[发明专利]水包水分散体中受控的自由基聚合

说明书

本发明涉及一种用于制备水溶性聚合物的方法，以浓缩的水性分散体形式提供这些聚合物。本发明提供这种类型的水性分散体，这些水性分散体具有一个高固体含量但是尽管如此它们是流体并且是稳定的并且因此可以很容易地运输、加工和存储。本发明还涉及如此生产的分散体的应用，这些分散体可以特别容易地在一种水性介质中稀释以便在溶液中释放聚合物，从而例如改变一种水性介质的流变学特性。

当在本说明中提及一种“水性”介质时，它是包含水，任选地作为与其他水溶溶剂(比如像乙醇或其他醇类，亦或丙三醇)的一种混合物，并且在其中可以溶解盐亦或其他水溶性化合物的一种介质。为了本说明的目的，在一种“水性”介质中，水优选地是一种以按重量计至少30％、更优选按重量计至少50％的量存在的化合物。当使用除了水之外的水溶性溶剂时，在该水性介质中存在的水的重量相对于该介质中存在的水与其他水溶性溶剂的总重量的比率(水/溶剂重量比)优选地是大于50％，或甚至大于60％。

为了本说明的目的，“一种聚合物水性分散体”表示一种组合物，该组合物包含一种处于分散在由如以上定义的水性介质组成的相中的、具有在100nm与20微米之间(最常见的是在500nm与15微米之间、并且典型地在1与10微米之间)的尺寸的、显微镜可观察的颗粒形式的聚合物。一种聚合物分散体，在给予该术语如本说明中所使用的意义内，应该区别于一种聚合物溶液，该聚合物溶液不包含处于显微镜可观察颗粒形式的聚合物。为了本说明的目的，认为具体而言若一种介质不含处于超过100nm的团聚体形式的这种聚合物的团聚体则这种聚合物溶解于该介质中。总体而言一种水溶性聚合物的水性分散体非常容易在视觉上与一种聚合物溶液区分：典型地，分散体具有一种乳状外观并且广泛地散射光，而溶液通常具有一种透明的外观。

为了本说明的目的，术语“水溶性聚合物”表示一种聚合物，该聚合物至少在某些pH和盐度条件下可以大于0.1g/l、或甚至大于0.5g/l的浓度溶解在水中，而没有具有大于100nm的尺寸的团聚体/颗粒出现，并且典型地没有任何团聚体或颗粒出现。此类聚合物是本领域的普通技术人员熟知的并且通过这种类型的水溶性聚合物，具体通过说明可以提及通过一种丙烯酰氨基、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和/或丙烯酸类型单体的聚合作用获得的均聚物和共聚物。

众所周知的是水溶性聚合物的合成难以在一种水性介质中直接进行；水溶性单体的聚合作用实际上引起了该聚合介质粘度的增加，并且为了避免该介质的固化作用(或至少允许回收所获得的聚合物)，必须限制所合成的聚合物的分子量和/或浓度。溶液聚合使之有可能获得仅具有低干提取物(最多1％至15％)的超过1000000至2000000g/mol的分子量。

作为替代的方案，例如凝胶聚合诚然已经进行了描述，所述替代的方案产生了呈更浓缩形式的但是难以有效地分散在水性介质中的聚合物。此外，凝胶聚合经常导致高分子量聚合物(典型地大于5000000g/mol)。

为了获得高分子量水溶性聚合物(大于500000g/mol)，众所周知的惯例是进行一种反相乳液聚合，即，通过在一种疏水性连续介质中分散的液滴中进行聚合反应。诚然这种类型的聚合(称为“反相乳液聚合”)产生了具有较高分子量的聚合物，特别是在从500000至10000000g/mol的范围内，但是为了随后在一种水性介质中使用它们，必须将它们从该疏水相分离，这导致了附加的成本。此外，所获得的这些聚合物包含用于其合成的表面活性剂，这些表面活性剂可能对某些随后的应用是有害的，除非它们被提取出，这涉及附加的成本。

过去已经提出了多种变体来尝试克服这些困难，并且试图在一种水性介质中直接获得水溶性聚合物分散体，例如通过在一种包含盐的水性介质中合成具有离子性质的聚合物，该聚合物在其达到足够高的分子量时沉淀出。在这种类型的方法中，有时候表示为“均相分散体聚合”，概括地说，聚合作用以常见类型的溶液聚合开始，但是以分散介质中的聚合结束。作为这种类型方法的举例，可以提及例如在US 3,658,772、US 3,493,500或在FR 2 879 606中亦或在美国化学学会研讨会系列[American Chemical Society Symposium Series]，第755卷，第4章，36-45中提出的方法。诚然通过均相分散体聚合作用获得的水溶性聚合物的水性分散体是有利的(特别是由于其较低的成本以及由于得到了在水性介质中直接可用的分散体)，但是它们受限于特定的聚合物并且它们还具有两个主要的缺点，即：

-一个高粘度：