Patent PL-155700-B1 (PL)
IPC: C08F220/56
Filed: 1988-09-30
Abstract: Przedmiotem w ynalazku je a t sposób w ytw arzania środka ek sp an d u jąceg o o w y so k iej
c h ło n n o śc i wody i polepszonych w ła sn o śc ia o h użytkow ych.
Znany j e s t z o p isu patentow ego PRL nr 144 256 sposób w ytw arzania środka e k sp a n d u ją ­
ceg o , zgodnie z którym uzyskuje s i ę p o lim e ry w ykazujące zd o ln o ść znacznego z w ięk szan ia
o b ję to ś o i pod wpływem wody i wodnych roztw orów . P olim ery te o trzy m u je s i ę p rz y u ży ciu
akry lo am id u , w o b ecn o ści w odorotlenku sodowego o ra z N ,N *-m etylenodw uakryloam idu jak o
śro d k a s ie c iu ją c e g o , s to s u ją c do in ic jo w a n ia p o lim e ry z a c ji n a d s ia rc z a n amonu i t r ó j -
e ta n o lo a m in ę . P rodukt p o lim e ry z a c ji wygrzewa s i ę w podw yższonej te m p e ra tu rz e , po czym
su sz y i m ie le . Uzyskane polim ery wykazywały zdolność p ę c z n ie n ia 100-120 g H^O/g.
Isto tn y m mankamentem tego sposobu j e s t w y d z ie la n ie s i ę ju ż p o d czas p o lim e r y z a c ji, a
ta k ż e w o p e ra c ja c h w ygrzew ania, s u s z e n ia i m ie le n ia dużych i l o ś c i NH^, pochodzącego
z h y d ro liz y akryloam idu w o b ecn o ści w o d orotlenku sodowego. O granioza to m o żliw o ści
sto so w an ia p r e p a r a tu w p o s ta c i ż e lu i stw a rz a dużą u c ią ż liw o ś ć p rz y d a ls z e j p rz e ró b c e
de suchego p ro s z k u . Próby w iązan ia w y d z ie la ją ce g o s i ę NH^ p rzy pomocy różnych związków
ła tw o z nim re a g u ją c y c h /n p . kwasów n ie o rg a n ic z n y c h , o rg a n ic z n y c h , bezwodników i t p . /
daw ały p olim ery wprawdzie nie z a w ie ra ją c e w olnego am oniaku, a le o znacznie o b n iż o n e j
z d o ln o ś c i w c h ła n ia n ia wody, co obniża w a rto ść użytkow ą p r e p a r a tu . Drugą niedogodność
sta n o w i k o n ieczn o ść wygrzewania ż e lu po p o lim e r y z a c ji, podczas k t ó r e j zachodzą do końca
p ro cesy h y d ro liz y i sie c io w a n ia , będące w arunkiem w y so k iej z d o ln o ś c i p ę c z n ie n ia
p r e p a r a tu . W z a sa d z ie do wygrzewania ż e lu w y sta rc z y tem p eratu ra o s ią g n ię ta na sk u te k
w y d z ie la n ia s i ę c ie p ła p o lim e ry z a c ji /d o c h o d z i ona do 5O-6O°C/ wymaga to jed n ak - do
k ilk u n a sto g o d z in n e g o sezonow ania ż e lu , co w ydłuża znaoznie p ro c e s p ro d u k c ji. Wygrzewan
ie w wyższych tem p eratu rao h i krótszym c z a s ie w iąże s i ę z tr u d n o ś c ią doprow adzenia
c ie p ła do z w a rte j masy ż e lu .
