микродисперсия типа вода-в-масле и способ ее получения

Формула изобретения

1. Микродисперсия типа вода в масле, включающая непрерывную фазу масла и эмульгатора и дискретную фазу водного раствора гидроксаматного полимера, отличающаяся тем, что она представляет собой стабильную микродисперсию с рН>7 и содержит раствор гидроксаматного полимера с мол.м. приблизительно 3000.

2. Микродисперсия по п.1, отличающаяся тем, что полимер является акриламидным полимером.

3. Микродисперсия по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит стабилизатор гидроксиламина.

4. Микродисперсия по п.1, отличающаяся тем, что является самообратимой.

5. Микродисперсия по п.1, отличающаяся тем, что полимер является сополимером акриламида и по крайней мере одного другого мономера.

6. Способ получения микродисперсии типа вода в масле путем взаимодействия реагента 1) эмульсии вода в масле, содержащей непрерывную фазу углеводородного масла и эмульгатора и дискретную фазу водного раствора полимера с реагентом 2) гидроксиламином и основанием, отличающийся тем, что используют нейтрализованный гидроксиламин и избыточное количество основания и доводят рН микродисперсии до величины, большей 7.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что реагент 2) содержит стабилизатор гидроксиламина.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве основания используют гидроксид натрия.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что нейтрализованный гидроксиламин и основание находятся в форме эмульсии.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к области химии полимеров и касается микродисперсии типа "вода-в-масле", включающей непрерывную фазу масла и эмульгатора и дискретную фазу водного раствора гидроксаматного полимера.

Известно, что полимеры, содержащие гидроксаматные группы, являются особенно полезными при флокуляции красных грязей, полученных в Байеровском процессе, смотри патент США N 476540. Эти полимеры вообще получают путем взаимодействия водных растворов полимеров, например, полиакриламида, с солями гидроксиламина.

Известна микродисперсия (эмульсия) типа "вода-в-масле" полимера, содержащего группы гидроксамовой кислоты. При этом непрерывной фазой является масло и дискретной водный раствор полимера, содержащего гидроксамовые группы.

(Патент США N 4767540, кл. С 08 F 8/32, 1988).

Cпособ получения такой эмульсии описан в патенте США N 4587306, кл. С 08 F 8/32, опубл. 1986 (см. пример 27 описания к патенту).

Способ заключается во взаимодействии исходного (со)полимера, содержащего акриламидные фрагменты с нейтрализованным гидроксиламином в присутствии основания, в том числе и при избытке последнего (при рН 3 9).

Объектом данного изобретения является микродисперсия типа "вода-в-масле", включающая непрерывную фазу масла и эмульгатора и дискретную фазу водного раствора гидроксаматного полимера, отличающаяся тем, что она представляет собой стабильную микродисперсию с рН > 7 и содержит раствор гидроксаматного полимера с молекулярной массой выше приблизительно 3000.

В микродисперсии по изобретению предпочтительно полимер является акриламидным полимером.

Микродисперсия по изобретению предпочтительно дополнительно содержит стабилизатор гидроксиламина.

Микродисперсия по изобретению предпочтительно является самообратимой.

В микродисперсии по изобретению предпочтительно полимер является сополимером акриламида и, по крайней мере, одного другого мономера.

Другим объектом данного изобретения является способ получения микродисперсии "вода-в-масле", охарактеризованной выше путем взаимодействия реагента 1) эмульсии "вода-в-масле", содержащей непрерывную фазу углеводородного масла и эмульгатора и дискретную фазу водного раствора полимера с реагентом 2) гидроксиламином и основанием, отличающийся тем, что используют нейтрализованный гидроксиламин и избыточное количество основания и доводят рН микродисперсии до величины, большей 7.

В способе по изобретению предпочтительно реагент 2) содержит стабилизатор гидроксиламина.

В способе по изобретению предпочтительно в качестве основания используют гидроксид натрия.

В способе по изобретению предпочтительно нейтрализованный гидроксиламин и основание находятся в форме эмульсии.

Согласно изобретению получены стабильные микродисперсии гидроксаматных полимеров типа "вода-в-масле" с размерами частиц от приблизительно 0,02 до 50 микрон и имеющих молярные массы больше примерно 3000. Микродисперсии свободны от геля и легко распределяются в воде путем самоинверсии.

Полимерами, пригодными при выполнении настоящего изобретения, являются полимеры, содержащие боковые функциональные группы, которые взаимодействуют с гидроксиламином, такие как виниловые полимеры, т.е. полимеры, полученные из сложных эфиров акриловой, метакриловой, кротоновой и т.д. кислот, таких как метилакрилат, этилакрилат, трет-бутилакрилат, метакрилат, диметиламиноэтилметакрилат, диметиламиноэтилакрилат, метилкротонат и т.д. полимеры малеинового ангидрида и его сложных эфиров и подобные; нитрильные полимеры, такие как полимеры, получающиеся из акрилонитрила и т.д. амидные полимеры, такие как полимеры, получающиеся из акриламида, метакриламида и подобных. Также можно использовать сложные эфиры карбоксиметилцеллюлозы, сложные эфиры, ксантогенаты и т.д. крахмала. Полимеры также могут быть сшитыми, например, путем взаимодействия со сшивающим агентом, таким как метиленбисакриламид, дивинилгликоль и т.д.

