Brevet FR2672294A1 — publié le 19920807

La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'une composition à base d'épaississants synthétiques se présentant sous une forme liquide et translucide et possédant une bonne stabilité au stockage. L'emploi de composés permettant d'épaissir des solutions aqueuses est fréquent dans de nombreux secteurs de l'industrie, notamment dans l'industrie textile, afin de réaliser l'épaississement des couleurs d'impression. L'emploi de composés épaississants naturels tels que des alginates ou dérivés cellulosiques, a été longtemps pratiqué. Toutefois, l'usage d'épaississants synthétiques est de plus en plus préféré en raison de leurs caractéristiques particulières, notamment de leur pouvoir épaississant plus élevé que celui des produits naturels. Un certain nombre de composés, polymères ou copolymères, sont actuellement en faveur sur le marché des épaississants. On peut citer, notamment, des polyacrylates, des polymères de l'acide acrylique, ainsi que des copolymères, tels que les copolymères d'éthylène et d'anhydride maléique. La mise en oeuvre et/ou la manipulation de produits se présentant sous la forme de poudre fine n'étant jamais facile, la commercialisation des épaississants synthétiques est désormais plus fréquemment réalisée sous la forme de pâtes de viscosité plus ou moins importante. La préparation de ces pâtes est effectuée actuellement selon deux procédés Un premier procédé consiste à disperser une poudre, par exemple d'acide polyacrylique, dans un liquide fréquemment constitué d'un mélange d'eau et d'un solvant organique, additionné d'un émulsionnant approprié. La réalisation d'une telle dispersion soulève cependant de nombreuses difficultés et ne permet d'obtenir que des dispersions relativement grossières conduisant à des produits se présentant sous la forme de pâtes plus ou moins visqueuses dont la stabilité est imparfaite. On observe en particulier, au cours du temps, une séparation des différentes phases constituant le produit, ce qui nécessite, avant emploi, de les soumettre à une vive agitation. Un deuxième procédé consiste à réaliser une émulsion du polymère ou copolymère épaississant par le procédé de polymérisation en phase inverse décrit dans différentes publications, par exemple par J.W. Vanderhoff et al., Advances In Chemistry Series, N0 34, (1961), pages 32 et suivantes.Ce procédé permet d'obtenir une amélioration de la stabilité et de la fluidité de l'épaississant sans cependant permettre d'obtenir une stabilité parfaite de l'émulsion au cours du temps Il a été observé par la Demanderesse que l'introduction d'un polymère ou d'un copolymère en poudre dans une émulsion d'un polymère ou copolymère obtenu par polymérisation en phase inverse, permet de disperser rapidement la poudre sans rencontrer les difficultés habituellement rencontrées dans ce type d'opérations et permet d'obtenir facilement des dispersions très fines de la poudre introduite, conduisant en particulier à l'obtention de produits épaississants se présentant sous une forme liquide et parfaitement translucide. Il est apparu également que l'introduction d'une poudre dans une émulsion obtenue par polymérisation en phase inverse, permet d'introduire des quantités plus importantes de poudre que par le procédé actuellement utilisé faisant usage d'un mélange d'eau et de solvant organique, sans risque de prise en masse de l'ensemble et en permettant d'obtenir des produits liquides et translucides, d'une bonne stabilité. Comparés aux émulsions ou dispersions des épaississants réalisés selon les procédés antérieurs, les produits résultant du procédé de l'invention se distinguent par les avantages suivants - un aspect liquide et translucide facilitant leur mise en oeuvre en permettant par exemple l'emploi de pompes ou d'appareils de distribution automatique du produit - une plus grande stabilité des produits au stockage - une concentration en produit épaississant, polymère ou copolymère, ou un pouvoir épaississant comparativement plus élevé que celui des produits actuels, caractéristiques importantes se traduisant par des avantages économiques et/ou écologiques intéressants résultant par exemple d'une diminution possible du nombre des emballages, de la réduction des frais de stockage, de transport, de lavage ou recyclage des emballages, voire encore de moindres pertes résiduelles dans les emballages en raison de la fluidité des produits ; et - la possibilité de formuler des épaississants constitués d'un mélange de différents polymères et/ou copolymères, cette possibilité permettant d'améliorer un certain nombre de caractéristiques, telles que . le pouvoir épaississant, l'influence du produit sur un support, par exemple moindre modification de la souplesse d'une fibre, une moindre sensibilité aux électrolytes, et . une meilleure résistance aux effets mécaniques. La présente invention concerne donc un procédé de préparation d'une composition épaississante à base de polymères synthétiques doués de propriétés épaississantes caractérisé en ce qu'il consiste à disperser une poudre d'un premier polymère doué de propriétés épaississantes dans une émulsion, préparée par polymérisation