Z o p isu patentow ego PRL n r 115 019 znany j e s t sposób otrzym yw ania kopolim eru a k ry ­
loam idu z akrylanem sodu, w którym p ro c e s k o p o lim e ry z a c ji p ro w ad zi s i ę w ro ztw o rze wodnym w o becności ak ry lan u magnezu i układu in ic ja to ró w zło żo n eg o z n a d sia rc z a n u amonu
i m onomaleinianu g lic e ry n y , zo b o ję tn io n e g o tró je ta n o lo a m in ą . O trzym uje s i ę w te n sposób
lin io w y kopolim er akryloam idu z akrylanem sodu, m ający w ła s n o ś c i zw ięk szan ia efek ty w ­
n o ś c i o czy szczan ia p łu c z k i w ie r tn ic z e j z n ie u ż y te c z n e j fa z y s t a ł e j i d z ia ła ją c y jak o
selektyw ny f lo k u la n t w p łu czk ach w ie rtn ic z y c h ,
Z opisu patentow ego PRL n r 138 650 znany j e s t sposób w ytw arzania m ałocząsteczkow ych
polim erów i kopolimerów akryloam idu p rzez p o lim e ry z a c ję ak ry lo am id u w ro ztw o rze wodnym
w obecności kwasu akrylow ego, in ic ja to ró w nadtlenkow ych o raz m a le in ia n u g lik o lu mono-,
dwu- lub tró je ty le n o w e g o lub ic h m ie sz a n in y . M aleiniany g lik o lu mono-, dwu- lub t r ó j -
etylenow ego s p e łn ia ją tu r o l ę r e g u la to r a w zrostu łań cu ch a, u n ie m o ż liw ia ją c n ie k o n tro lo ­
wany w zrost masy cząsteczk o w ej p o lim e ru . W p ro c e s ie otrzym uje s i ę p o lim ery m a ło c z ą ste -
czkowe, przy d atn e sz c z e g ó ln ie ja k o d y sp e rg a to ry wodnych z a w ie sin c i a ł s ta ły c h o raz
s ta b i l i z a t o r y e m u ls ji.
Celem wynalazku było opracow anie sposobu w ytw arzania środka eksp an d u jąceg o o d u żej
z d o ln o śc i w ch łan ian ia wody.
I s to ta wynalazku polega na tym, że wodny ro ztw ó r środka uzyskanego na drodze p o lim er
y z a c ji 5-40¾ wodnych roztw orów akryloam idu w o b ecn o ści 2-7¾ wagowych w odorotlenku so ­
dowego i 0,02-0,2% wagowych iJ,N ’-m etylenodw uakryloam idu, pod wpływem in ic ja to ró w re d u k -
sowych w p o s ta c i 0,125-0,5% wagowych n a d sia rc z an u amonu i 0 ,1 2 5 -0 ,5 % wagowych t r ó j e t a -
noloam iny, ogrzewa s i ę przed procesem przez 2-4 godziny, w te m p e ra tu rz e 2O-5O°C, nas
tę p n ie wprowadza s i ę 0,5-5% wagowych m onoestru kwasu dw ukarboksylow ego z alkoholem
wielowodorotlenowym i e w e n tu aln ie 0-1,0% wagowych kwasu n ie o rg a n ic z n e g o , po czym r o z t ­
wór poddaje s i ę p o lim e ry z a c ji.
N ieoczekiw anie stw ie rd z o n o , że prowadząc p ro ces k o p o lim e ry z a c ji akryloam idu z N ,N '-
-m etylenodw uakryloam idem w o b e c n o śc i w odorotlenku sodowego w ro z tw o rz e wodnym p rzy zastosow
aniu monoestrów kwasów dw ukarboksylow ych i a lk o h o li w ielow odorotlenow ych np.
monomaleinianów g lik o lu mono-, dwu- lub tró je ty le n o w e g o , g lic e r y n y lu b e w e n tu aln ie w
m ieszan in ie ic h z niek tó ry m i kwasami n ieo rg an iczn y m i, np. HCi, H^PO^ można otrzym ać
polim ery o znacznie w yższej z d o ln o ś c i w c h łan ian ia wody, u n ik a ją o je d n o c z e śn ie p r o b le ­
mów związanych z w ydzielaniem s i ę amoniaku i K onieczn o ścią w ygrzew ania ż e lu .
