СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ГИДРОКСИДА И ОКСИДА МЕТАЛЛА, КОТОРЫЙ САМОДИСПЕРГИРУЕТСЯ В ВОДЕ, ПОЛУЧЕННЫЕ ПОРОШОК И ВОДНАЯ ДИСПЕРСИЯ, ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
METHOD OF PRODUCING WATER SELF-DISPERSED METAL OXIDE AND HYDROXIDE POWDER, POWDER AND AQUEOUS DISPERSION THUS OBTAINED, USE THEREOF

Настоящее изобретение относится к способам внесения в водные дисперсии гидроксидов металлов, предпочтительно включая гидроксиды кальция и гидроксиды магния, которые, в частности, используют в качестве химических нейтрализующих веществ.
Заявитель обращает внимание, что в настоящей заявке термин «металл» означает химический элемент, который может образовывать металлические связи и терять электроны до образования катионов (положительных ионов), и образовывать ионные связи в случае щелочных металлов. В периодической таблице элементов диагональная линия, идущая от алюминия до висмута, отделяет металлические элементы (ниже и левее от указанной линии, включая элементы, которые составляют указанную линию) от неметаллических элементов (выше и правее линии).
Получение водных суспензий и дисперсий, содержащих гидроксид металла, основанное на оксиде данного металла, соответствует реакции гидратирования оксида металла для того, чтобы получить соответствующий гидроксид.
2
2
Гидроксид кальция (Са(ОН)), также известный как гашеная известь, и гидроксид магния (Mg(OH)), которые образуют два особенно предпочтительных гидроксида, охваченных настоящей заявкой, общепринято получают гидратированием оксида кальция (СаО), также известного как негашеная известь, и оксида магния (MgO), основываясь на следующих реакциях:
2
2
СаО+НО→Са(ОН)
2
2
MgO+HO→Mg(OH)
Гидроксид кальция и гидроксид магния могут быть использованы в качестве химических нейтрализующих веществ, что сообщает им многообразные применения, среди них обработка промышленных и хозяйственных отходов (потенциально газообразных отходов, таких как кислотные испарения), их используют в качестве химической добавки (например, как добавку, которая участвует в химической реакции, предназначенной для получения продукта: например, гидроксид кальция, который используют при производстве стеарата кальция) или в качестве почвоулучшителей в сельском хозяйстве.
Продукты, основанные на гидроксиде кальция и/или на гидроксиде магния, представлены в разных формах. Специалист в данной области группирует их как
- порошки: представляют собой сухие продукты в порошкообразной форме;
- пластические вещества, которые обладают высокой тиксотропией;
- суспензии или водные дисперсии.
Если их в итоге применяют, в частности, в качестве вещества для обработки отходов, указанные продукты, основанные на гидроксиде кальция и/или на гидроксиде магния, используют
- или непосредственным добавлением водной дисперсии, пластичного вещества или порошка, содержащего указанные вещества в жидкие отходы, предназначенные для обработки;
- или опосредованно, в результате стадии диспергирования порошка в воде, или посредством стадии разбавления шлама, в целях получения водной дисперсии, которую добавляют в отходы, предназначенные для обработки.
Таким образом, специалист в данной области долго добивался облегчения диспергирования гидроксидов кальция и/или магния в воде, или облегчения непосредственного использования порошка, пластичного вещества или дисперсии указанных гидроксидов в обрабатываемых отходах, или облегчения предшествующей стадии диспергирования порошка или пластического вещества гидроксидов кальция и/или магния, водную дисперсию которых, таким образом полученную, затем добавляют в отходы, подвергаемые воздействию. В общем, специалист в данной области пытается улучшить способность гидроксидов металлов диспергироваться в воде, затем стремиться производить водные дисперсии таких гидроксидов.
Наконец, он осведомлен о ряде документов, основанных на использовании отдельных веществ, известных как «диспергирующие агенты», которые обладают способностью улучшать дисперсионное состояние гидроксидов металлов в воде, и в частности гидроксидов кальция и/или магния. Конкретнее, если указанные вещества добавляют к водной суспензии с определенным процентом сухой массы гидроксида кальция и/или магния, они приводят к вязкости, меньшей чем у другой идентичной суспензии (с таким же уровнем содержания сухой массы гидроксида кальция и/или магния), которая не содержит указанного диспергирующего агента. Преимущество проявления такой низкой вязкости для данного содержания сухого вещества, в частности, связано со способностью достичь водных дисперсий, которые достаточно жидкие для транспортировки и, в частности, для перекачки насосом.
Таким образом, в области веществ, диспергирующих гидроксид кальция, специалисту должен быть хорошо знаком ЕР 0061353А1, который описывает использование гомополимеров (мет)акриловой кислоты для получения водных дисперсий гидроксида кальция, с применением в обработке воды.
Он также хорошо знаком с документом ЕР 313483А1, который описывает способ получения водной дисперсии гидроксида кальция диспергированием указанного гидроксида кальция в воде в присутствии растворимого в воде полимера, состоящего из, по меньшей мере, одного одноосновного карбонового этиленового мономера, чья молекулярная масса составляет от 200 грамм-моль до 1900 грамм-моль, для сочетания действия диспергирования в воде с действием уменьшения размера частиц гидроксида кальция.
Он также хорошо знаком с документом FR 2677351, который описывает водную дисперсию гидроксида кальция, в которой содержание сухого вещества гидроксида кальция больше чем 40% общей массы, чьи реологические свойства таковы, что полученная дисперсия может быть погружена (и в частности, закачана насосом) и стабильна с течением времени: указанная цель достигается за счет использования полиакрилата щелочного или щелочноземельного металла в качестве диспергирующего агента.
Он также хорошо знаком с документом FR 2687396, который описывает водную дисперсию гидроксида кальция, в которой содержание сухого вещества гидроксида кальция больше чем 60% общей массы и вязкость которого меньше чем 15 Па·с.: указанная задача достигается за счет использования полианиона в качестве диспергирующего агента, упомянутый полианион предпочтительно происходит от (мет)акриловой кислоты.
Он также знаком с документом ЕР 0594332А1, который описывает использование, в качестве вещества, диспергирующего гидроксид кальция, гомополимера акриловой кислоты и сополимера натриевых солей, для получения водных дисперсий оксида кальция и гидроксида кальция, содержащих, по меньшей мере, 20% сухой массы минеральных веществ, которые могут быть транспортированы и стабильны в течение времени. Данный документ подчеркивает эффективность анионных полимеров, состоящих, в частности, из более чем 93% масс. (мет)акриловой кислоты, в качестве диспергирующего агента для гидроксида кальция.
Он также знаком с WO 2006/050567, который описывает использование сочетания поликарбоксилатных диспергирующих агентов и углеводных диспергирующих агентов, для получения водных дисперсий гашеной извести с низкой вязкостью. Указанный документ особенно подчеркивает, что поликарбоксилатные диспергирующие агенты при одиночном использовании уже являются прекрасными диспергирующими агентами для гашеной извести. В нем также указано, что сополимеры акриловой кислоты с мономером полиоксиалкилена представляют собой очень хорошие диспергирующие агенты для гидроксида кальция.
Наконец, он также хорошо знаком с документом JP 09122471, который описывает использование сополимеров, полученных из карбоксильного мономера и полиалкиленгликоль(мет)акрилатного мономера (такого как метоксиполиэтиленгликольметакрилат), в качестве диспергирующего агента, который делает возможным получение водных дисперсий гидроксида кальция, проявляющих низкую вязкость. Данный документ иллюстрирует использование сополимера (акриловая кислота: метоксиполиэтиленгликольметакрилат с молекулярной массой 770 г/моль) для указанной цели, в массовом соотношении 25:75, и молекулярная масса которого меньше чем 20000 г/моль.