en phase inverse, d'un deuxième polymère doué de propriétés épaississantes, puis à régler le pH de la dispersion résultante dans la gamme de 6 à 8. La présente invention concerne aussi une composition épaississante, liquide, translucide et stable, à base de polymères synthétiques, caractérisée en ce qu'elle est constituée de particules d'un premier polymère doué de propriétés épaississantes dispersées dans une émulsion d'un deuxième polymère doué de propriétés épaississantes, ladite émulsion ayant été préparée par polymérisation en phase inverse, et ledit premier polymère étant sous la forme de son sel d'ammonium, de sodium ou de potassium. Par "polymère" on entend aussi bien un homopolymère qu'un copolymère Le premier et le deuxième polymères peuvent être identiques ou différents. Le premier polymère peut être constitué d'un des polymères connus couramment utilisés pour épaissir des solutions aqueuses. A titre indicatif et non limitatif, on peut citer, par exemple, de façon non limitative, un polymère d'acide acrylique ou un copolymère éthylèneanhydride maléique. Par l'expression "poudre d'un premier polymère", on entend aussi bien une poudre sèche qu'une poudre humide, c'est-à-dire un mélange de particules dudit premier polymère et d'un milieu organique liquide non solvant dudit premier polymère, y compris une dispersion desdites particules dans ledit milieu organique liquide non solvant. Lorsqu ' on utilise une poudre humide, il peut y avoir lieu de procéder à une opération de distillation après dispersion de la poudre, pour éliminer ledit milieu organique non solvant, notamment lorsque ce dernier présente des risques d'inflammabilité ou de toxicité. L'émulsion préparée par polymérisation en phase inverse, comprend un deuxième polymère doué de propriétés épaississantes et dérivant d'au moins un monomère éthyléniquement insaturé soluble dans l'eau, tel que par exemple un polyacrylamide, un copolymère acrylamide/acrylonitrile ou acrylamide/acrylate, un polyacrylate, et un polymère ou copolymère de 1 ' acide acrylique. La dispersion de la poudre du premier polymère dans 1 'émulsion du deuxième polymère, obtenue par polymérisation en phase inverse, peut être effectuée en introduisant progressivement la poudre du premier polymère dans l'émulsion maintenue sous vive agitation et à la température ambiante (20-25 C) afin de disperser la poudre et obtenir rapidement un mélange homogène. Une fois cette dispersion réalisée, on règle le pH de la dispersion à une valeur de 6 à 8 au moyen d'une base, telle que l'hydroxyde d'ammonium, de sodium ou de potassium. Cette addition de base a pour effet de neutraliser l'acidité du ou des polymère(s) acide(s) présents avec formation d'un sel, tel que le sel d'ammonium, de sodium ou de potassium, du premier polymère et, le cas échéant, du deuxième polymère. On préfère tout particulièrement utiliser l'hydroxyde d'ammonium (ammoniaque) comme base, car c'est cette dernière qui permet d'obtenir une composition ayant les meilleures propriétés épaississantes. La quantité du premier polymère pouvant être introduite dans l'émulsion du deuxième polymère servant de dispersant variera en fonction des caractéristiques désirées pour la composition finale. A titre indicatif, cette quantité sera habituellement comprise entre 1 et 150% en poids, de préférence de 30 à 80% en poids, de premier polymère par rapport à la quantité d'émulsion du deuxième polymère mise en oeuvre. En plus des avantages précédemment cités, la présente invention offre, en outre, l'avantage, par le choix des polymères utilisés, de permettre d'ajuster le pouvoir épaississant de la composition épaississante finalement obtenue. Les exemples non limitatifs ci-après sont donnés afin d'illustrer de façon plus concrète la présente invention EXEMPLE 1 On prépare une émulsion de copolymère d'acrylamide (15% en poids) et d'acide acrylique (85t en poids) par polymérisation en phase inverse. A la fin de l'opération on obtient une émulsion contenant 50% en poids dudit copolymère. Dans 500 g de l'émulsion obtenue, maintenue sous agitation, on introduit 200 g d'une poudre d'acide polyacrylique de haut poids moléculaire. On obtient très rapidement une dispersion de la poudre dans l'émulsion. On introduit ensuite rapidement 300 g d'une solution d'ammoniaque à 30% afin de former le sel d'ammonium de l'acide polyacrylique. On obtient un liquide de couleur jaune, translucide et d'excellente stabilité, contenant au total 45% de matière sèche ou 40% d'acide polyacrylique par rapport à la quantité d'émulsion introduite, et présentant un pH compris dans la gamme de 6 à 8. Comparativement, l'introduction d'une même quantité d'acide polyacrylique dans un mélange eau/solvant organique additionné d'émulsionnants, ou dans une huile minérale additionnée d'émulsionnants, s'avère longue et difficile. On observe, en outre, ensuite, après l'addition d'ammoniaque, un risque très important de prise en masse. On aboutit finalement, dans le meilleur des cas, à un produit pâteux, grossièrement dispersé et rapidement instable. On prépare trois compositions épaississantes diluées, en dispersant dans l'eau, 20 g/l de chacun des trois