полимерные композиции и их получение и использование

Формула изобретения

1. Устойчивая, текучая, жидкая композиция, содержащая от 20 до 60 мас.% смеси водорастворимого полимера с высокой характеристической вязкостью и водорастворимого катионного полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью, в которой водорастворимый полимер с высокой характеристической вязкостью представляет собой неионный или катионный полимер этиленненасыщенного водорастворимого мономера или смеси мономеров, выбранных из диалкиламиноалкил(мет)-акрилата или -акриламида в виде кислой аддитивной или четвертичной соли, и присутствует в композиции в количестве от 3 до 40 мас. %, водорастворимый катионный полимерный коагулянт с низкой характеристической вязкостью имеет характеристическую вязкость менее 1,5 дл/г, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, выбирается из полиаминов, катионных дициандиамидных полимеров, и полимеров, содержащих от 70 до 100 мас.% диаллилдиметиламмоний хлорида и от 0 до 30 мас.% акриламида, и присутствует в композиции в количестве от 3 до 40 мас.%, при этом композиция представляет собой дисперсию полимера с высокой характеристической вязкостью в водной фазе, которая является водным раствором полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью, и от 0,01 до 1 мас.ч. водорастворимого полигидроксильного соединения на одну массовую часть полимерного коагулянта, и имеет кажущуюся характеристическую вязкость, по крайней мере, 2 дл/г, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, и вязкость по Брукфилду менее 30000 с.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что количество полигидроксильного соединения составляет от 1 до 10 мас.% от массы композиции и от 0,05 до 0,5 мас.ч. на одну массовую часть полимерного коагулянта.

3. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что полигидроксильное соединение выбирают из глицерина и полиэтиленгликоля.

4. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что количество полимера с высокой характеристической вязкостью составляет от 0,1 до 1 мас.ч. на одну массовую часть катионного коагулянта.

5. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что количество полимера с высокой характеристической вязкостью составляет от 0,4 до 0,7 мас.ч. на одну массовую часть катионного коагулянта и от 5 до 20% от массы композиции.

6. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что полимер с высокой характеристической вязкостью имеет кажущуюся характеристическую вязкость от 5 до 12 дл/г.

7. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что водный раствор также содержит водорастворимую неорганическую соль.

8. Композиция по п.7, отличающаяся тем, что количество неорганической соли составляет от 0,5 до 15 мас.% от массы композиции и от 0,01 до 2 мас.ч. на одну массовую часть коагулянта.

9. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что полимер с высокой характеристической вязкостью представляет собой полимер, содержащий от 0 до 100 маc.% акриламида и от 100 до 0 маc.% этиленненасыщенного катионного мономера и, необязательно, этиленненасыщенного анионного мономера в количестве, меньшем количества катионного мономера.

10. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что полимер с высокой характеристической вязкостью представляет собой полимер, содержащий от 50 до 100 маc.% акриламида и от 0 до 50 маc.% катионного мономера, и присутствует в количестве от 3 до 30 маc.% от массы композиции, тогда как количество коагулянта составляет от 5 до 40%.

11. Композиция по п. 10, отличающаяся тем, что полимер с высокой характеристической вязкостью представляет собой сополимер от 5 до 45 маc.% этиленненасыщенного водорастворимого катионного мономера и от 95 до 55 маc.% акриламида.

12. Композиция по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что композиция свободна от полимеров, содержащих гидрофобные группы, которые включают алкил, содержащий 4 или более атомов углерода, или арил.

13. Способ получения композиции по любому из предыдущих пунктов, в котором в водной фазе растворяют мономер или мономеры, выбранные из диалкиламиноалкил(мет)-акрилата или -акриламида в виде кислой аддитивной или четвертичной соли, подлежащие полимеризации, с образованием полимера с высокой характеристической вязкостью, с последующей полимеризацией мономеров.

Приоритет по пунктам:

17.12.1997 по п.1;

20.01.1997 по пп.2-15.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к жидким полимерным композициям, которые содержат как неионный или катионный полимер, имеющий высокую ХВ (характеристическую вязкость), так и катионный коагулянтный полимер, имеющий низкую ХВ, к их получению и использованию.

