[发明专利]高度阳离子型的聚合物分散体、其制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及高度阳离子型的水包水的聚合物分散体，其包含阳离子单体含量至少为55重量％的细分散的水溶性的或水可溶胀的聚合物A，和包含阳离子聚合物分散剂B的连续水相，本发明涉及所述聚合物分散体的制备方法及其用途，例如在造纸或固体沉淀中作为絮凝助剂。

背景技术

在下文中，缩写“(甲基)丙烯(酸)”表示丙烯(酸)和甲基丙烯(酸)；例如(甲基)丙烯酰胺指丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。

在现有技术中已经重复描述了水包水的聚合物分散体及其制备方法。一般，通过混合在水溶液中的低分子量聚合物分散剂，和阳离子单体组分，并且随后对其聚合来制备所述分散体。本质上力求的是在其制备期间避免流变学问题并且获得容易处理的水包水的分散体。

WO 98/14405教导了阳离子型水包水的分散体，其中在聚合期间只存在改变分子结构顺序的(cosmotropic)和离液序列高的或者阴离子有机盐可能降低所得水包水的分散体的粘度。举例来说，使用在高分子量聚合物部分中具有20和83％之间的阳离子单体含量和具有平均分子量介于180,000和1,500,000之间的聚合物分散剂的分散体。尽管上述加入了盐，但是可能与阳离子单体含量无关地，在盐含量的很小偏差或者阳离子单体组分很小变化的情况下可能发生意外巨大的不可控制的粘度增加。

WO 98/31748描述了阳离子型水包水的分散体，其包含2-3重量％的基于二胺和环氧氯丙烷的缩合产物的低分子量聚合物胺作为聚合物分散剂。假定在聚合分散的单体溶液之前在制备期间加入至少10重量％的水溶性无机盐和有机酸下，该分散体是稳定的，并且尽管相对较高比例的分散的聚合物，但仍是可倾倒的。如此高含量的盐对于水包水的分散体的许多目的应用是不可接受的。

WO 98/31749不同于WO 98/31748，在于在聚合期间还使用多羟基化合物例如聚乙二醇。另外，举例来说，使用聚-DADMAC和聚二氰基二酰胺作为聚合物分散剂。所得的水包水的分散体，任选地还包括盐，是可倾倒的并且在储存时不会表现出任何不可逆的团聚。但是当进一步稀释时，必须将它们稀释至特定的水平以上，因为否则稀释导致与未稀释的水包水的分散体相比，Brookfield粘度不理想的高度增加。但是，这在使用水包水的分散体时是不利的。

为了降低在聚合期间发生的粘度峰，EP-A-0 630 909建议了一种聚合方法，其中最初向水溶液中引入水包水的分散体的分散剂聚合物并且随着时间分配待聚合的一部分单体。除了这些措施，对于粘度控制仍需要加入含量至少15重量％的多价阴离子盐。除了降低所得水包水的分散体的粘度之外，还加入其它的盐。同样在此情况下，归因于高含量的盐不能在所有目的应用中无问题地使用水包水的分散体。

从EP 262 945 A2中已知由两种不同的聚合物组分组成的阳离子絮凝剂及其制备方法。并非通过混合聚合物组分，在低分子量阳离子聚合物组分(混凝剂)的存在下通过聚合阳离子单体来获得高分子量阳离子聚合物组分(絮凝剂)来形成所述絮凝剂。混凝剂具有小于1百万g/mol的平均分子量M_w。在聚合反应期间，在刚引入的聚合物上可以进行接枝反应。归因于与基于丙烯酸酯单体的絮凝剂的不相容性，优选使用如下的混凝剂聚合物：烯丙基单体的聚合物，特别是聚-DADMAC和胺-环氧氯丙烷聚合物。混凝剂与高分子量聚电解质组分的比例规定为10∶1-1∶2，优选5∶1-1∶1.5，即在优选的实施方式中，混凝剂在聚合物混合物中的比例为83-40重量％。在聚合溶剂制备期间高比例的混凝剂比例引起粘度问题。所公开的絮凝剂的性质在快速和有效性方面不能满足工业上絮凝过程的要求。

DE 100 61 483 A1教导了一种水包水的分散体的制备方法，在该方法中通过加入少量的盐和酸实现了具有长储存寿命的分散体质量。在该申请文件中没有提供关于制备期间流变学问题的信息。

在水包水的分散体的制备期间，作为聚合批料增稠的结果，在搅拌器处不断出现转矩(torque)的巨大增加，它不再由聚合反应器的搅拌器控制。经常地，仅在冷却聚合批料后观察到转矩的增加。这些聚合批料不再是可用的并且必须丢弃。现有技术没有教导在无盐或低盐聚合物分散体下对这种流变学问题的任何解决方法。

另外，在延长的储存期间，尤其是在极端条件例如25℃以上并且不高于50℃的温度下，从现有技术中已知的水包水的分散体可能经受改变，即损害水包水的分散体的有利性质，导致例如延长的脱水时间。

发明内容