produits ci-dessous. Les viscosités des compositions diluées sont les suivantes - émulsion de copolymère d'acrylamide et d'acrylate de sodium contenant 50% en poids du copolymère = 20 000 mPa, - dispersion d'acide polyacrylique dans un mélange eau/solvant organique contenant 20% en poids de polymère = 18 000 mPa, - dispersion selon l'invention contenant 45% en poids de polymères totaux = 32 000 mPa. On observe que l'épaississant selon l'invention permet d'obtenir une viscosité nettement plus élevée bien que sa teneur en polymères soit inférieure à celle de l'émulsion de copolymère acrylamide-acrylate de sodium. EXEMPLE 2 On introduit dans 200 g de l'émulsion de l'exemple 1 maintenue sous agitation, 200 g d'une huile minérale dont le point d'ébullition est supérieur à 2000C puis 300 g de la poudre d'acide polyacrylique de l'exemple 1. On obtient très rapidement une très fine dispersion de la poudre. On introduit ensuite 200 g d'une solution d'ammoniaque à 30%. On obtient un liquide de couleur jaune, translucide, d'un pH de 6 à 8, et parfaitement stable au stockage dont la teneur en polymères est de 40% en poids et dont la quantité d'acide polyacrylique est de 150% par rapport au poids de l'émulsion. Comme dans l'exemple 1, la détermination des viscosités réalisée sur les différents produits permet d'observer un pouvoir épaississant très nettement plus élevé avec la composition selon l'invention. Les résultats enregistrés sont en effet - émulsion de copolymère acrylamide-acrylate de sodium contenant 50% en poids du copolymère : 20 000 mPa, - émulsion selon l'invention contenant 40% en poids de polymères totaux : 36 000 mPa. EXEMPLE 3 Dans 500 g de l'émulsion utilisée dans l'exemple 1 on introduit, sous agitation, 200 g d'une poudre de copolymère éthylène/anhydride maléique. On obtient très rapidement une fine dispersion de la poudre. On introduit ensuite, afin de produire le sel d'ammonium, 300 g d'ammoniaque à 30%. On obtient un liquide de couleur jaune, translucide, d'un pH de 6 à 8, de bonne stabilité au stockage et possédant un excellent pouvoir épaississant. EXEMPLE 4 On prépare par polymérisation une dispersion de 20% en poids d'acide polyacrylique de haut poids moléculaire dans du benzène. On introduit dans 100 g de cette dispersion maintenue sous agitation, 500 g de l'émulsion de l'exemple 1 puis 300 g d'une solution d'ammoniaque à 30%. On distille ensuite, en opérant sous vide, la quantité totale de benzène présent dans le mélange. Après distillation, on obtient un liquide doué de bonnes propriétés épaississantes, relativement visqueux, d'un pH de 6 à 8, de couleur jaune et translucide, possédant une excellente stabilité au stockage. REVENDICATIONS 1. Un procédé de préparation d'une composition épaississante à base de polymères synthétiques doués de propriétés épaississantes caractérisé en ce qu ' il consiste à disperser une poudre d'un premier polymère doué de propriétés épaississantes dans une émulsion, préparée par polymérisation en phase inverse, d ' un deuxième polymère doué de propriétés épaississantes, puis à régler le pH de la dispersion résultante dans la gamme de 6 à 8. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier polymère est choisi parmi un polymère d'acide acrylique et un copolymère éthylène-anhydride maléique. 3. Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième polymère est choisi parmi un polyacrylate, un copolymère acrylamide/acrylonitrile, un copolymère acrylamide/acrylate, un polyacrylate, et un polymère ou copolymère de l'acide acrylique. 4. Un procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le réglage du pH dans la gamme de 6 à 8 est réalisé à l'aide d'hydroxyde d'ammonium. 5. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier polymère est sous la forme d'une poudre sèche ou humide. 6. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on disperse de 1 à 150% en poids de premier polymère par rapport à la quantité d'émulsion du deuxième polymère. 7. Un procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la quantité de premier polymère dispersée est de 30 à 80% en poids. 8. Une composition épaississante, liquide, translucide et stable, à base de polymères synthétiques, caractérisée en ce qu'elle est constituée de particules d'un premier polymère doué de propriétés épaississantes dispersées dans une émulsion d'un deuxième polymère doué de propriétés épaississantes, ladite émulsion ayant été préparée par polymérisation en phase inverse, et ledit premier polymère étant sous la forme de son sel d'ammonium, de sodium ou de potassium. 9. Une composition selon la revendication 8, caractérisée en ce que le premier polymère est choisi parmi un polymère d'acide acrylique et un copolymère éthylène-anhydride maléique. 10. Une composition selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que le deuxième polymère est choisi parmi un polyacrylate, un copolymère acrylamide/acrylonitri le, un copolymère acrylamide/acrylate, un polyacrylate, et un polymère ou copolymère de l'acide acrylique. 11. Une composition selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisée en ce que le premier polymère est sous forme de son sel d'ammonium.