2
В области диспергирующих агентов, использованных для диспергирования гидроксида магния в воде, специалист в данной области хорошо знаком с документом JP 59049835, который описывает получение водных дисперсий Mg(OH), используя меламинформальдегидные конденсаты, содержащие сульфонил-радикал. Данный документ указывает, что 60% сухой массы гидроксида магния могут быть диспергированы в воде.
Он также хорошо знаком с документом JP 55167125, который описывает нейтрализованные полимеры (мет)акриловой кислоты, позволяющие производство водных дисперсий гидроксида магния с содержанием сухих веществ, по меньшей мере, равным 60% их массы, в то же время обладающих реологическим профилем, совместимым с транспортировкой и погрузкой указанных дисперсий.
Он также хорошо знаком с документом JP 56073623, который описывает дисперсию в воде гидроксида магния, основанную на растворимых фосфатах и сополимерах, состоящих из 5-65% молярной массы гидроксиалкил(мет)акрилатного мономера и из 40-95% молярной массы других мономеров, основанных на карбоновой кислоте. Таким образом были получены дисперсии, которые являлись стабильными в течение времени и обладали низкой вязкостью.
Однако все вышеуказанные документы основываются на производстве водных дисперсий гидроксида кальция или гидроксида магния в результате полной реакции между первичным оксидом и водой в результате описанные реакции, которые хорошо известны специалисту в данной области и которые предполагают стехиометрическое равновесие
2
2
СаО+НО→Са(ОН)
2
2
MgO+HO→Mg(OH)
В вышеуказанных документах отсутствует раскрытие или предложение возможности только частичного проведения вышеуказанных реакций в присутствии растворимого в воде винилового полимера в эмульсии или водном растворе. Также заявитель осведомлен об отсутствии документов, которые раскрывают или предлагают раскрытие или предложение возможности только частичного выполнения реакции гидратирования оксида металла в присутствии растворимого в воде винилового полимера в эмульсии или водном растворе, в целях получения соответствующего гидроксида металла.
Продолжая исследование в целях улучшения способности гидроксидов металлов диспергировать в воде, заявитель разработал новый способ получения порошка, основанного на гидроксиде металла и на оксиде металла, отличающийся
1) тем, что включает стадии
а) предоставления, по меньшей мере, одного оксида металла в форме сухого порошка,
b) обработки указанного порошка полимером в форме водного раствора и/или эмульсии, таким образом, что уровень сухой массы гидроксида металла в указанном порошке, подвергаемом обработке, составляет менее чем 99%, предпочтительно менее чем 75%, особенно предпочтительно менее чем 50% и крайне предпочтительно менее чем 10% общей массы.
2) и тем, что указанный полимер представляет собой растворимый в воде сополимер или гомополимер, содержащий, по меньшей мере, один виниловый мономер.
Тот факт, что содержание гидроксида металла в порошке не составляет 100% всей массы порошка, выявляет, что не весь начальный оксид металла превращен в соответствующий гидроксид металла.
Заявитель обращает внимание на то, что металлы, предпочтительно охваченные настоящим изобретением, представляют собой кальций, магний, медь, цинк, железо и их смеси, и наиболее предпочтительны кальций, магний и их смеси.
Таким образом, способ изобретения приводит к продукту, состоящему из гидроксида или оксида металла, который представляет собой порошок, обработанный растворимым в воде виниловым полимером в форме эмульсии или водного раствора. В соответствии с наличием оксидов и гидроксидов в указанном продукте он будет обозначен в оставшейся части заявки как «смешанный порошок».
Кроме того, преимущество обработки, используя данный полимер, состоит в том, что делает смешанный порошок, таким образом образованный, самодиспергирующимся в воде: добавлением данного смешанного порошка в воду легко создается водная дисперсия данного порошка в отсутствие добавления какого-либо диспергирующего агента. Вследствие самодиспергирующейся природы описываемого смешанного порошка он будет обозначен в оставшейся части заявки как «самодиспергирующийся смешанный порошок» для обозначения продукта, полученного способом изобретения. Заявитель обращает внимание, что посредством дополнительного диспергирующего агента необязательно получают порошок в форме дисперсии в воде, остается вопрос, добавлять ли другой диспергирующий агент после стадии b) способа изобретения.
Другое преимущество настоящего изобретения представляет собой то, что самодиспергирующийся смешанный порошок, описанный выше, может быть диспергирован в воде таким образом, что получают дисперсии, в которых содержание сухих веществ может составлять от 10% до 80% их массы, которые в то же время обладают вязкостью ниже, чем другая идентичная дисперсия, полученная в отсутствие полимера, использованного на стадии b). Специалист в данной области, следовательно, имеет возможность производить водные дисперсии гидроксидов металлов, в которых содержание сухих веществ может быть управляемым, в то же время сохраняется достаточно низкий уровень вязкости для того, чтобы указанные дисперсии оставались транспортабельными и, в частности, поддающимися перекачиванию насосом.
Дополнительно, указанная самодиспергирующаяся сущность достигается только обработкой описанным растворимым в воде виниловым полимером и сохраняется в течение времени. Это значит, что самодиспергирующийся смешанный порошок, полученный способом изобретения, может быть сохранен (то есть, в частности, легко храниться в пакетах) или транспортирован, как есть (то есть в порошкообразной форме, которая означает увеличение в содержании транспортируемого минерального вещества по сравнению с водной суспензией или взвесью, указанный порошок сохраняет свою природу самодиспергирующегося в воде: несколько дней после обработки указанным виниловым полимером, растворимым в воде, описываемый порошок легко диспергируется в воде, в отсутствие последующего добавления диспергирующего агента. Как указано выше, специалист в данной области может выбирать, добавлять ли другой диспергирующий агент позже (т.е. после стадии b) настоящего способа).
В частной ситуации гидроксида кальция и/или магния, которые используют для обработки отходов, специалисту в данной области предоставляется возможность
- обработки отходов непосредственным добавлением самодиспергирующегося смешанного порошка изобретения, который легко диспергируется в водной фазе отходов, подвергаемых обработке;
- или обработки отходов добавлением водной дисперсии гидроксида кальция и/или магния, которая получена диспергированием самодиспергирующегося смешанного порошка.
Дополнительно, и совершенно неожиданно для кальция и магния, самодиспергирующиеся смешанные порошки изобретения приводят к появлению водных дисперсий, которые проявляют нейтрализующее действие, большее чем водная дисперсия, соответствующая предшествующему уровню техники: для полной нейтрализации кислотных отходов действующая масса водной дисперсии, полученной из порошка изобретения, является меньшей, чем водной дисперсии, соответствующей предшествующему уровню техники.
Наконец, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, который касается только кальция и/или магния, указанный растворимый в воде виниловый полимер, использованный на стадии b), представляет собой растворимый в воде сополимер, содержащий, по меньшей мере, один виниловый мономер и, по меньшей мере, один неионогенный мономер, обладающий формулой (I), или смесь нескольких мономеров, имеющих формулу (I)
в которой:
- m и p представляют число звеньев оксида алкилена, меньшее или равное 150;
- n представляет число звеньев оксида этилена, меньшее или равное 150;
- q представляет целое число, по меньшей мере, равное 1 и так, что 5≤(m+n+p)q≤150, и предпочтительно так, что 15≤(m+n+p)q≤120,
1
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
2
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
- R представляет радикал, включая ненасыщенный, способный к полимеризации, предпочтительно относящийся к группе виниловых, также как и к группе акриловых, метакриловых и малеиновых сложных эфиров так же, как и к группе ненасыщенных уретанов, таких как акрилуретан, метакрилуретан, α-α'диметилизопропенилбензилуретан, аллилуретан, также как группе аллиловых или виниловых эфиров, замещенных или нет, или группе этиленовых ненасыщенных амидов или имидов, или группе, состоящей из акриламида и метакриламида.