Вышеупомянутые виниловые мономеры могут также быть сополимеризованы друг с другом, либо с любым другим анионным, катионным или неионным мономером, либо с их смесью.

Подходящие эмульгаторы, пригодные для приготовления микродисперсий типа "вода-в-масле" из полимеров, которые подвергаются гидроксамированию, включают этоксилированные жирные амины; алканоамиды жирных кислот; продукты взаимодействия имидазола и жирных кислот; продукты конденсации алканоаминов и жирных кислот; жирные сложные эфиры сорбитана и им подобные. Подходящие эмульгаторы следует выбирать таким образом, чтобы размеры частиц полимера находились в интервале от приблизительно 0,02 до приблизительно 50 микрон.

Полимеры в эмульсии "вода-в-масле" по изобретению имеют молекулярную массу, по крайней мере, приблизительно 3000. Можно использовать полимеры с молекулярной массой выше приблизительно 20000, предпочтительно, выше 100000, еще более предпочтительно, выше 1000000.

При формировании микродисперсии полимеров, которые подвергаются гидроксамированию, можно использовать любое известное масло, включая изопарафиновые, нормальные или циклические углеводороды, такие как бензол, ксилол, толуол, топливное масло, керосин, минеральные спирты без запаха и их смеси.

Отношение водной фазы к углеводородной фазе должно находиться в интервале от примерно 0,5 до примерно 3:1, и обычно приближается к 2:1.

Можно обработать предшественника микродисперсии и/или конечную микродисперсию гидроксаматного полимера для того, чтобы удалить воду и/или масло путем дистилляции и увеличить содержание твердого полимера. Содержание твердого полимера может находиться в интервале от примерно 5% до примерно 70% предпочтительнее от примерно 10% до примерно 60% от общей массы микродисперсии.

Предшественник микродисперсии можно обработать гидроксиламином согласно изобретению с помощью любого известного способа. Гидроксиламин обычно применяют в виде соли.

Подходящие соли гидроксиламина включают сульфаты, фосфаты, гидрохлориды, ацетаты, пропионаты и им подобные. рН в растворе гидроксиламина устанавливают на примерно 3 14, предпочтительно до величины больше примерно 6, более предпочтительно до величин больше 11, с помощью добавления к раствору кислоты или основания.

Степень гидроксаминирования, т.е. концентрация гидроксаматных звеньев в применяемом полимере, может варьироваться от примерно 1 до примерно 100 молярных процентов, и наиболее предпочтительно от примерно 10 до примерно 50 молярных процентов.

Предпочтительнее использовать соль гидроксиламина вместе с молярным избытком основания, такого как гидроксид калия, гидроксид натрия, аммиачная вода, известь и т.д. Предпочтительным основанием является гидроксид натрия.

Реакцию гидроксамирования можно проводить при низкой температуре, т.е. от примерно 10^oC до примерно 90^oC, предпочтительно от примерно 15^oC до примерно 60^oC, более предпочтительно примерно при 15^oC 40^oC.

Предпочтительно к гидроксиламиновому реагенту добавляют стабилизатор гидроксиламина. Подходящие стабилизаторы включают водорастворимые тиосульфаты щелочного металла, щелочно-земельного металла или аммония; 2-меркаптотиазолы; 2-меркаптотиазолины; дисульфиды тиурама; тиомочевины; меркаптоалканолы.

Гидроксиламин или его соль, избыток основания и, предпочтительно, стабилизатор можно добавлять в предшественник микродисперсии полимера в форме водного раствора или в виде эмульсии. Предпочтительнее использовать вещества в форме эмульсии. Эмульсию можно получить путем добавления водного раствора веществ к любому из описанных выше масел в присутствии эмульгатора. Предпочтительно гомогенизировать водный раствор с маслом и эмульгатором; однако, подходящую более грубую эмульсию можно получить простым перемешиванием указанных компонентов. Иначе можно прямо добавить при перемешивании раствор гидроксиламина, избыток основания и стабилизатор к предшественнику микроэмульсии полимера, в который можно ввести дополнительное количество масла и эмульгатора. Кроме того, каждый индивидуальный компонент, т.е. гидроксиламин, избыток основания и стабилизатор можно сформировать в индивидуальных эмульсиях и добавить в таком виде к предшественнику микродисперсии полимера.