P roces h y d ro liz y i wygrzewania prow adzi s i ę przed p o lim e ry z a c ją . O kazało s i ę bowiem,
że tego typu m onoestry d z ię k i sw ej budowie p r z e s tr z e n n e j, o b e c n o śo i grup h y d ro k sy lo ­
wych i m ożliw ości tw orzenia mostków wodorowych pomiędzy grupam i amidowymi a tlen em
obecnym w m onom aleinianach mogą s p e łn ia ć r o l ę m odyfikatorów u siecio w an eg o kopolim eru
akryloam idu, u ła tw ia ją c d o stę p wody do c z ą ste c z e k polim eru i p o p ra w ia ją c jego zdolność
w ch łan ian ia wody.
W sposobie według wynalazku is to tn y m czynnikiem wpływającym na zd o ln o ść p ę c z n ie n ia
środka s ą tem p eratu ra i czas trw a n ia h y d ro liz y o raz s tę ż e n ie m onoestrów kwasu dw ukarDoksylowego
z alkoholam i w ielow odorotlenow ym i. W E ssadzie p ro c e s h y d ro liz y p rz e b ie g a
ju ż w tem p eratu rze około 20°C, je d n a k podw yższenie tem p eratu ry do 50°C pozwala znacznie
s k ró c ić czas trw an ia tego p ro c e s u . Pow inien on trw ać co n ajm n iej 4 godziny w tem p eratu
rz e 20°0, a 2 godziny w te m p e ra tu rz e około 50°C. Prowadzenie p ro c e su w te m p e ra tu rze
powyżej 50°C może spowodować sam o rzu tn ą p o lim e ry z a c ję ro ztw o ru .
N ajniższe s tę ż e n ie monoestrów kwasów dwukarboksylowych z a lk o h o la m i w ielo w o d o ro tlen o ­
wymi, zapew niające otrzym anie p ro d u k tu o w ysokiej z d o ln o śc i p ę c z n ie n ia wynosi 0,5% wagowych,
a przy s tę ż e n iu powyżej 5% wagowych p rodukty nie Z w ięk szają ju ż w isto tn y m s to p ­
niu swej z d o ln o śc i p ę c z n ie n ia . Ze w zrostem s tę ż e n ia ty ch m onoestrów od 0 ,5 do 5% wagowych
produkty wykazują w zrost z d o ln o ś c i p ę c z n ie n ia , a je d n o c z e śn ie szybkość w zro stu
o b ję to ś c i zm niejsza s i ę , co p rzy n ie k tó ry c h zastosow aniach może być k o rz y s tn e . S tę ż e n ie
kwasów n ieo rg an iczn y ch stosow anych do w iązania w y d zielająceg o s i ę NH^ nie ma is to tn e g o
wpływu na w ła sn o śc i p ro d u k tu .
P r z y k ł a d I . Roztwór wodny z a w ie ra ją c y 8% wagowych ak ry lo am id u , 2,3% wagowych
w odorotlenku sodowego o raz 0,1% wagowego N ,N '-m etylenodw uakryloam idu ogrzewano w tem peraturze 50°C p rzez 2 g o d z in y . N astępnie do m ieszan in y wprowadzono 3% Wagowych
m onom aleinianu g lik o lu dw uetylencwego o raz 0,8% wagowych kwasu fosforow ego i poddawano
j ą p o lim e ry z a c ji w o becności 0,125% wagowych tró je ta n o lo a m in y i 0 ,1 25?S wagowych nadsia
rc z a n u amonu otrzym ując s p r ę ż y s ty , kruchy ż e l o z d o ln o ś c i w ch łan ian ia wody 35 g
Η^Ο/Ι g ż e lu . R ozdrobniony ż e l n ie w y d z ie la ł zapachu NH^. Po w ysuszeniu i z m ie le n iu
otrzymano p ro d u k t zw ięk szający o b ję to ś ć około 350 ra z y p rzy z e tk n ię c iu z wodą.