R' представляет водород или углеводородный радикал, имеющий от 1 до 40 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода, и особенно предпочтительно от 1 до 4 атомов углерода, R' особенно предпочтительно является метильным радикалом.
Совершенно неожиданно, при использовании сополимеров в течение стадии b) способа изобретения самодиспергирующийся смешанный порошок, полученный таким образом, не имел задержки гидратации по сравнению с таким же порошком, полученным с использованием полимеров, которые не соответствовали предпочтительному варианту изобретения во время стадии b). Указанная задержка гидратации представляет собой явление, которое хорошо известно специалисту в данной области техники и отражает кинетику реакции гидратации между оксидом кальция и/или магния и водой. Данная реакция является экзотермической: время, за которое температура реакционной среды достигает максимума, соответствует задержке гидратации гидроксида, о котором идет речь. Чем меньше указанная задержка, тем быстрее происходит реакция и более быстро гидроксиды кальция и/или магния становятся диспергированными в воде.
Повышая описываемую скорость гидратации в связи с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, ускоряется внесение порошка в водную дисперсию.
Следовательно, результат представляет собой порошок, который является
- смешанным (основан на гидроксиде кальция и/или магния и их оксидах),
- самодиспергирующимся в воде (необязательно позже добавлять диспергирующий агент для внесения порошка в водную дисперсию),
- и чьи скорости гидратации возрастают, т.е. и обеспечивают особенно улучшенное качество самодиспергирования в воде: скорость гидратации порошка возрастает по сравнению с таким же порошком с полимером, который не относится к предпочтительному варианту осуществления изобретения.
Одной из заслуг заявителя является то, что становится возможным осуществление способа получения порошка, который отличается от всех способов предшествующей техники, основанного на непосредственном получении водных дисперсий, при котором выполняется стадия получения продукта, представляющего собой порошок, который
- смешивают, изготавливают из оксидов и гидроксидов металла,
- подвергают обработке, используя растворимый в воде виниловый полимер в форме водного раствора и/или эмульсии, который делает его самодиспергирующимся в воде,
- нейтрализующая эффективность которого улучшается при диспергировании порошка в воде по сравнению с нейтрализующей силой водных дисперсий предшествующего уровня техники, для случаев кальция и магния.
Другая заслуга состоит в исследовании, которое заявитель выполнил с целью определения отдельного семейства растворимых в воде виниловых сополимеров, содержащих, по меньшей мере, другой неионный мономер, имеющий формулу (I) и который, используемый на стадии b) способа, делает возможным увеличение скорости гидратации гидроксида кальция и/или магния: в результате самодиспергирующийся порошок, который представляет собой задачу изобретения, диспергируется в водной дисперсии более быстро.
Следовательно, первая задача настоящего изобретения представляет собой способ получения порошка, содержащего по меньшей мере гидроксид или оксид металла, отличающийся тем, что
1) включает стадии
а) предоставления, по меньшей мере, одного оксида металла в форме сухого порошка,
b) обработки указанного порошка полимером в форме водного раствора и/или эмульсии, таким образом, что уровень сухой массы гидроксида металла в указанном порошке, подвергаемом обработке, составляет менее чем 99%, предпочтительно менее чем 75%, особенно предпочтительно менее чем 50% и крайне предпочтительно менее чем 10% общей массы,
2) и тем, что указанный полимер представляет собой растворимый в воде сополимер или гомополимер, содержащий, по меньшей мере, один виниловый мономер.
Заявитель обращает внимание, что из предшествующей части должно быть ясно, что представлен, по меньшей мере, один оксид и один гидроксид одного и того же металла.
Указанные порошки дополнительно характеризуются тем, что оксид металла предпочтительно выбран из оксида кальция, магния, меди, цинка и железа и их смесей, и особенно предпочтительно из кальция, магния и их смесей.
Указанные порошки дополнительно характеризуются тем, что растворимый в воде виниловый полимер, использованный на стадии b), представляет собой растворимый в воде полимер, содержащий, по меньшей мере, один виниловый мономер, выбранный из (мет)акриловой кислоты или из (мет)акриловых сложных эфиров, предпочтительно включая акрилаты и метакрилаты, имеющие от 1 до 20 атомов углерода в сложноэфирном радикале, особенно предпочтительно включая метил, этил, изопропил, н-пропил, изобутил, н-бутил, трет-бутил и 2-этилгексилакрилаты, метил- и этилметакрилаты, гидроксилированные метакрилаты, такие как гидроксиэтил- и гидроксипропилметакрилаты, или из (мет)акриламидов, или из ароматических виниловых мономеров, предпочтительно включая стирол, α-метилстирол, или из (мет)акриловых сложных эфиров катионных мономеров, предпочтительно включая сульфат или хлорид[2-(метакрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[2-(акрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[3-(акриламидо)пропил]триметиламмония, сульфат или хлорид диметилдиаллиламмония, сульфат или хлорид[3-(метакриламидо)пропил]триметиламмония, или из смесей перечисленных мономеров, и предпочтительно виниловый мономер представляет собой акриловую кислоту или метакриловую кислоту или смеси указанных мономеров.
В одном предпочтительном варианте осуществления способ изобретения характеризуется тем, что оксид металла представляет собой оксид кальция и/или магния, и тем, что растворимый в воде виниловый полимер, использованный на стадии b), представляет собой растворимый в воде виниловый полимер, состоящий из, по меньшей мере, одного винилового мономера, выбранного из (мет)акриловой кислоты или из (мет)акриловых сложных эфиров, предпочтительно включая акрилаты и метакрилаты, имеющие от 1 до 20 атомов углерода в сложноэфирном радикале, особенно предпочтительно включая метил, этил, изопропил, н-пропил, изобутил, н-бутил, трет-бутил и 2-этилгексилакрилаты, метил- и этилметакрилаты, гидроксилированные метакрилаты, такие как гидроксиэтил и гидроксипропилметакрилаты, или из (мет)акриламидов, или из ароматических виниловых мономеров, предпочтительно включая стирол, α-метилстирол, или из (мет)акриловых сложных эфиров катионных мономеров, предпочтительно включая сульфат или хлорид[2-(метакрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[2-(акрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[3-(акриламидо)пропил]триметиламмония, сульфат или хлорид диметилдиаллиламмония, сульфат или хлорид[3-(метакриламидо)пропил]триметиламмония, или из смесей перечисленных мономеров, и предпочтительно, виниловый мономер представляет собой акриловую кислоту или метакриловую кислоту или смеси указанных мономеров,
- и, по меньшей мере, один неионный мономер, имеющий формулу (I), или смеси разнообразных мономеров, имеющих формулу (I)
в которой
- m и p представляют число звеньев оксида алкилена меньше или равное 150;
- n представляет число звеньев оксида этилена меньше или равное 150;
- q представляет целое число, по меньшей мере, равное 1 и так, что 5≤(m+n+p)q≤150, и предпочтительно так, что 15≤(m+n+p)q≤120,
1
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
2
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
- R представляет радикал, включая ненасыщенный, способный к полимеризации, предпочтительно относящийся к группе виниловых, также как и к группе акриловых, метакриловых и малеиновых сложных эфиров, так же как и группе ненасыщенных уретанов, таких как акрилуретан, метакрилуретан, α-α'диметилизопропенилбензилуретан, аллилуретан, также как группе аллиловых или виниловых эфиров, замещенных или нет, или группе этиленовых ненасыщенных амидов или имидов, или группе, состоящей из акриламида и метакриламида.