Степень гидроксамирования контролируется отношением количества введенного гидроксиламинового реагента к числу реакционноспособных групп на цепи полимера-предшественника. Настоящий способ приводит к очень высоким степеням конверсии гидроксиламина. Степень гидроксаминирования может быть определена с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса и приводится здесь в молярных процентах. Молекулярные массы можно определить путем определения вязкости разбавленного раствора полимера в молярном растворе хлорида натрия. Вязкость раствора (ВР), приведенная здесь, определяется для 0,1% раствора полимера при 25^oC c использованием вискозиметра Брукфильда с УС адаптером при 30 оборотах в минуту для ВР выше 10, и 60 оборотах в минуту для ВР ниже 10, и приводится в мПаc. По способу настоящего изобретения можно получить микродисперсии "вода-в-масле" гидроксаматного полимера, имеющие вязкость раствора больше примерно 2,0.

Микродисперсии "вода-в-масле" гидроксаматного полимера, приведенные в настоящем изобретении, можно прямо растворить в воде с образованием водных растворов. Если необходимо или желательно, для улучшения процесса растворения к микродисперсии или к воде-разбавителю можно добавить дополнительные эмульгаторы. Кроме того, гидроксаматный полимер можно выделить из микродисперсии в виде сухого порошка либо путем высаживания в осадителе, либо сушкой.

Следующие примеры приведены только в целях иллюстрации и не могут рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение, в рамках формулы изобретения. Если не указано иначе, все части и проценты являются массовыми. В приведенных молекулярных массах полимеров учитывается контрион.

Пример 1

(Сравнительный)

Следуя указаниям патента США N 4587306, микродисперсию "вода-в-масле" полиакриламида (молекулярная масса примерно 6 миллионов) обрабатывают гидроксиламингидрохлоридом (0,5 эквивалента от полиакриламида) и гидроксидом калия (0,35 эквивалента). Микродисперсию получают путем добавления 4,7 частей парафинового масла к микродисперсии полиакриламида (13,5% твердого вещества), полученной с этоксилированным октилфенольным эмульгатором. Температуру в ходе добавления поддерживают ниже 30^oC. Эту смесь затем перемешивают в течение ночи. Далее образец смеси нагревают в течение шести часов при 70^oC. Он застудневает и масляная фаза отделяется. ЯМР анализ полимерного геля показывает 5% гидроксаматных групп (10% конверсии). Образец смеси, выдерживаемый при комнатной температуре, стабилен. В этом образце после 5 дней методом ЯМР не обнаружено никаких гидроксаматных групп. Этот пример показывает, что способ по патенту США не обеспечивает никакого введения гидроксиламина при комнатной температуре и дает только 10% (т.е. гидроксаматный на 5 мол. полимер) при 70^oC эмульсия застудневает, т.е. она не является устойчивой дисперсией. Этот пример отличается от примера, приведенного в патенте США, тем, что молекулярная масса предшественника намного больше 6 миллионов.

Пример 2

(Сравнительный)

34,6 частей 30%-ного раствора гидроксиламинсульфата добавляют в течение 20 минут к 130 частям обычной обратимой микродисперсии высокомолекулярного полиакриламида, содержащей 45,5 частей полиакриламида, при комнатной температуре. Смесь перемешивают в течение получаса. Добавляют 13,4 частей 50%-ного NaOH, т.е. избыток по отношению к гидроксиламину, в течение 20 минут. Смесь застудневает. Подобные же результаты получаются в случае, если смесь гомогенизируют во время добавления раствора NaOH.

Пример 3

99 частей 30%-ного гидроксиламиносульфата объединяют с 20 частями тиосульфата натрия и смесь нейтрализуют 160 частями 50%-ного раствора NaOH, сохраняя температуру ниже 25^oC. Молярное соотношение свободного NaOH к гидроксиламину равно 4,5:1. Раствор фильтруют. Масляную фазу готовят путем растворения 4 частей этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 5) в 108 частях углеводородного растворителя. Водный раствор гомогенизируют путем добавления его в течение 1 минуты к масляной фазе с использованием подходящего гомогенизатора, получая эмульсию, содержащую 0,0009 молей/часть гидроксиламина. Порцию из 52,5 частей этой эмульсии добавляют к 50 частям микродисперсии полиакриламида (м. м. 10,6 миллиона), содержащей 33,8 мас. полимера. Молярное соотношение гидроксиламина к амину равно 0,2:1 и молярное соотношение избытка NaOH к амиду равно 0,9:1. Значение рН выше 7. Продукт имеет вязкость раствора 8,6 мПаc после 1 недели. По данным ЯМР, полимер содержит 16,2% гидроксаматных групп (81% конверсии). Этот пример показывает, что устойчивую микродисперсию высокомолекулярного гидроксаматного полимера с молекулярной массой 14300000 можно приготовить путем добавления реагентов в форме эмульсии.