Хорошо известны поставка и использование водорастворимых, с высоким зарядом катиона, коагулянтных полимеров, имеющих низкую ХВ (характеристическую вязкость). Часто они поставляются заказчику в виде водных растворов. Хотя тот факт, что эти вещества имеют относительно низкую ХВ и низкую молекулярную массу, иногда представляет собой преимущество, есть много случаев, когда было бы желательно, если бы они могли дополнительно действовать таким образом, который обычно ассоциируется с поведением высокомолекулярных веществ.

Водорастворимые полимеры с более высокой молекулярной массой (как правило, имеющие более низкий ионный заряд) часто используются в качестве флоккулянтов. По причине их более высокой ХВ и молекулярной массы обычно непрактично поставлять их в виде водных растворов, содержащих более чем, самое большее, 5 или 10% по массе полимера, поскольку даже при концентрации 5% растворы способны иметь высокую вязкость, а при более высоких концентрациях они могут быть даже твердым гелем. В соответствии с этим хлопьеобразующие полимеры обычно оставляются заказчику в виде порошков или обратимых эмульсий (включая дисперсии) в масле.

Когда заказчик получает порошок, то ему обычно необходимо растворить этот порошок в воде перед использованием, и процесс растворения может быть медленным и неудобным. Когда заказчик получает эмульсию, ему также обычно необходимо растворить полимер в воде во время использования, и полученный раствор загрязнен поверхностно-активным веществом и маслом, либо другой непрерывной фазой эмульсии. Это не желательно.

Поэтому было предпринято множество попыток получить водорастворимый, обладающий относительно высокой молекулярной массой полимер в водной композиции (что устраняет недостатки растворяющегося порошка или дает возможность избежать оперирования непрерывной масляной фазой), причем полученная композиция имеет приемлемую вязкость, однако намного более высокую концентрацию, нежели та, которая ассоциировалась бы с этим высокомолекулярным полимером, будь он растворим в воде.

Эти попытки включают подавление набухания и/или растворения полимера, обладающего более высокой молекулярной массой, за счет модификации водной непрерывной фазы, в которой он диспергируется, и/или за счет модификации полимера. Такие продукты обычно называются "эмульсиями типа "вода в воде"", даже если физическое состояние вещества, обладающего более высокой молекулярной массой, может не быть обязательно истинной эмульсией.

Раскрытие эмульсии типа "вода в воде" приводится в патенте США 4389600. Он описывает полимеризующиеся мономеры в водной фазе, содержащей водорастворимый полимер. Неорганическую соль можно добавлять перед полимеризацией или после полимеризации. Так, в Примере 21 акриловую кислоту полимеризуют в растворе 100 г воды, 15 г ПЭГ, 10 г поливинилового спирта и 15 г NaCl. Хотя общее описание включает как неионные, так и ионные водорастворимые полимеры для раствора, полимер, используемый в большинстве примеров в качестве единственного или основного полимера в растворе, представляет собой полиэтиленгликоль, например, имеющий молекулярную массу в диапазоне от 6000 до 20000.

Единственным из названных ионных веществ является полиэтилен имин, и в примерах, когда он используется, он используется исключительно в качестве незначительного компонента с намного более высоким количеством неионного полимера. Необходимо, чтобы вязкость раствора не была слишком высокой (иначе композиция не будет наливной), и это обстоятельство накладывает строгие ограничения на мономеры, которые могут полимеризоваться в водной фазе, и на ХВ или молекулярную массу, с которыми они могут полимеризоватъся.

Хотя патент США 4380600 подразумевает, что описанная методика с использованием полиэтиленгликоля способна приводить к получению жидких дисперсий высокомолекулярного полимера, до сих пор, насколько нам известно, этот способ не доказал свою коммерческую ценность. Причина этому может заключаться в том, что свидетельства других авторов показали нам, что воспроизводство примера в этом патенте привело к получению не жидкой композиции, а к чему-то такому, что вскоре стало совершенно твердым. Гидроксисоединения также упоминаются в заявке на патент Японии 6136225, заявке на Европейский патент 183466 и заявке на Европейский патент 630909.