R' представляет водород или углеводородный радикал, имеющий от 1 до 40 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода, и особенно предпочтительно от 1 до 4 атомов углерода, R' особенно предпочтительно является метильным радикалом.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способ изобретения дополнительно характеризуется тем, что указанный растворимый в воде виниловый сополимер, использованный на стадии b), состоит из, выражен как массовый процент каждого из компонентов (с суммой массовых процентов всех компонентов, равной 100%):
от 1% до 20%, предпочтительно от 2% до 15%, и особенно предпочтительно от 3% до 12%, по меньшей мере, одного винилового мономера, выбранного из (мет)акриловой кислоты или из (мет)акриловых сложных эфиров, предпочтительно включая акрилаты и метакрилаты, имеющие от 1 до 20 атомов углерода в сложноэфирном радикале, особенно предпочтительно включая метил, этил, изопропил, н-пропил, изобутил, н-бутил, трет-бутил и 2-этилгексилакрилаты, метил- и этилметакрилаты, гидроксилированные метакрилаты, такие как гидроксиэтил- и гидроксипропилметакрилаты, или из (мет)акриламидов, или из ароматических виниловых мономеров, предпочтительно включая стирол, α-метилстирол, или из (мет)акриловых сложных эфиров катионных мономеров, предпочтительно включая сульфат или хлорид[2-(метакрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[2-(акрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[3-(акриламидо)пропил]триметиламмония, сульфат или хлорид диметилдиаллиламмония, сульфат или хлорид[3-(метакриламидо)пропил]триметиламмония, или из смесей перечисленных мономеров, и предпочтительно, виниловый мономер представляет собой акриловую кислоту или метакриловую кислоту или смеси указанных мономеров,
- от 80% до 99%, предпочтительно от 85% до 90%, и особенно предпочтительно от 80% до 97% по меньшей мере, одного неионного мономера, имеющего формулу (I), или смеси разнообразных мономеров, имеющих формулу (I)
в которой
- m и p представляют число звеньев оксида алкилена меньше или равное 150;
- n представляет число звеньев оксида этилена меньше или равное 150;
- q представляет целое число, по меньшей мере, равное 1 и так, что 5≤(m+n+p)q≤150, и предпочтительно так, что 15≤(m+n+p)q≤120,
1
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
2
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
- R представляет радикал, включая ненасыщенный, способный к полимеризации, предпочтительно относящегося к группе виниловых, так же, как и к группе акриловых, метакриловых и малеиновых сложных эфиров, так же, как и к группе ненасыщенных уретанов, таких как акрилуретан, метакрилуретан, α-α'-диметилизопропенилбензилуретан, аллилуретан, также как группе аллиловых или виниловых эфиров, замещенных или нет, или группе этиленовых ненасыщенных амидов или имидов, или группе, состоящей из акриламида и метакриламида.
R' представляет водород или углеводородный радикал, имеющий от 1 до 40 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода, и особенно предпочтительно от 1 до 4 атомов углерода, R' особенно предпочтительно является метильным радикалом.
Вообще говоря, способ изобретения дополнительно характеризуется тем, что виниловый полимер, растворимый в воде, использованный на стадии b), является полностью или частично нейтрализованным, по меньшей мере, одним нейтрализующим агентом, выбранным из гидроксидов и/или оксидов кальция, магния, бария или лития, или из гидроксидов натрия, калия или аммония, или из первичных, вторичных или третичных аминов, и их смесей.
Вообще говоря, способ изобретения дополнительно характеризуется тем, что виниловый полимер, растворимый в воде, использованный на стадии b), получают способом радикальной полимеризации в растворе, в прямой или обратной эмульсии, в суспензии или осаждением в растворителях, в присутствии каталитических систем и агентов переноса, или способами регулируемой радикальной полимеризации, и предпочтительно, нитроксидопосредованной полимеризацией (NMP) или кобалоксимопосредованной полимеризацией, радикальной полимеризацией с переносом атома (ATRP), опосредованной производными серы радикальной полимеризацией, указанные производные выбраны из карбаматов, дитиоэфиров или тритиокарбонатов (RAFT) или ксантанов.
Вообще говоря, способ по изобретению дополнительно характеризуется тем, что виниловый полимер, растворимый в воде, использованный на стадии b), может потенциально, до или после полной или частичной реакции нейтрализации, подвергаться обработке и выделению в многокомпонентных фазах, используя статические или динамические процессы, которые хорошо известны специалисту в данной области, одним или более полярными растворителями, предпочтительно принадлежащими к группе, состоящей из воды, метанола, этанола, пропанола, изопротеренола, бутанолов, ацетона, тетрагидрофурана или их смесей. В таком случае одна из фаз соответствует полимеру, использованному в соответствии с изобретением.
Вообще говоря, способ изобретения дополнительно отличается использованием загустителя во время и/или после стадии b) описываемого способа.
Дополнительная задача изобретения заключается в порошках, содержащих, по меньшей мере, один гидроксид и оксид металла, характеризующихся
1) тем, что уровень сухой массы гидроксида металла составляет менее 99%, предпочтительно менее чем 75%, особенно предпочтительно менее чем 50% и крайне предпочтительно менее чем 10% общей массы,
2) и тем, что они содержат полимер, который представляет собой гомополимер или растворимый в воде сополимер, содержащий, по меньшей мере, один виниловый мономер.
Заявитель обращает внимание на то, что из предшествующей части должно быть ясно, что представлен, по меньшей мере, один оксид и один гидроксид одного и того же металла.
Описываемые порошки дополнительно характеризуются тем, что оксид металла предпочтительно выбран из оксида кальция, магния, меди, цинка и железа и их смесей, и особенно предпочтительно из кальция, магния и их смесей.
Описываемые порошки дополнительно характеризуются тем, что растворимый в воде виниловый полимер, использованный на стадии b), представляет собой растворимый в воде полимер, содержащий, по меньшей мере, один виниловый мономер, выбранный из (мет)акриловой кислоты или из (мет)акриловых сложных эфиров, предпочтительно включая акрилаты и метакрилаты, имеющие от 1 до 20 атомов углерода в сложноэфирном радикале, особенно предпочтительно включая метил, этил, изопропил, н-пропил, изобутил, н-бутил, трет-бутил и 2-этилгексилакрилаты, метил- и этилметакрилаты, гидроксилированные метакрилаты, такие как гидроксиэтил- и гидроксипропилметакрилаты, или из (мет)акриламидов, или из ароматических виниловых мономеров, предпочтительно включая стирол, α-метилстирол, или из (мет)акриловых сложных эфиров катионных мономеров, предпочтительно включая сульфат или хлорид[2-(метакрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[2-(акрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[3-(акриламидо)пропил]триметиламмония, сульфат или хлорид диметилдиаллиламмония, сульфат или хлорид[3-(метакриламидо)пропил]триметиламмония, или из смесей перечисленных мономеров, и предпочтительно, виниловый мономер представляет собой акриловую кислоту или метакриловую кислоту или смеси указанных мономеров.