P r z y k ł a d I I . Roztwór wodny z a w ie ra ją c y 40% wagowych ak ry lo am in u , 1% wagowych
w odorotlenku sodowego, 0,02% wagowych N ,N '-m etylenodw uakryloam idu zm ieszano w
tem p eratu rze 20°C p rzez 4 g o d zin y , po czym wprowadzano 5,0% wagowych m onom aleinianu
g lik o lu etylenow ego i 1,0% wagowych kwasu fo sfo ro w e g o . M ieszaninę poddawano p o lim e ry ­
z a c j i w o b ecn o ści 0,5% wagowych n a d sia rc z a n u amonu i 0,5% wagowych tr ó je ta n o lo a m in y .
Otrzymany ż e l wykazywał zdolność w c h łan ian ia wody 20 g HgO/g, a po w ysuszeniu i zm ie le ­
niu 200 g HgO/g. Po ro z d ro b n ie n iu ż e l nie w y d z ie la ł zapachu HH^.
P r z y k ł a d I I I . Roztwór wodny z a w ie ra ją c y 5% wagowych akry lo am id u , 2% wagowych
w odorotlenku sodowego, 0 ,2 g wagowych Η ,Ν '-m etylenodw uakryloam idu ogrzewano w temp
e ra tu rz e 40°C p rz e z 3 godziny, po czym wprowadzano 0,5% wagowych m onom aleinianu g l i c e ­
ryny oraz 0,4% wagowych kwasu soln eg o w p r z e lic z e n iu na 100%. Roztwór poddawano p o lim er
y z a c ji w o b e c n o śc i 0,25% wagowych tró je ta n o lo a m in y i 0,25% wagowych n a d sia rc z a n u amonu
otrzym ując ż e l o z d o ln o śc i p ę c z n ie n ia 20 g HgO/g, a po w ysuszeniu 200 g HgO/g, ż e l po
ro z d ro b n ie n iu nie w y d z ie la ł zapachu NH^.
P r z y k ł a d IV. Przygotowywano m ie sz a n in ę ja k w p rz y k ła d z ie I , s to s u ją c zam iast
3% m onom aleinianu d odatek 5% wagowych m onom aleinianu g lik o lu dw uetylenow ego. Otrzymany
p o lim er o s ią g a ł swą najw yższą zd o ln o ść p ę c z n ie n ia w c z a sie p rz e s z ło 3 -k ro tn ie dłuższym
n iż te n otrzym any w p rz y k ła d z ie I .
P rzykłady porównawcze
P r z y k ł a d V. Roztwór wodny z a w ie ra ją c y 8% wagowych akry lo am id u , 2,3% wagowych
w odorotlenku sodowego, 0,1% wagowego N, N '-m etylenodw uakryloam idu poddawano p o lim e ry z a c ji
za pomocą 0,125% n a d sia rc z an u amonu i 0,125% wagowych tró je ta n o lo a m in y . P o lim er w ygrzewano
5 godzin w tem p eratu rze 6 0 °. Żel m iał zd o ln o ść w ch łan ian ia wody 15 g/HgO /g, a po
w ysuszeniu 150 g HgO/g. Żel po ro z d ro b n ie n iu w y d z ie la ł zapach am oniaku.
P r z y k ł a d V I. Roztwór wodny z a w ie ra ją c y 8% wagowych akry lo am id u , 2,3% wagowych
w odorotlenku sodowego o raz 0,1% wagowego N ,N '-m etylenodw uakryloam idu m ieszano 4
godziny w te m p e ra tu rz e 20°C, po czym wprowadzono 0,8% wagowych kwasu fosforow ego i poddawano
p o lim e ry z a c ji w o b ecn o ści 0,125% wagowych tró je ta n o lo a m in y i 0,125% wagowych
n ad siarczan u amonu. Otrzymany ż e l wykazywał zd o ln o ść w c h łan ian ia wody 8 g HgO/h, po wysu
sz e n iu 80 g HgO/g i nie w y d z ie la ł zapachu NH^.