В заявке на Европейский патент 169674 описывается образование жидких композиций путем измельчения предварительно сформованного высокомолекулярного полимерного геля, например катионного полиакриламида, в непрерывную фазу, например, низкомолекулярного полимерного диаллилдиметиламмоний хлорида (DADMAC), или полиамина, или полиэтиленимина. Однако это потребовало предварительного образования водного полимерного геля и его введение в непрерывную фазу, и было трудно получить жидкую композицию, которая бы имела хорошую устойчивость при хранении и низкую вязкость при относительно высоком содержании полимера.

Известны способы, в которых тенденция высокомолекулярного полимера к набуханию и растворению в водной фазе подавляется за счет сополимеризации этого полимера с гидрофобным мономером (например, патенты США 5403883; 5614602 и 5480934, а также заявка на Европейский патент 525751). В других способах в водную фазу вводят различные добавки в целях обеспечения контроля над набуханием и растворением полимера, например такие, как полимерный диспергатор, описанный в патентах Канады 2143564 и 2140817, и многоатомная соль, описанная в патентах США 4929655 и 5006590, а также полимерный диспергатор с гидрофобным веществом, описанный в патенте США 5597859 и патенте Канады 2125545. Тем не менее, кажется, что ни одно из этих предложений не одобрено на широкой коммерческой основе, и что остается потребность в нахождении удовлетворительного способа получения водной композиции, имеющей достаточно низкую вязкость и содержащей как коагулянт, так и флоккулянт при достаточно пригодных высоких концентрациях, причем флоккулянт может иметь приемлемо высокую молекулярную массу.

В заявке на Европейский патент 262945 описано образование катионного полимера полимеризацией в водной фазе, например, водного полиамина или водного полиОАОМАС. В примерах образовывался катионный гомополимер. В примере 1 была получена композиция, содержащая около 12% катионного гомополимера, 12% полиамина и 76% воды, а вязкость композиции была достаточно низкой. В другом примере 2 была образована композиция, содержащая около 16% катионного гомополимера, 16% поли DADMAC и 67% воды. Вязкость композиции была выше.

Было бы желательно получить жидкую текучую устойчивую композицию, имеющую относительно высокое содержание активного полимера (то есть, активного для целей коагуляции или флоккуляпии) и представляющую собой эмульсию типа "вода в воде".

Было бы желательно получить композицию, содержащую коагулянт и флоккулянт, и чтобы поведение такой композиции напоминало поведение улучшенного коагулянта.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается устойчивая, текучая, жидкая композиция, содержащая от 20 до 60% по массе смеси водорастворимого полимера с высокой характеристической вязкостью и водорастворимого катионного полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью, в которой

водорастворимый полимер с высокой характеристической вязкостью представляет собой неионный или катионный полимер этиленненасыщенного водорастворимого мономера или смеси мономеров, выбранных из диалкиламиноалкил(мет)-акрилата или - акриламида в виде кислой аддитивной или четвертичной соли, и

водорастворимый катионный полимерный коагулянт с низкой характеристической вязкостью имеет характеристическую вязкость менее 1,5 дл/г, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, и выбирается из полиаминов, катионных дициандиамидных полимеров, и полимеров, содержащих от 70 до 100% маc. диаллилдиметиламмоний хлорида и от 0 до 30 мас.% акриламида, и присутствует в композиции в количестве от 3 до 40 мас.%,

при этом композиция представляет собой дисперсию полимера с высокой характеристической вязкостью в водной фазе, которая является водным раствором полимерного коагулянта с низкой характеристической вязкостью, и от 0,01 до 1 мас.ч. водорастворимого полигидроксильного соединения на одну массовую часть полимерного коагулянта, и имеет кажущуюся характеристическую вязкость, по крайней мере, 2 дл/г, определенную в 1 М растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при 25^oС, и вязкость по Брукфилду менее 30000 сП.