В одном предпочтительном варианте осуществления порошки изобретения характеризуется тем, что оксид металла представляет собой оксид кальция и/или магния, и тем, что растворимый в воде виниловый полимер представляет собой растворимый в воде виниловый полимер, состоящий из, по меньшей мере, одного винилового мономера, выбранного из (мет)акриловой кислоты или из (мет)акриловых сложных эфиров, предпочтительно включая акрилаты и метакрилаты, имеющие от 1 до 20 атомов углерода в сложноэфирном радикале, особенно предпочтительно включая метил, этил, изопропил, н-пропил, изобутил, н-бутил, трет-бутил и 2-этилгексилакрилаты, метил- и этилметакрилаты, гидроксилированные метакрилаты, такие как гидроксиэтил- и гидроксипропилметакрилаты, или из (мет)акриламидов, или из ароматических виниловых мономеров, предпочтительно включая стирол, α-метилстирол, или из (мет)акриловых сложных эфиров катионных мономеров, предпочтительно включая сульфат или хлорид[2-(метакрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[2-(акрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[3-(акриламидо)пропил]триметиламмония, сульфат или хлорид диметилдиаллиламмония, сульфат или хлорид[3-(метакриламидо)пропил]триметиламмония, или из смесей перечисленных мономеров, и предпочтительно, виниловый мономер представляет собой акриловую кислоту или метакриловую кислоту или смеси указанных мономеров,
- и, по меньшей мере, один неионный мономер, имеющий формулу (I), или смеси разнообразных мономеров, имеющих формулу (I)
в которой
- m и p представляют число звеньев оксида алкилена меньше или равное 150;
- n представляет число звеньев оксида этилена меньше или равное 150;
- q представляет целое число, по меньшей мере, равное 1 и так, что 5≤(m+n+p)q≤150, и предпочтительно так, что 15≤(m+n+p)q≤120,
1
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
2
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
- R представляет радикал, включая ненасыщенный, способный к полимеризации, предпочтительно относящийся к группе виниловых, также как и к группе акриловых, метакриловых и малеиновых сложных эфиров, так же как и группе ненасыщенных уретанов, таких как акрилуретан, метакрилуретан, α-α'диметилизопропенилбензилуретан, аллилуретан, также как группе аллиловых или виниловых эфиров, замещенных или нет, или группе этиленовых ненасыщенных амидов или имидов, или группе, состоящей из акриламида и метакриламида.
R' представляет водород или углеводородный радикал, имеющий от 1 до 40 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода, и особенно предпочтительно от 1 до 4 атомов углерода, R' особенно предпочтительно является метильным радикалом.
В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения способ изобретения дополнительно характеризуется тем, что указанный растворимый в воде виниловый сополимер состоит из компонентов, выраженных как массовый процент каждого из компонентов (в сумме массовые проценты всех компонентов равны 100%):
- от 1% до 20%, предпочтительно от 2% до 15%, и особенно предпочтительно от 3% до 12%, по меньшей мере, одного винилового мономера, выбранного из (мет)акриловой кислоты или из (мет)акриловых сложных эфиров, предпочтительно включая акрилаты и метакрилаты, имеющие от 1 до 20 атомов углерода в сложноэфирном радикале, особенно предпочтительно включая метил, этил, изопропил, н-пропил, изобутил, н-бутил, трет-бутил и 2-этилгексилакрилаты, метил- и этилметакрилаты, гидроксилированные метакрилаты, такие как гидроксиэтил- и гидроксипропилметакрилаты, или из (мет)акриламидов, или из ароматических виниловых мономеров, предпочтительно включая стирол, α-метилстирол, или из (мет)акриловых сложных эфиров катионных мономеров, предпочтительно включая сульфат или хлорид[2-(метакрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[2-(акрилоилокси)этил]триметиламмония, сульфат или хлорид[3-(акриламидо)пропил]триметиламмония, сульфат или хлорид диметилдиаллиламмония, сульфат или хлорид[3-(метакриламидо)пропил]триметиламмония, или из смесей перечисленных мономеров, и предпочтительно, виниловый мономер представляет собой акриловую кислоту или метакриловую кислоту или смеси указанных мономеров,
- от 80% до 99%, предпочтительно от 85% до 90% и особенно предпочтительно от 80% до 97%, по меньшей мере, одного неионного мономера, имеющего формулу (I), или смесью разнообразных мономеров, имеющих формулу (I)
в которой
- m и p представляют число звеньев оксида алкилена меньше или равное 150;
- n представляет число звеньев оксида этилена меньше или равное 150;
- q представляет целое число, по меньшей мере, равное 1 и так, что 5≤(m+n+p)q≤150, и предпочтительно так, что 15≤(m+n+p)q≤120,
1
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
2
- R представляет водород или метил- или этил-радикал,
- R представляет радикал, включая ненасыщенный, способный к полимеризации, предпочтительно относящегося к группе виниловых, так же, как и к группе акриловых, метакриловых и малеиновых сложных эфиров, так же, как и группе ненасыщенных уретанов, таких как акрилуретан, метакрилуретан, α-α'диметилизопропенилбензилуретан, аллилуретан, также как группе аллиловых или виниловых эфиров, замещенных или нет, или группе этиленовых ненасыщенных амидов или имидов, или группе, состоящей из акриламида и метакриламида.
R' представляет водород или углеводородный радикал, имеющий от 1 до 40 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода, и особенно предпочтительно от 1 до 4 атомов углерода, R' особенно предпочтительно является метильным радикалом.
Вообще говоря, порошки изобретения дополнительно характеризуются тем, что виниловый полимер, растворимый в воде, использованный на стадии b), является полностью или частично нейтрализованным, по меньшей мере, одним нейтрализующим агентом, выбранным из гидроксидов и/или оксидов кальция, магния, бария или лития, или из гидроксидов натрия, калия или аммония, или из первичных, вторичных или третичных аминов, и их смесей.
Вообще говоря, порошки изобретения дополнительно характеризуются тем, что виниловый полимер, растворимый в воде, использованный на стадии b), получают способом радикальной полимеризации в растворе, в прямой или обратной эмульсии, в суспензии или осаждением в растворителях, в присутствии каталитических систем и агентов переноса, или способами регулируемой радикальной полимеризации, и предпочтительно, нитроксидопосредованной полимеризацией (NMP) или кобалоксимопосредованной полимеризацией, радикальной полимеризацией с переносом атома (ATRP), опосредованной производными серы радикальной полимеризацией, указанные производные выбраны из карбаматов, дитиоэфиров или тритиокарбонатов (RAFT) или ксантанов.
Вообще говоря, порошки изобретения дополнительно характеризуются тем, что виниловый полимер, растворимый в воде, использованный на стадии b), может потенциально, до или после полной или частичной реакции нейтрализации, подвергаться обработке и выделению в многокомпонентных фазах, используя статические или динамические процессы, которые хорошо известны специалисту в данной области, одним или более полярными растворителями, предпочтительно принадлежащими к группе, состоящей из воды, метанола, этанола, пропанола, изопротеренола, бутанолов, ацетона, тетрагидрофурана или их смесей.
Дополнительная задача изобретения заключается в использовании порошков для производства водной дисперсии, по меньшей мере, одного гидроксида металла предпочтительно выбранного из гидроксидов кальция, магния, меди, цинка и железа и их смесей, и особенно предпочтительно из гидроксидов кальция, магния и их смесей.
Дополнительная задача изобретения заключается в водных дисперсиях, по меньшей мере, одного гидроксида металла предпочтительно выбранного из гидроксидов кальция, магния, меди, цинка и железа и их смесей, и особенно предпочтительно из гидроксидов кальция, магния и их смесей.
Дополнительная задача изобретения заключается в использовании порошков, содержащих, по меньшей мере, один гидроксид и один оксид металла, и водных дисперсий, по меньшей мере, одного гидроксида металла в соответствии с изобретением, для обработки бытовых или промышленных отходов, и особенно газообразных отходов, таких как кислотные газы.
Дополнительная задача изобретения заключается в использовании порошков, содержащих, по меньшей мере, один гидроксид и один оксид металла, и водных дисперсий, по меньшей мере, одного гидроксида металла в соответствии с изобретением в качестве химического реактива.
Дополнительная задача изобретения заключается в использовании порошков, содержащих, по меньшей мере, один гидроксид и один оксид металла, и водных дисперсий, по меньшей мере, одного гидроксида металла в соответствии с изобретением в качестве почвоулучшителя.