Примеры 4 11

50%-ный гидроксид натрия добавляют к раствору, содержащему гидроксиламинсульфат и тиосульфат натрия, получая раствор, содержащий гидроксиламинсульфат, тиосульфат натрия и NaOH в молярном соотношении 9,0/2,25/49,5. Добавляют количество воды, достаточное для растворения всех продуктов нейтрализации. Порции этого раствора эмульгируют с использованием различных эмульгаторов с получением обратимых эмульсий, содержащих гидроксиламин и избыток NaOH. Эти эмульсии смешивают с микродисперсиями гомополиакриламида и сополимера акрилат аммония/акриламид, приготовленными в присутствии различных поверхностно-активных веществ. Во всех случаях молярное соотношение гидроксиламина к амиду равно 0,2:1. Значение рН выше 7. Результаты приведены в таблице 1 ниже. Эти примеры показывают, что эмульсию гидроксиламин/основание/стабилизатор, которую используют для взаимодействия с полимером-предшественником, можно приготовить с рядом различных поверхностно-активных веществ. Микродисперсию полимера-предшественника также можно получить с использованием различных поверхностно-активных веществ. Кроме того, полимер-предшественник может быть анионным сополимером.

В примерах 4 9 использовали скелет гомополиакриламида (м.м. 10,6 миллионов). Молекулярная масса конечного полимера 14300000. В примерах 10 11 использовали скелет анионного полиакриламида, полученного из аммонийакрилата (5 мол.) и акриламида (95 мол.) (м.м. 11 миллионов). Молекулярная масса конечного полимера 14800000.

Перв. ПАВ первичное поверхностно-активное вещество, используемое для приготовления микродисперсии полимера-предшественника.

Га Эмул. поверхностно-активное вещество, используемое для приготовления эмульсии гидроксиламинового реагента.

А Изопропаноламид жирной кислоты.

В Этоксилированный жирный амин (степень этоксилирования 5).

С 2-гидроксиэтил, олеилимидазолин.

D Продукт конденсации диэтиламина и олеиновой кислоты.

Е Этоксилированный жирный амин (степень этоксилирования 2).

F Сорбитанмоноолеат.

Пример 12

Подобно примерам 4 11, гидроксиламинсульфат нейтрализуют избытком гидроксида натрия в присутствии тиосульфата. Добавляют количество воды, достаточное для растворения продуктов реакции. Эмульсию "вода-в-масле" готовят путем смещения этого водного раствора с раствором этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 5) в парафиновом масле без использования гомогенизатора. Этот реагент имеет объемную вязкость 73 спз, что указывает на большой размер частиц данной эмульсии. Аликвоту из 29,5 частей этой эмульсии при комнатной температуре добавляют к порции из 20 частей микродисперсии полиакриламида (молекулярная масса примерно 12,5 миллионов), содержащей 33,8% полимера. Полученная устойчивая микродисперсия имеет вязкость раствора 11,7 и содержит, по данным ЯМР, 18% гидроксаматных групп (конверсия 90%). Значение рН выше 7. Молекулярная масса конечного полимера 16800000.

Пример 13

Подобно примеру 12, аликвоту эмульсии реагента гомогенизируют с помощью гомогенизатора. Обычная вязкость эмульсии равна 127 спз, что указывает на маленький размер частиц. Аликвоту из 29,5 частей этой эмульсии при комнатной температуре добавляют к микродисперсии полиакриламидной той же цепи, как и используемый в примере 12. Полученная микродисперсия стабильна, имеет вязкость раствора 13,2 и содержит, по данным ЯМР, 17,5% гидроксаматных групп (конверсия 85%).

Пример 14

Смесь 2,5 частей этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 2) и 34,5 частей парафинового масла добавляют к 90 частям микродисперсии полиакриламида (м.м. 12,5), содержащей 33,8% полимера. 39,5 частей 50%-ного гидроксида натрия медленно прибавляют к смеси 7,4 частей гидроксиламинсульфата, 3,6 частей тиосульфата натрия и 49,5 частей воды, поддерживая температуру ниже 25^oC. При перемешивании в течение 20 минут 95,5 частей этого раствора прибавляют к полиакриламиду. После добавления всего гидроксиламина, к аликвоте из 50 частей микродисперсии гидросаматного полимера прибавляют в течение 30 минут 0,5 частей этоксилированного нонилфенола. Полученная микродисперсия устойчива и самообращается в воде (т.е. она легко растворяется в воде без использования дополнительных поверхностно-активных веществ). Микродисперсия имеет вязкость раствора 10,8 и содержание гидроксаматных групп 17,9% (конверсия 90% ). Значение рН выше 7 и молекулярная масса конечного полимера 16800000.

Пример 15

3,3 части гидроксиламингидрохлорида реагируют с 7,45 частями гидроксида калия в 18,1 частях воды. (Молярное соотношение избытка КОН к гидроксиламину в этом растворе равно 1,8: 1). 1,0 часть этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 2) растворяют в 10,2 частях парафинового масла, и смесь добавляют к 50 частям такой же микродисперсии полиакриламида, как и описания в примере 1. 28,8 частей раствора гидроксиламин/KOH добавляют к такому количеству гомополиакриламида, которое дает такое же соотношение гидроксиламина к амиду, как в примере 1. Смесь перемешивают в течение ночи. Образец продукта нагревают в течение шести часов при 70^oC. Он показывает содержание гидроксаматных групп 38,9% (конверсия 78%). Образец той же смеси после выдерживания в течение 5 дней при комнатной температуре показывает содержание гидроксаматных групп 46,2% (конверсия 92%). Этот пример демонстрирует, что устойчивая микродисперсия высокомолекулярного гидроксаматного полимера с молекулярной массой 8200000 получается, даже если гидроксид калия присутствует в избытке и если используются подходящие поверхностно-активные вещества.