Текучую композицию получают образованием водной фазы, представляющей собой водный раствор полимерного коагулянта и полигидроксильного соединения и, необязательно, соли, растворением мономера или смеси мономеров, используемой для получения полимера с высокой характеристической вязкостью, в этой водной фазе, с последующей полимеризацией мономера или смеси мономеров для образования полимера с высокой характеристической вязкостью, диспергированного в водной фазе.

Композиция является устойчивой, текучей и жидкой в том смысле, что не происходит по существу никакого осаждения, когда композиция отстаивается в течение нескольких недель, и композиция имеет достаточно низкую вязкость так, что она может быть текучей. Предпочтительно не происходит никакого осаждения, однако если осаждение и происходит, то осажденная фаза способна ресуспендироваться за счет простого перемешивания. Вязкость композиции предпочтительно ниже 25000 сП, наиболее предпочтительно ниже 20000 сП, и часто ниже 12000 сП. Она может иметь вязкость, например, 1000 сП, однако, как правило, выше 2000 сП.

Композиция предпочтительно имеет вид прозрачной жидкости или непрозрачной жидкости. Она в основном свободна от геля или кусочков. Если образуются гель или кусочки, необходимо модифицировать водную фазу с тем, чтобы получить желательное состояние текучей жидкости. Например, можно изменять количество полимерного коагулянта или полигидроксильного соединения, либо добавлять неорганическую соль, что обсуждается ниже.

Полимер с высокой характеристической вязкостью можно образовывать исключительно из акриламида, так что он в основном является неионным, или исключительно из катионного мономера, однако обычно его образуют из смеси, например, от 0 до 100% по массе акриламида и/или другого водорастворимого неионного мономера и от 0 до 100% по массе водорастворимого этиленненасыщенного катионного мономера. Количество катионного мономера обычно составляет от 1 до 100 мас.%, поэтому количество акриламида обычно равняется от 0 до 99%. Предпочтительные полимеры содержат акриламид предпочтительно от 1 до 99%, наиболее предпочтительно от 5 до 95%, и катионный мономер в количестве от 1 до 99%, наиболее предпочтительно от 5 до 95%. Катионный полимер может быть катионным амфотерным полимером, в котором этиленненасыщенный анионный мономер содержится в смеси мономеров в количестве меньшем, чем количество катионного мономера, в целях получения катионного амфотерного полимера. Анионный мономер может быть этиленненасыщенным мономером карбоновой кислоты или мономером сульфоновой кислоты, например акриловой кислоты или полиакрилата, модифицированного акрилатным каучуком.

Предпочтительные полимеры содержат, по крайней мере, 40 мас.% акриламида, предпочтительно, по крайней мере, 50 мас.% акриламида, но не более 60% и предпочтительно не более 50 мас.% катионного мономера. Этот катионный мономер может быть четвертичным мономером диаллила, как правило, диаллилдиметиламмоний хлорид (DADMAC), однако предпочтительно представляет собой диалкиламиноалкил(мет)-акрилат или -акриламид, где группы алкила и алкилена обычно содержат от 1 до 3 атомов углерода, как правило, в виде кислой аддитивной соли или соли четвертичного аммония. Например, это может быть диметиламиноэтилакрилат или метакрилат, обычно в виде соли четвертичного аммония, или диметиламинопропилакриламид или -метакриламид, и вновь в виде четвертичной соли. Группа, образующая четвертичное основание (кватернизирующая группа), обычно представляет собой метилхлорид или другую алифатическую группу. Предпочтительно, полимер с высокой характеристической вязкостью в основном свободен от гидрофобных, понижающих растворимость, групп, таких как С₄- или более высокий алкил, например, свыше C₈, либо ароматические (такие, как бензиловые) группы на четвертичном азоте или где-то в ином месте, поскольку нет необходимости в таких веществах в соответствии с настоящим изобретением и они снижают эффективность продуктов.

Предпочтительно, количество катионного мономера составляет от 5 до 45%, а количество акриламида составляет от 55 до 95%. При необходимости в смесь мономеров могут быть включены небольшие количества других этиленненасыщенных мономеров (неионных или анионных), однако обычно в этом нет необходимости, и полимер удобно образовывать из бинарной смеси или исключительно из акриламида.