Следующие далее примеры иллюстрируют изобретение, но не ограничивают его.
ПРИМЕРЫ
Во всех примерах молекулярную массу полимеров определили, исходя из способа, изложенного далее, используя Size Exclusion Chromatography (SEC).
Пробирку с исследуемым раствором полимера, соответствующим 90 мг сухого вещества, добавили в колбу, объемом 10 мл.
Добавили подвижную фазу, совместно с 0,04% THF, до общей массы 10 г.
3
3
Композиция указанной подвижной фазы представляет собой следующее: NaNO:0,2 моль/л, СНСООН: 0,5 моль/л, ацетонитрил 5% объем.
TM
TM
TM
SEC цепь состоит из Waters 510 изократического насоса, поток которого составляет 0,8 мл/мин, Waters 717+автодозатор, термостат, содержащий «Guard Column Ultrahydrogel Waters» предколонку, расположенную за ней «Ultrahydrogel Waters» колонку с внутренним диаметром 7,8 мм и длиной 30 см, для которого номинальная пористость, для сведения: 2000, 1000, 500 и 250 А.
TM
Определение обеспечили дифференциальным рефрактометром типа Waters 410.
Температура термостата и детектора установлена на 35°С.
Хроматограмму получили и обработали, используя программное обеспечение PSS WinGPC Scientific v 4.02.
SEC откалибровали сериями стандартов полиакрилата натрия, предоставленными Polymer standard Service c нормативными значениями РАА 18К, РАА 8К, РАА 5К, РАА 4К, РАА 3К. Калибровочная кривая является линейной и заключается в вычислении поправки, полученной с использованием маркера потока (THF).
Пример 1
Данный пример иллюстрирует способ изобретения для производства самодиспергирующегося смешанного порошка гидроксида и оксида кальция.
Данный пример дополнительно иллюстрирует самодиспергирующиеся смешанные порошки гидроксида и оксида кальция изобретения.
Данный пример дополнительно иллюстрирует использование упомянутых порошков при их введении в водную дисперсию в воду.
Наконец, данный пример иллюстрирует водные дисперсии изобретения, полученные добавлением указанных порошков в воду.
Исследование № 1
2
2
Данное исследование представляет собой контроль, соответствующий производству водной дисперсии Ca(ОН), используя способы, хорошо известные специалисту в данной области, для достижения уровня Ca(ОН), равного 50% общей массы указанной дисперсии.
Исследования № 2-5
Данные исследования иллюстрируют изобретение.
Каждое исследование начиналось взвешиванием 400 граммов СаО в форме сухого порошка, в соответствии со стадией а) способа изобретения.
12 граммов раствора, содержащего 20% сухой массы растворимого в воде винилового полимера, по сравнению с его общей массой, нанесли на оксид кальция, в соответствии со стадией b) способа изобретения.
При указанных условиях уровень сухой массы гидроксида кальция равен 9,6% общей массы обработанного порошка.
Исследование № 2
Данное исследование иллюстрирует изобретение, не предоставляя его предпочтительный вариант осуществления. В нем использовали растворимый в воде виниловый гомополимер, который представляет собой растворимый в воде гомополимер акриловой кислоты, полностью нейтрализованный гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 3500 г/моль.
Исследование № 3
Данное исследование иллюстрирует изобретение, не предоставляя его предпочтительный вариант осуществления. В нем используют растворимый в воде виниловый полимер, который представляет собой растворимый в воде сополимер, состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 82,6% масс. акриловой кислоты,
- 17,4% масс. метилметакрилата, полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 2000 г/моль.
Исследование № 4
Данное исследование иллюстрирует изобретение так же, как и его предпочтительный вариант осуществления. В нем используют растворимый в воде виниловый сополимер, состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 9,7% масс. акриловой кислоты и 1,55% масс. метилметакрилата,
- 88,75% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой, равной 5000 г/моль,
полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 52000 г/моль.
Исследование № 5
Данное исследование иллюстрирует изобретение так же, как и его предпочтительный вариант осуществления. В нем используют растворимый в воде виниловый полимер, который представляет собой растворимый в воде виниловый сополимер состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 5,8% масс. акриловой кислоты и 1,65% масс. метилметакрилата,
- 92,55% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой, равной 5000 г/моль,
полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 64400 г/моль.
Каждый порошок, полученный в исследованиях № 2-5, затем добавили к воде сразу после производства для того, чтобы получить водную дисперсию, в которой уровень сухой массы гидроксида кальция равен 50% его общей массы.
Порошок, идентичный описанному, также использовали для производства водных дисперсий с таким же уровнем сухой массы гидроксида кальция, но затем хранящегося при 25°С в течение 14 дней: эти исследования № 6-9, которые соответственно используют такие же полимеры, как для исследований № 2-5.
Таким же образом после хранения указанного порошка, но в течение 28 дней, произвели водные дисперсии с таким же уровнем сухой массы гидроксида кальция: это исследования № 10-13, в которых соответственно использовали те же полимеры, что и для исследований № 2-5.
TM
1
10
100
Далее, используя способы, хорошо известные специалисту в данной области, измерили вязкости Brookfield полученных дисперсий при 25°С при 1, 10 и 100 оборотах в минуту, соответственно обозначили их μ, μи μ, которые приведены в таблицах 1, 2 и 3.
Таблица 1
Исследование №
1
2
3
4
5
Стандарт/изобретение
Стандарт
Изобретение
Изобретение
Изобретение
Изобретение
µ<sub>1</sub> (Pa.s)
30
20
30
8,8
10,2
µ<sub>10</sub> (Pa.s)
4,8
4,7
4,6
3,6
4,0
µ<sub>100</sub> (Pa.s)
2,9
2,5
2,1
1,4
1,4
Таблица 2
Исследование №
1
6
7
8
9
Стандарт/изобретение
Стандарт
Изобретение
Изобретение
Изобретение
Изобретение
µ<sub>1</sub> (Pa.s)
30
21
28
9,5
11,2
µ<sub>10</sub> (Pa.s)
4,8
4,7
4,7
3,8
4,1
µ<sub>100</sub> (Pa.s)
2,9
2,4
2,2
1,4
1,5
Таблица 3
Исследование №
1
10
11
12
13
Стандарт/изобретение
Стандарт
Изобретение
Изобретение
Изобретение
Изобретение
µ<sub>1</sub> (Pa.s)
30
21
29
9,1
11
µ<sub>10</sub> (Pa.s)
4,8
4,7
4,6
3,8
4,1
µ<sub>100</sub> (Pa.s)
2,9
2,5
2,2
1,4
1,5
Анализ таблиц 1, 2 и 3 показывает, что использование полимера, как описано в исследованиях № 2-5, в соответствии с изобретением, в действительности делает таким образом полученный порошок самодиспергирующимся: водные дисперсии гидроксида кальция с содержанием сухого вещества как в стандарте (50%) получили на самом деле, но их вязкости были снижены использованием указанного полимера.
Дополнительно, таблицы 2 и 3 показывают, что свойство самодиспергироваться, приобретаемое порошком, когда его обрабатывают растворимым в воде виниловым полимером, делает возможным хранить порошок и в дальнейшем использовать порошок для производства водной дисперсии: 14 дней или даже 28 дней спустя указанный порошок еще самодиспергируется в воде, как подтверждается измерением значений вязкости.
Пример 2
Данный пример иллюстрирует способ изобретения для получения самодиспергирующегося смешанного порошка оксида и гидроксида кальция.
Данный пример также иллюстрирует самодиспергирующийся смешанный порошок оксида и гидроксида кальция изобретения.
Данный пример также иллюстрирует использование указанного порошка при внесении его в водную дисперсию.