Пример 16

4,7 частей этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 2) растворяют в 65,1 частях парафинового масла и этот раствор добавляют к 169,7 частям микродисперсии гомополиакриламида, содержащей 33,8% полимера. 50%-ный гидроксид натрия добавляют к раствору, содержащему гидроксиламинсульфат и стабилизатор тиосульфат натрия, получая раствор как в примерах 4 11. Этот раствор выдерживают при комнатной температуре в течение 2 часов после прибавления NaOH. Затем 21,5 частей этого раствора по каплям при перемешивании в течение одного часа добавляют к 28,5 частям смеси микродисперсии полиакриламида. Молярное соотношение гидроксиламина к амиду равно 0,2:1. Конечный продукт является устойчивой микросуспензией полимера, который гидроксамирован на 21 мол. (конверсия 100%). Значение рН выше 7. Найдено, что вязкость раствора (ВР) составляет 12,6 и 11,3 мПаc (сохранение 90%) после выдерживания при комнатной температуре, т.е. при примерно 20^oC, в течение 1 и 13 дней, соответственно. Молярная масса конечного полимера 14300000. Этот пример демонстрирует, что проблему разложения гидроксиламина можно преодолеть путем использования подходящего стабилизатора в данном случае, тиосульфата натрия. В этом примере гидроксиламиновый реагент добавляют в виде раствора. Кроме того, этот пример ясно показывает, что стабилизатор также снижает потерю молекулярной массы, что видно из намного лучшего сохранения вязкости раствора.

Пример 17

Аналогично примеру 14 приготовляют раствор, содержащий NaOH и тиомочевинный стабилизатор. Молярное соотношение гидроксиламина к NaOH и к стабилизатору, а также значение рН такое же, как и в примерах 4 11. Раствор выдерживают при комнатной температуре в течение двух часов. 21,5 частей этого раствора затем прибавляют таким же методом, как и в примере 4, к 28,5 частям такой же смеси микродисперсии полиакриламида. Продукт является устойчивой микродисперсией полимера, гидроксамированного на 20 мол. (конверсия 100%). Этот пример показывает, что тиомочевину можно использовать в качестве стабилизатора гидроксиламина.

Пример 18

Приготовляют раствор, содержащий такие же количества гидроксиламина и NaOH, как и в примерах 16 и 17, но не содержащий стабилизатора, и выдерживают его при 20^oC в течение двух часов. Затем его прибавляют в той же пропорции и с той же скоростью к такой же смеси микродисперсии полиакриламида, как и в примерах 16 и 17. Продукт является устойчивой микродисперсией полимера, гидроксамированного на 9,1 мол. (конверсия 45%). Вязкость раствора полимера равна 11,8 и 7,7 мПаc (сохранение 65%) после выдерживания при 20^oC в течение 1 и 13 дней, соответственно. Этот пример показывает, что в отсутствие стабилизатора гидроксиламина протекает разложение гидроксиламина при его хранении в течение 2 часов при комнатной температуре, что вызывает уменьшение степени конверсии. Кроме того, в отсутствие стабилизатора может происходить деструкция полимера с уменьшением его молярной массы. Это ясно видно из падения вязкости раствора. Однако, в целом микродисперсия остается стабильной.

Пример 19

Эмульгируя раствор, описанный в примерах 4 11, с раствором этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 5) в парафиновом масле, готовят обратимую эмульсию гидроксиламина, содержащую гидроксиламин и NaOH в молярном соотношении 6,4 к 35,5. 30,0 частей этой эмульсии добавляют к 30 частям микродисперсии анионного акриламидного полимера (сополимера акрилата аммония с акриламидом /30:70/ с молекулярной массой примерно 20 миллионов), которая содержит 25,7% полимера. Молярное соотношение гидроксиламина к мономерным звеньям равно 0,2:1 и молярное соотношение свободного NaOH к мономерным звеньям равно 0,9:1. Продукт является стабильной микродисперсией, гидроксамированной на 16,5% (конверсия 82%). Вязкость раствора равна 9,7 через 5 дней. Молекулярная масса конечного полимера 27000000.

Пример 20

Ту же эмульсию гидроксиламина, что и описанная в примере 19, прибавляют к микродисперсии анионного акриламидного полимера. Полимер является с полимером Na соли 2-акриламидометил-2-пропансульфоновой кислоты и акриламида состава 30:70 (по осново-молям). Мольные соотношения гидраксиламина и каустика такие же, как и в примере 13. Продукт является стабильной микродисперсией полимера, содержащей 15,8% гидроксаматных групп (конверсия 79%). Вязкость раствора равна 7,0 через 5 дней. Молекулярная масса конечного полимера выше 3000.

