquées de rapports et de concentrations, sont solubles dans l'eau. Diverses méthodes de préparation et de polymérisation de U-^~1-(1-substitué-2-oxopropyl)_7acrylamides sont étudiés par Iwakara, Toda et Suzuki dans "5 Journal Polymer Science, 1599-35 1 607 (1967)". On a maintenant découvert une série de polymères qui sont solubles dans l'eau, de masse moléculaire élevée, et qui se prêtent à des applications très diverses. Ils peuvent être 69 20292 2 2011209 10 réticulés après leur formation. Ils contiennent des proportions relativement élevées, ou au moins des nombres faciles à régler, d*emplacements cationique3. les présents copolymères contiennent au moins 1 $ en poids de diacétone-acrylamide et au moins 1 # de dérivé de dialcoyl diallyl ammoniums De plus, le complément des nouveaux polymères peut comprendre lîacrylamide et/ou des monomères choisis parmi l'acide acrylique, les esters acryliques et 1'acrylonitrile « Ces nouveaux polymères peuvent être représentés de la manière suivante : QEg /■ 2\ .CH. - CE»} —(CH_ - CH OH) -{-GEL - CH 2 i w 2 j .x 2 | 0 = 0 m °V ^ *3 15 BUO-C-OH. /"^ar R.J R2 CHg 20 C = 0 ! où, en poids, v va de 1 à 60 x va de 1 à 99 $ et y est le complément, et Rg étant des groupements alcoyles de 1 à 18 atomes de carbone et R^ étant choisi parmi : 0 0 ^ tt » 25 - 0 - NH^ y - C - OH ou un sel correspondant, -COOR^ où R^ va de 1 à 10, et - 0 s ïïo Pour de nombreuses utilisations de polymères nouveaux de la présente invention, comme la floculation, il est préférable qu'on utilise un polymère facilement soluble dans l'eau# Suivant 30 la distribution désirée des emplacements cationiques à fournir par le composé diallylique, des groupements plus ou moins ionogènes peuvent être nécessaires pour améliorer les caractéristiques de solubilité du polymère» Pour la plupart des applications, on préfère compléter le polymère à l'aide d'acrylamide# D'une façon 35 générale, l'acrylamide associera l'avantage de l'économie à la possibilité de formation d'un produit de masse moléculaire élevée facilement soluble dans l'eau. Le polymère préféré selon la présente invention peut donc être décrit, en poids, comme un polymère 69 20292 3 2011209 soluble dans l'eau formé de 5 à 50 jo de diacétone-acrylamide, de 5 à 95 i» de chlorure de diméthyldiallyl ammonium et le complément éventuel en aerylamide pour arriver à 100 Après la polymérisation, les groupements d'amide de 5 1*aerylamide peuvent être hydrolysés à la forme acide et/ou en un sel correspondant, ainsi qu'il est connu de l'homme de l'art. Si l'hydrolyse n'est pas désirée pour une raison quelconque, on envisage un copolymère de diacétone aerylamide (DAA) et de chlorure de diméthyl diallyl ammonium (DMDAAC). Des copolymères 10 comprenant de 1 à 60 # en poids de MA et de 40 à 99 # de DHDAAC sont compris dans le cadre général de la présente invention. Tout copolymère de DtâA et de DMDAAC qui est soluble dans l'eau est envisagé. Les exemples non limitatifs suivants montreront bien 15 comment la présente invention peut être mise en oeuvre. Exemple 1 - Terpolymère d»aerylamide. de chlorure de diméthvl dia.Hyl ammnni-um (TMDâàC) et de diacétone-acrylamide (DAA') - On dissout 70 g d*aerylamide, 20 g de DAA et 10 g de 90 2HDAAC dans 400 g de H^O. La solution résultante est alors active à 20 fi» On ajoute 1 ,5 g de salicylate de sodium et 0,5 g de EDTA et on règle le pH à 3,5» On agite la solution pendant une heure et on règle de nouveau le pH à 6,5 à l'aide de NaOÏÏ à 50 La solution est chauffée à 40°C et purgée à 1*azote pendant une heure. 