Наконец, данный пример иллюстрирует водные дисперсии изобретения, полученные добавлением указанного порошка к воде: в отличие от предыдущего примера использовали только полимер изобретения, но произвели однотипные водные дисперсии с различными уровнями сухой массы гидроксида кальция.
Исследования № 14-17
2
2
Данные исследования представляют образцы, состоящие из водной дисперсии Ca(OH) и полученные без диспергирующего агента, в которых уровень сухого вещества Ca(OH) равен 30%, 35%, 40% и 45% соответственно для исследований № 14, 15, 16 и 17.
TM
1
10
100.
Далее, используя способы, хорошо известные специалисту в данной области техники, измерили вязкости Brookfield полученных дисперсий при 25°С при 1, 10 и 100 об/мин, соответственно обозначили их μ, μи μ Они указаны в таблице 4.
Исследования № 18-21
Данные исследования иллюстрируют изобретение.
Каждое исследование начиналось взвешиванием 400 граммов СаО в форме сухого порошка, в соответствии со стадией а) способа изобретения.
12 граммов раствора, содержащего 20% сухой массы растворимого в воде винилового полимера, по сравнению с его общей массой, нанесли на оксид кальция, в соответствии со стадией b) способа изобретения.
Указанный полимер представляет собой растворимый в воде виниловый сополимер, состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 9,7% масс. акриловой кислоты и 1,55% масс. метилметакрилата,
- 88,75% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой, равной 5000 г/моль,
полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 52000 г/моль.
При указанных условиях уровень сухой массы гидроксида кальция равен 9,6% общей массы обработанного порошка.
Таким образом произведенный порошок затем диспергировали в воде так, чтобы достичь уровня гидроксида кальция, равного 30%, 35%, 40% и 45%, соответственно для исследований № 18, 19, 20 и 21.
TM
1
10
100.
Далее, используя способы, хорошо известные специалисту в данной области техники, измерили вязкости Brookfield полученных дисперсий при 25°С при 1, 10 и 100 об/мин, соответственно обозначили их μ, μ и μ Они указаны в таблице 4.
Таблица 4
Исследование №
14
18
15
19
16
20
17
21
Содержание сухого вещества (% масс.) Са(ОН)<sub>2</sub>
30
30
35
35
40
40
45
45
µ<sub>1</sub> (Pa.s)
24
5
4,8
1,2
6,2
4,2
17
6,8
µ<sub>10</sub> (Pa.s)
7,1
0,9
1,4
0,1
2,5
0,6
3,5
2,5
µ<sub>100</sub> (Pa.s)
1,0
0,03
2,0
0,05
0,4
0,1
1,3
0,6
В таблице 4 сравнение исследований 14 и 18, 15 и 19, 16 и 20, 17 и 21 иллюстрирует, что используя растворимый в воде виниловый полимер, соответствующий способу изобретения, действительно делает таким образом полученный порошок самодиспергирующимся: действительно получили водные дисперсии гидроксида кальция с таким же содержанием гидроксида кальция, как в предшествующем уровне техники, но их вязкости были снижены использованием указанного полимера.
TM
TM
Заявитель обращает внимание, что при необходимости специалист в данной области может использовать загуститель для оптимизации стабильности полученных дисперсий. Указанный загуститель может быть, в частности, Thixol 53 L, продаваемым компанией COATEX.
Пример 3
Данный пример иллюстрирует способ изобретения для получения самодиспергирующегося смешанного порошка оксида и гидроксида кальция.
Данный пример также иллюстрирует самодиспергирующийся смешанный порошок оксида и гидроксида кальция изобретения.
Данный пример также иллюстрирует использование указанного порошка, когда он внесен в водную дисперсию.
Цель данного примера иллюстрировать то, что в предпочтительном варианте осуществления изобретения отсутствует задержка гидратации, наблюдаемая при диспергировании полученного порошка в воде.
Каждое из исследований № 22-25 начиналось получением смешанного порошка гидроксида или оксида кальция, используя протокол, как описано в примере 1 для исследований № 2-5.
Порошок, полученный таким образом, диспергировали в воде так, чтобы получить водную дисперсию, в которой уровень сухой массы гидроксида кальция равен 37%.
Исследование № 22
Данное исследование иллюстрирует изобретение, не предоставляя его предпочтительный вариант осуществления. В нем использован растворимый в воде виниловый гомополимер, который представляет собой растворимый в воде гомополимер акриловой кислоты, полностью нейтрализованный гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 3500 г/моль.
Исследование № 23
Данное исследование иллюстрирует изобретение, не предоставляя его предпочтительный вариант осуществления. В нем используют растворимый в воде виниловый полимер, который представляет собой растворимый в воде виниловый сополимер, состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 82,6% масс. акриловой кислоты,
- 17,4% масс. метилметакрилата, полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 2000 г/моль.
Исследование № 24
Данное исследование иллюстрирует изобретение так же, как и его предпочтительный вариант осуществления. В нем используют растворимый в воде виниловый полимер, который представляет собой растворимый в воде виниловый сополимер состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 5,8% масс. акриловой кислоты и 1,65% масс. метилметакрилата,
- 92,55% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой, равной 5000 г/моль,
полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 64400 г/моль.
Исследование № 25
Данное исследование иллюстрирует изобретение так же, как и его предпочтительный вариант осуществления. В нем используют растворимый в воде виниловый сополимер, состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 9,7% масс. акриловой кислоты и 1,55% масс. метилметакрилата,
- 88,75% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой, равной 5000 г/моль,
полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 52000 г/моль.
Дополнительно, для каждого из исследований № 22-25, фиг.1/2 показывает изменение температуры в условиях реакции в течение времени.
Изучение данной фигуры показывает, что только полимеры, соответствующие предпочтительному варианту изобретения (в соответствии с исследованиями № 24 и 25), не вызывают задержки гидратации. Данный пример таким образом демонстрирует, что полимеры, использованные в предпочтительном варианте изобретения, делают возможным добиться смешанных порошков гидроксида и оксида кальция, которые самодиспергируются в воде и гидратация которых происходит немедленно после диспергирования указанных порошков в воде.
Пример 4
Целью является подробно пояснить использование водной дисперсии гидроксида кальция изобретения, полученной диспергированием порошка изобретения в воде, в применении для обработки кислотных отходов.
Данный пример, в частности, показывает, что нейтрализующая мощность (как изложено в примере) описываемой дисперсии больше, чем нейтрализующая мощность водной дисперсии, полученной в соответствии с предшествующим уровнем техники.
Данный пример начинается с получения композиции так называемых «кислотных отходов» смешиванием и затем гомогенизацией в химическом стакане объемом 1 л, 810,5 г промышленной воды и 143 г 100% серной кислоты. Химический стакан с кислотными отходами выдерживают при легком помешивании и затем оборудуют электродами для измерения рН, затем помещают на весы.
Используя перистальтический насос, исследуемую водную дисперсию в соответствии с предшествующем уровнем техники или изобретения, также известную как «нейтрализующая дисперсия», добавляют к кислотным отходам при скорости 360 г в час. Массу добавляют в стакан с отходами и измеряют рН кислотных отходов до тех пор, пока величина рН не увеличится больше семи, данная величина соответствует полной нейтрализации кислотности и окончанию исследования.
Насос затем выключают.
Исследование № 26
Данное исследование иллюстрирует предшествующий уровень техники. В качестве нейтрализующей дисперсии в нем используют водную дисперсию гидроксида кальция, в соответствии с предшествующем уровнем техники, полученную как указано далее.
2
В химическом стакане объемом 1 л отвешивали 460 г промышленной воды, затем добавили 200 г гидроксида кальция (Са(ОН)) во время умеренного перемешивания. Описываемая формула, которая сохраняет однородность после пяти минут, позволяет продолжить изучение, так как предотвращает какое-либо отстаивание, которое может нарушать исследование.