Пример 21.

Из смеси мономеров акриламида (90 мол.) и диметилдиаллиламмонийхлорида (10 мол.) путем стандартной полимеризации с окислительно-восстановительным инициированием получают микродисперсию катионного полиакриламида. Продукт содержит 30,4% полимера, основанного только на акриламиде. 1,5 частей этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 2) растворяют 17 частей парафинового масла и смесь добавляют к 50 частям эмульсии полимера. 47,5 частей того же раствора гидроксиламин/каустик/тиосульфат, что и в примере 16, добавляют в течение 30 минут к смеси микродисперсии полимера. Продукт является стабильной микродисперсией, имеющей вязкость раствора 2,8 и значение рН выше 7. Образец полимера выделяют осаждением в метанол. Сухой полимер содержит 14% гидроксаматных групп (конверсия 70%) и 2% четвертичных аммониевых групп (конверсия 20%). Молекулярная масса конечного полимера выше 3000.

Пример 22

153,5 частей микродисперсии гомополиакриламида, содержащей 33,8% полимера, нагревают в вакууме для того, чтобы частично удалить воду и масло. Содержание твердого полимера увеличивается до 47,4% 1,5 частей этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 5) растворяют в 21,5 частях парафинового масла. Эту смесь добавляют к 40 частям частично дегидратированной микродисперсии. Составляют раствор, содержащий такие же количества гидроксиламина, избытка NaOH и тиосульфата натрия, как и в примере 16. 59,5 частей этого раствора добавляют в течение 25 минут к смеси микродисперсии полимера. Продукт является стабильной микродисперсией полимера с рН выше 7, имеет вязкость раствора 11,3 через один день и содержит 16% гидроксаматных групп (конверсия 80%). Молекулярная масса конечного полимера 14300000. Этот пример демонстрирует, что микродисперсию-предшественник можно дегидрировать перед взаимодействием с гидроксиламином.

Пример 23

Полимеризацией водного раствора акриламида с изопарафиновым растворителем, содержащим сорбитанмоноолеат полиоксиэтилена и сорбитанмоноолеат, приготовляют обратимую микроэмульсию акриламидного гомополимера. Полимеризацию проводят с использованием окислительно-восстановительной инициирующей системы. Микроэмульсия содержит 23 мас. полиакриламида и имеет средний размер частиц 31 нм. 10,0 частей парафинового растворителя объединяют с 2,0 частями этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 5), 11,2 частями 50% -ного водного гидроксида натрия, 2 частями 30%-ного водного тиосульфата натрия и 5,2 частями 47%-ного водного гидроксиламингидрохлорида при перемешивании и поддерживая температуру смеси 25^oC. Этот раствор перемешивают в течение 20 минут и затем добавляют к 29,0 частям микроэмульсии полиакриламида. Полученный продукт является стабильной микроэмульсией, имеет вязкость раствора 10,7, значение рН выше 7, и содержит 27% гидроксаматных групп (конверсия 72%). Молекулярная масса конечного полимера выше 3000. Этот пример показывает, что микродисперсия-предшественник может быть микроэмульсией.

Пример 24

Объединяя 251 часть 30%-ного раствора гидроксиламинсульфата и 37 частей тиосульфата натрия и гомогенизируя этот раствор со смесью 108 частей парафинового масла и 4 части изопропаноламидного производного длинноцепной жирной кислоты (эмульгатора), готовят обратимую эмульсию, содержащую гидроксиламин. Вторую эмульсию приготовляют, эмульгируя 50%-ный водный гидроксид натрия со смесью парафинового масла и этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 5). 20,7 частей эмульсии гидроксиламинсульфата добавляют в течение одного часа к 29,1 части эмульсии гидроксида натрия. Молярное соотношение гидроксиламина к NaOH равно 5,5:1,0. 22,5 частей этой смеси затем добавляют к 20 частям обращенной микродисперсии анионного полиакриламида (5 мол. карбоксилированных групп). Продукт является стабильной микродисперсией с рН выше 7, имеющей вязкость раствора 10,8 через один день, содержит 16,2% гидроксаматных групп (конверсия 81% ). Молекулярная масса конечного полимера выше 3000.

Пример 25

Следуя процедуре примера 24, 8,3 частей той же эмульсии гидроксиламинсульфата добавляют к 40 частям микродисперсии полиакриламида, содержащий 33,8% полимера. Затем к смеси в течение одного часа прибавляют 42,3 частей обратимой эмульсии, содержащей гидроксид натрия и тиосульфат натрия, в соотношении 45:0,16, соответственно. Вязкость раствора полученной эмульсии полимера равна 5,4 через 7 дней, а содержание гидроксаматных групп равно 6,4% (конверсия 64% ). Молекулярная масса полученного полимера 14300000. Примеры 24 и 25 показывают, что эмульсии реагента можно добавлять по отдельности.