25 On ajoute un catalyseur redox consistant en 0,137 g de (HH^gSgOg et ensuite une solution de 0,14 g/l de métabisulfite de sodium et 0,009 g/l de sulfate cuivrique. La solution de catalyseur est "3 refoulée dans le mélange à raison de 0,1 em/mn pendant 100 mn. On conduit la réaction pendant \ heure, puis on refroidit le mélange 30 et on isole le produit. Exemple 2 - Terpolymère dfaerylamide. de IMDÀAC et de a - La composition du terpolymère, en poids, est de 60 $ d*aerylamide, 20 $> de DMDAAC et 20 56 de DAA. On dissout 60 g " 35 d'aerylamide, 20 g de DMDAAC et 20 g de DAA dans 400 g de HgO pour former une solution active à 20 jS. On ajoute 1,5 g de salicylate de sodium et 0,5 g de EDTA et on règle le pH à 3,5 à l'aide de HgSO^ concentré, puis on agite le mélange pendant une heure. On règle 69 20292 * 2011209 ensuite le pH à 6,5 à l'aide de ÎTaOH à 50 La solution est chauffée à 40°C et purgée à l'azote pendant une heure « Le catalyseur redox utilisé consiste en un petit morceau de 0,14 g de (JSH^gSgOg avec ensuite une solution de 0,114 g/l de métabisulfite 5 de sodium et 0,0097 g/l de sulfate cuivrique. Cette solution est •Z refoulée à raison de 0,1 cm/mn pendant 100 minutes. Après recueil du terpolymère, un échantillon de ce terpolymère est hydrolysé par l'addition de soude caustique en quantité suffisante pour hydroly-ser les groupements d'amide à raison de 10 moles % de DMDAAC et 10 on obtient ainsi un rapport des emplacements cationiques auxr emplacements anioniques de 10:1 « Exemple 4 - Terpolymère d*aerylamide. de DMDAAC et à* "HA A - La composition du terpolymère, en poids, est la suivante : 15 50 $ de KEDAAC, 30 j» d'aerylamide et 20 # de DAA. On dissout 50 g de 3MDAAC, 30 g d'aerylamide et 20 g de MA dans 400 g de H^O, pour obtenir une solution active à 20 On ajoute 1,5 g de salicylate de sodium et 0,5 g de EDTA et on règle le pH à 3,5 à l'aide de H^SO^ concentré, après quoi on agite pendant une heure. 20 On règle de nouveau le pH à 6,5 à l'aide de MaOH à 50 56. On chauffe la solution à 40°0 et on la purge à l'azote pendant une heure. Le catalyseur redox est un petit morceau de 0,144 g de -NH^JgSgOg, avec ensuite une solution de 0,106 g/l de bisulfite de sodium et 0,04 g/l de sulfate cuivrique. Le catalyseur eat 25 refoulé à raison de 0,1 cm/mn pendant 100 minutes» Une portion du polymère est hydrolysée à 10 moles 56 par rapport à la quantité de DMDAAC. Exemple 5 - Copolymère de JMDAAn et DAA -30 La composition de ce copolymère consiste en 50 56 de DMDAAC et 50 io de DAA. On prépare une solution à 55 ^ de DMDAAC contenant 100 g de DMDAAC. Elle est chauffée à 90°C et purgée à l'azote pendant une heure. Une solution séparée de 100 g de DAA est préparée dans 466 g d'eau, chauffée à 90°C et purgée à l'azote 35 pendant une heure. On commence à refouler un- catalyseur persulfate (5 x 10 mole de catalyseur par mole de monomère et par minute) dans le BMBMCo Au bout de 10 minutes s on commence à refouler la solution de MA et on effectue l'accroissement voulu pour maintenir 69 20292 5 2011209 la même proportion de catalyseur. On conduit la