Исследование № 27
Данное исследование иллюстрирует изобретение.
В качестве нейтрализующей дисперсии в нем используют водную дисперсию гидроксида кальция, в соответствии с исследованием, полученную как указано далее.
В планетарный смеситель отвешивали 151,35 г оксида кальция. Во время умеренного перемешивания добавили распылением раствор, указанный раствор состоит из 4,85 г промышленной воды и 6,85 г эмульсии, 33% которой составляет сухая масса растворимого в воде винилового сополимера, который состоит из, в пересчете на проценты каждого из компонентов:
- 5,8% масс. акриловой кислоты и 1,65% масс. метилметакрилата,
- 92,55% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой, равной 5000 г/моль,
полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 64400 г/моль.
После 15 минут перемешивания полученный порошок взвешивают и получают массу 156,15 г: данный результат вызван потерей 6,9 г массы, что соответствует испарению воды, которая, следовательно, не принимает участия в предварительном гашении оксида кальция.
Указанный порошок затем используют для производства нейтрализующей дисперсии добавлением вышеописанной смеси в 506,2 г промышленной воды.
Вышеуказанные количества определили так, чтобы обе нейтрализующие дисперсии, соответствующие исследованиям № 26 и 27, содержали одинаковые массы извести, выраженные в гидроксиде кальция, то есть 200 г диспергировали в 460 г промышленной воды.
Фиг.2/2 демонстрирует изменение рН кислотных отходов в виде функции массы добавленной нейтрализующей дисперсии. Графики, соответствующие двум описанным исследованиям, ясно показывают, что цель изобретения сделать возможным полную нейтрализацию кислотных отходов небольшим количеством нейтрализующей дисперсии, что вызывает увеличение эффективности нейтрализации.
Пример 5
Данный пример иллюстрирует способ изобретения для получения самодиспергирующегося смешанного порошка гидроксида и оксида магния. Он также иллюстрирует самодиспергирующиеся смешанные порошки гидроксида и оксида магния изобретения, их использование при помещении в водную дисперсию и полученные водные дисперсии.
Исследование № 28
2
2
Данное исследование представляет собой контроль, соответствующий производству водной дисперсии Mg(ОН), используя способы, хорошо известные специалисту в данной области, для достижения уровня Mg(ОН), равного 50% общей массы указанной дисперсии.
Исследования № 29-35
Данные исследования иллюстрируют изобретение.
Каждое исследование начиналось взвешиванием 400 граммов MgO в форме сухого порошка, в соответствии со стадией а) способа изобретения. 10 граммов раствора, содержащего 20% сухой массы растворимого в воде винилового полимера, по сравнению с его общей массой, нанесли на оксид магния, в соответствии со стадией b) способа изобретения. При указанных условиях уровень сухой массы гидроксида магния равен 8% общей массы обработанного порошка.
Исследование № 29
Данное исследование иллюстрирует изобретение, не предоставляя его предпочтительный вариант осуществления. В нем использован растворимый в воде виниловый гомополимер, который представляет собой растворимый в воде гомополимер акриловой кислоты, полностью нейтрализованный гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 5000 г/моль.
Исследование № 30
Данное исследование иллюстрирует изобретение, не предоставляя его предпочтительный вариант осуществления. В нем используют растворимый в воде виниловый полимер, который представляет собой растворимый в воде сополимер, состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 80,0% масс. акриловой кислоты,
- 20,0% масс. метилметакрилата,
полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 2500 г/моль.
Исследование № 31
Данное исследование иллюстрирует изобретение так же, как и его предпочтительный вариант осуществления. В нем используют растворимый в воде виниловый полимер, который представляет собой растворимый в воде виниловый сополимер, состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 9,7% масс. акриловой кислоты и 1,55% масс. метилметакрилата,
- 88,75% масс. метоксиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой, равной 5000 г/моль,
полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 52000 г/моль.
Исследование № 32
Данное исследование иллюстрирует изобретение так же, как и его предпочтительный вариант осуществления. В нем используют растворимый в воде виниловый полимер, который представляет собой растворимый в воде виниловый сополимер, состоящий из выраженных в массовых процентах каждого из компонентов:
- 5,8% масс. акриловой кислоты и 1,65% масс. метилметакрилата,
- 92,55% масс. метоксиполиэтиленгликольметакрилата с молекулярной массой, равной 5000 г/моль,
полностью нейтрализованных гидроксидом натрия, и с молекулярной массой, равной 64400 г/моль.
Каждый порошок, полученный в исследованиях № 29-32, затем добавили к воде сразу после производства для того, чтобы получить водную дисперсию, в которой уровень сухой массы гидроксида магния равен 50% его общей массы. Порошок, идентичный описанному, также использовали для производства водных дисперсий с таким же уровнем сухой массы гидроксида магния, но затем хранящегося при 25°С в течение 14 дней: эти исследования № 33-36, которые соответственно используют такие же полимеры, как для исследований № 29-32.
Таким же образом, после хранения указанного порошка, но в течение 28 дней, произвели водные дисперсии с таким же уровнем сухой массы гидроксида магния: эти исследования № 37-40, в которых соответственно использовали те же полимеры, что и для исследований № 29-32.
TM
1
10
100
Далее, используя способы, хорошо известные специалисту в данной области, измерили вязкости Brookfield полученных дисперсий при 25°С при 1, 10 и 100 об/мин, соответственно обозначили их μ, μи μ, которые приведены в таблицах 5, 6 и 7.
Таблица 5
Исследование №
28
29
30
31
32
Стандарт/изобретение
Стандарт
Изобретение
Изобретение
Изобретение
Изобретение
µ<sub>1</sub> (Pa.s)
35
21
31
10,5
11,2
µ<sub>10</sub> (Pa.s)
6,2
4,9
5,3
4,6
4,9
µ<sub>100</sub> (Pa.s)
3,2
2,8
2,4
2,0
2,4
Таблица 6
Исследование №
28
33
34
35
36
Стандарт/изобретение
Стандарт
Изобретение
Изобретение
Изобретение
Изобретение
µ<sub>1</sub> (Pa.s)
35
21
31
10,5
11,2
µ<sub>10</sub> (Pa.s)
6,2
4,9
5,7
4,8
4,9
µ<sub>100</sub> (Pa.s)
3,2
2,7
2,6
2,0
2,5
Таблица 7
Исследование №
1
2
3
4
5
Стандарт/изобретение
Стандарт
Изобретение
Изобретение
Изобретение
Изобретение
µ<sub>1</sub> (Pa.s)
35
21,5
32
11
11,8
µ<sub>10</sub> (Pa.s)
6,2
5,0
5,8
4,8
4,9
µ<sub>100</sub> (Pa.s)
3,2
2,8
2,8
2,0
2,5
Изучение таблиц 5, 6 и 7 показывает, что использование в соответствии со способом изобретения, в действительности делает таким образом полученный порошок самодиспергирующимся: были получены водные дисперсии гидроксида магния с содержанием сухого вещества как в эталоне, но их вязкости были снижены используя указанный полимер.
Дополнительно, приведенные таблицы демонстрируют, что свойство самодиспергироваться, приобретенное порошком при обработке растворимым в воде виниловым полимером, делает возможным хранение порошка и в дальнейшем использование порошка для производства водной дисперсии: 14 дней или даже 28 дней спустя, указанный порошок еще самодиспергируется в воде, как подтверждается измерением значений вязкости.
Наконец, приведенные таблицы также иллюстрируют преимущество использования предпочтительного варианта изобретения, который вызывает снижение вязкостей.