Пример 26

Следуя примеру 3, готовят эмульсию "вода-в-масле", содержащую нейтрализованный гидроксиламин, в который молярное соотношение избытка NaOH к гидроксиламину равно 4,5: 1. Порцию из 21,7 частей этой эмульсии смешивают с 50,0 частями той же микродисперсии полиакриламида, что и в примере 1, получая молярное соотношение гидроксиламина к амиду 0,10:1 и молярное соотношение избытка NaOH к амиду 0,45:1. Продукт является устойчивой микродисперсией и имеет вязкость раствора 7,3 через 1 день. По данным ЯМР, содержание гидроксаматных групп равно 7% (конверсия 70%). Молекулярная масса конечного полимера 8200000.

Пример 27

58,3 частей гидроксиламингидрохлорида объединяют с 116 частями воды и 13 частями тиосульфата натрия. Смесь нейтрализуют 128 частями 50%-ного NaOH. Раствор фильтруют и порцию из 288 частей этого раствора эмульгируют с раствором 4 частей этоксилированного жирного амина (степень этоксилирования 5) и 108 частей парафинового масла, получая эмульсию. Порцию из 97,0 частей этой эмульсии смешивают с 35,0 частями микродисперсии анионного полиакриламидного полимера из примера 19, содержащей 38% полимера, получая молярное соотношение гидроксиламина к амиду 1:1. Продукт является стабильной микродисперсией. Полимер содержит 73,4 молярных гидроксаматных групп по данным ЯМР (конверсия 73%). Вязкость раствора равна 2,9 через 6 дней. Примеры 26 и 27 демонстрируют, что способ можно использовать для приготовления полимера, содержащего, соответственно, малые и большие количества гидроксаматных групп.

Пример 28

По методу, аналогичному используемому в примерах 4 11, гидроксиламинсульфат нейтрализуют избытком гидроксида натрия в присутствии тиосульфата натрия (25 мол. от гидроксиламина). Добавляют достаточное для растворения продуктов реакции количество воды. Отношение избытка NaOH к гидроксиламину в этой водной фазе варьируют. Затем готовят обратимые эмульсии "вода-в-масле", используя этоксилированный жирный амин (степень этоксилирования 5) в качестве эмульгатора. Концентрацию гидроксиламина в водной фазе этих гидроксиламиновых эмульсий сохраняют постоянной путем добавления воды. 29,5 частей каждой из полученных эмульсий, содержащих 0,019 частей гидроксиламина, добавляют к порции из 20 частей микродисперсии полиакриламида, содержащей 33,8% полиакриламида, получая молярное соотношение гидроксиламина к амиду 0,20:1. Все продукты являются стабильными микродисперсиями и имеют составы, приведенные в таблице 2 ниже. Эти примеры демонстрируют, что для приготовления стабильных микродисперсий можно использовать молярные соотношения NaOH/гидроксиламин выше 1,0:1,0.

Пример 29

Микродисперсию гидроксаматного полимера готовят согласно процедуре, показанной в примере 3. Его свойства при флокулировании суспензии "Красной грязи", полученной из алюминийперерабатывающего завода, сравниваются со свойствами коммерчески доступного полиакрилатного флокулянта, который используется для этой цели. Результаты приведены ниже в таблице 3.

Этот пример показывает, что микродисперсия гидроксаматного полиакриламида, приготовленная описанными здесь способами, демонстрирует лучшие качества, как видно из более высокой скорости осаждения и более низкого содержания суспендированных твердых веществ, чем обычно используемый полимер, при флокулировании "Красной грязи".

Пример 30

(Сравнительный)

Полимеризацией водного раствора акриламида получают полиакриламид (молекулярная масса примерно 4200). Раствор разбавляют до 46,1%-ного содержания твердых веществ. Готовят масляную фазу, растворяя 8 частей этоксилированного октилфенола, HLB 3,6 (поверхностно-активное вещество) в 132 частях керосина. Используя подходящий гомогенизатор, 260 частей раствора полимера медленно добавляют к масляной фазе. После 100 секунд смешивания гомогенизатор ускоряют до 5 в течение 30 сек. Немедленно две фазы разделяются на индивидуальные слои.

Пример 31

(Сравнительный)

Повторяют процедуру из примера 30, за исключением того, что поверхностно-активное вещество G заменяют 8 частями этоксилированного октилфенола (ГЛБ 7,8 поверхностно-активное вещество Н). Образуется эмульсия, разделяющаяся на индивидуальные фазы в течение 1,5 часов. Далее процедуру повторили с использованием масляной фазы из 16 частей поверхностно-активного вещества Н и 234 частей керосина. Образующаяся при этом эмульсия разделяется на индивидуальные фазы в течение 2 часов.