réaction pendant une heure, après quoi on isole le polymère. Exemple 6 - Copolymère de 90 # de TiMT)AAfl et 10 # r-5 On prépare une solution active à 60 $ de 180 g de DMDAAC et 20 g de DA.A et on règle le pH à 6,5 à l'aide de HC1 dilué. la solution est chauffée à 80°C et purgée à l'azote pendant une heure. Une solution de catalyseur contenant 13,1 g de (ïïïï.)oSo0Q •z 'Z 4 ^ o par 100 cm de H^O est introduite à raison de 0,1 cm/mn pendant 10 100 minutes. La quantité de catalyseur est de 5 x 10""^ mole de catalyseur par mole de monomère et par minute. On conduit la réaction pendant % heure à 106°C. On ajoute 166 g de H^O pour diluer à 40 Jè la solution finale de polymère. Il faut 1 gramme d'hydrazine pour chaque quantité de 15 100 g de polymère actif pour line réticulation à 100 $. Exemple 7 - Copolymère de 95 4» de EWDAAfl da DAA - On prépare une solution à 60 # de 190 g de DMDAAC et 10 g de DAA et on règle le pH à 6,5 à l'aidede HC1 dilué. La 20 solution est chauffée à 80°C et purgée à l'azote pendant une heure. Une solution de catalyseur-de 14,1 g de (NH^gSgOg par 100 cm^ de HgO est introduite à raison de 0,1 em^/mn pendant 100 minutes. La quantité de catalyseur est de 5 x-10~^ mole de catalyseur par mole de monomère et par minute, par rapport au MDAAC. On conduit la 25 réaction pendant -jr heure à 100°C, on ajoute 166 g de H^O pour diluer l'échantillon à 40 fo. Pour obtenir une réticulation à 100 % par l'hydrazine, on ajoute 0,5 g d'hydrazine par 100 g de polymère actif. Les présents polymères peuvent être réticulés par des 30 matières comme le formaldéhyde et des générateurs latents de for-maldéhyde, l'hydrazine, des diamines, l'isopropylate d'aluminium et d'autres agents oxydants, ainsi qu'il est connu de l'homme de l'art. Les polymères nouveaux selon l'invention peuvent être utilisés chaque fois qu'on désire former une pellicule ou un revê-35 tement. -^e revêtement sera conducteur de l'électricité. La susceptibilité de réticulation par des générateurs latents" de formaldéhyde rend ces polymères spécialement utiles quand on désire déposer une pellicule sous une forme soluble dans l'eau, et rendre ensuite la pellicule insoluble dans l'eau. 69 20292 6 2011209 REVENDICATIONS 1e Un polymère soluble dans 1* eau de formule : —4-CHg - (-OHg - OH CH4^ Ç-CHg-CH-^y C = 0 % i CE0 CH_ KH \ ff)/ % ! ïï^ Cl ® I^C - G - CH^ / 10 CHg 1 ^2 C = 0 I ch3 où, en poids, ï va de 1 à 60 x va de 1 à 99 5^ et y est le 15 complément, R^ et R^ étant des groupements alcoyles de 1 à 18 atomes de carbone et étant choisi parmi les groupements s 0 0 n »t - C - lîHg , - G - 0H ou un sel correspondant, -COOR^ où R^ va de 1 à 10, et C s N» 20 20 Un polymère selon la revendication 1, dans lequel R.j et Eg représentent CH^. 3» Un polymère selon la revendication 1, dans lequel 0 R^ est C - NHg. 25 4o Un polymère selon la revendication 1, dans lequel ï va de 5 à 50 ï va de 5 à 95 ^ et y est le complément. 5» Des polymères selon la revendication 1, réticulés par l'hydrazine. 6. Un copolymère soluble dans l'eau comprenant, en 30 poids, au moins 1 fo de diacétone-acrylamide et au moins 1 $ de chlorure de diméthyl diallyl ammonium. * 7» Un copolymère selon la revendication 6 comprenant essentiellement, en poids, de 1 à 60 $ de diacétone-acrylamide et de 40 à 99 $ de chlorure de diaéthyl diallyl ammonium»