Пример 32

(Сравнительный)

Повторяют процедуру из примера 30, за исключением того, что поверхностно-активное вещество G заменяют 8 частями этоксилированного октилфенола ГЛБ 10,4 поверхностно-активное вещество 1). Образуется стабильная эмульсия полиакриламида. Эта эмульсия имеет такой же состав, что и эмульсия из патента США N 4587306, пример 27. Измерения проводимости указывают, что масло является непрерывной фазой. Готовят раствор из 7,34 частей гидроксиламингидрохлорида в 22,5 частях воды. В течение периода времени примерно 25 минут этот раствор добавляют к 50 частям перемешиваемой полимерной эмульсии, полученной с поверхностно-активным веществом 1. Аликвоту из 50 частей этой эмульсии перемешивают и к ней в течение примерно 30 минут прибавляют 8,07 частей 36% -ного раствора КОН. Молярное соотношение КОН к гидроксиламинхлориду равно 0,78:1, такое же, как и в патенте США N 4587306. Образец этой эмульсии нагревали в печи при 70^oC в течение 7 часов. Фазы полностью разделились после шестого часа. Водная фаза полимера из прогретого образца содержит 0% гидроксаматных групп. Примеры 30 32 показывают, что способ Вио нельзя использовать для приготовления стабильных обращенных микродисперсий низкомолекулярных полимеров. Так как в патенте США не дана степень этоксилирования или использованные так октилфенольные эмульгаторы, в этом примере были испытаны эмульгаторы с любыми степенями специфичности в диапазоне низких, средних и высоких значений ГЛБ. Ни один из них не привел к удовлетворительным результатам, т.е. все эмульсии разделились на отдельные индивидуальные фазы.

Пример 33

Повторяют процедуру примера 30 за исключением того, что масляную фазу составляют из 4 частей изопропаноламидамина олеиновой кислоты и 136 частей керосина. Образуется стабильная обращенная микродисперсия полимера, содержащая 30% полиакриламида. Готовят обращенную эмульсию, содержащую гидроксиламин и NaOH в молярном соотношении 0,65:3,55. 32,6 частей этой эмульсии добавляют к 25 частям эмульсии полимера. Продукт является стабильной обращенной эмульсией гидроксаматного полимера. Конверсия равна 100% Молекулярная масса конечного полимера 5400.

Пример 34

(Сравнительный)

Следуя примерам патента США N 4767540, 58,2 части микродисперсии имеющегося в торговле сополимера акриловой кислоты и акриламида (степень анионности 3 мол. молекулярная масса примерно 12 15 миллионов) смешивают с 16,3 частями твердого гидроксиламинсульфата так, чтобы молярное соотношение гидроксиламинсульфат/амид равнялось 1:1. Добавляют эквимолярное количество 50%-ного раствора гидроксида натрия (15,9 частей). Смесь нагревают до 90^oC и перемешивают в течение 5 часов. Затем ее помещают в печь и выдерживают при 90^oC в течение 16,5 часов. Продукт является гомогенным, жестким гелем, в котором масло диспергировано как эмульсия. Продукт растворим в воде и имеет вязкость раствора только 1,4 мПаc (молекулярная масса приблизительно 1 миллион).

Пример 35

(Сравнительный)

Повторяют процедуру примера 34 за исключением того, что дисперсию продажного сополимера акриловой кислоты и акриламида со степенью анионности 30% используют в качестве полимерного реагента. Продукт является жестким гелем, в котором масло диспергировано как эмульсия. Он не растворим в воде.

Пример 36

Сополимеризацией акриламида с 500 млн. долей (относительно акриламида) дивинилгликоля готовят обратимую микродисперсию сшитого полиакриламида (активность 26%). К аликвоте из 50 частей этой эмульсии добавляют 57,6 частей обратимой эмульсии, содержащей те же самые количества гидроксиламина, гидроксида натрия и тиосульфата, что и в эмульсии в примерах 4 11. Продукт содержит 20% гидроксаматных групп (конверсия 100%). Молекулярная масса конечного полимера выше 3000.

Пример 37

Следуя процедуре примера 14, готовят микродисперсию гидроксаматного полиакриламида. Этоксилированный нонилфенол не добавляют. Гидроксаматный полимер выделяют в виде сухого порошка осаждением в метанол. Полимер имеет степень гидроксамирования 17% (конверсия 85%). Вязкость раствора равна 4,3 мПаc.

Примеры 38 43

Повторяют процедуру примера 20 за исключением того, что соль сульфоновой кислоты заменяют, как указано, на 38) МАПТАК (МАРТАС, 25%); 39) стиролсульфоновую кислоту (20%); 40) метакриловую кислоту (48%); 41) сложный эфир карбоксиметилцеллюлозы (5%); 42) акриловую кислоту и метакриловую кислоту (35%) и (5%), соответственно; и 43) метакриловую кислоту и акрилат натрия (20%) и (80%), соответственно, (акриламид не используется). В каждом примере стабильные микродисперсии.