Катионный полимер с высокой характеристической вязкостью может быть получен в присутствии небольшого количества агента сшивания с образованием продуктов, которые имеют ионное восстановление, по крайней мере, 20%, как описано в заявке на Европейский патент 202780.

Полимер с высокой характеристической вязкостью образуют полимеризацией в композиции при таких условиях, что он имеет кажущуюся характеристическую вязкость, по крайней мере, 2 дл/г и обычно значительно более высокую. Например, обычно он имеет кажущуюся характеристическую вязкость, по крайней мере, 4 дл/г, и поэтому его молекулярная масса достаточно высокая для того, чтобы он имел полезные флоккуляционные свойства при использовании для обработки суспензии. Кажущаяся характеристическую вязкость часто бывает выше 5-14 дл/г, или более того. Как правило, она составляет диапазон от 5 до 12 дл/г.

Все эти значения составляют кажущуюся характеристическую вязкость, то есть такую характеристическую вязкость, которая определена наблюдением за показателями вязкости водных композиций, полученных из всей композиции данного изобретения в 1 молярном растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при температуре 25^oС, с использованием вискозиметра с подвешенным уровнем, причем кажущуюся характеристическую вязкость определяют путем вычисления на основе массы полимера с высокой характеристической вязкостью в композиции. Таким образом, если, например, композиция содержит 10 мас.% акриламидного полимера, и вся композиция используется для получения раствора, необходимого для измерения характеристической вязкости, то количество полимера в таких растворах при подсчете характеристической вязкости, допускают равным 10% по массе композиции.

Водорастворимый катионный коагулянт с низкой характеристической вязкостью имеет характеристическую вязкость не более 1,5 дл/г, как определено с использованием вискозиметра с подвешенным уровнем в растворах только полимерного коагулянта в 1 молярном растворе хлорида натрия, забуференном до рН 7,5 при температуре 25^oС. Хотя можно использовать полимерные коагулянты с более высокой характеристической вязкостью, однако они имеют склонность к повышению вязкости продукта (например, при измерении вискозиметром Brookfield = вязкость по Брукфилду), и поэтому лучше использовать полимерные коагулянты, имеющие характеристическую вязкость ниже 1 дл/г. Как правило, характеристическая вязкость составляет менее 0,7, и обычно менее 0,5 дл/г. Полимерный коагулянт может иметь такую низкую молекулярную массу, например 10000, что он не имеет никакой измеримой характеристической вязкости.

Полимерный коагулянт может быть полимерным коагулянтом на основе полиамина, например полимерами, полученными конденсацией моноамина, и/или диамина, и/или триамина, или более высокого амина (например, этилендиамина или тетраэтиленпентамина) с эпихлоргидрином или другим эпигалогидрином, либо с дихлорэтаном или другим дигалоалканом. Предпочтительные полиамины образуются конденсацией эпихлоргидрина с диметиламином и небольшим количеством этилендиамина или другого полиамина, в целях образования поперечных связей.

Полимерный коагулянт может быть гомополимером или высшим катионным сополимером водорастворимого этиленненасыщенного катионного мономера, по выбору с сомономером, который обычно содержится в количестве, не превышающим 30% по массе акриламида. Этиленненасыщенные катионные мономеры могут быть любыми из числа катионных мономеров, обсужденных выше, однако мономер предпочтительно представляет собой диаллилдиметиламмоний хлорид. Обычно это гомополимер или сополимер, по крайней мере, 80, и обычно, по крайней мере, 90% DADMAC, при этом остальное количество уравновешивается акриламидом.

Предпочтительно полимерный коагулянт свободен от гидрофобных, понижающих растворимость, групп, таких как С₄- или более высоких (например, свыше C₈) алкил, либо ароматических групп на четвертичном азоте.

Полимерным коагулянтом может быть полидициандиамид, то есть катионный дициандиамидный сополимер.

Единственными существенными полимерами, присутствующими в композиции в соответствии с настоящим изобретением, являются предпочтительно традиционные водорастворимые полимеры с высокой характеристической вязкостью и водорастворимые полимеры с низкой характеристической вязкостью вместе с водорастворимым полиэтиленгликолем. Так, в соответствии с изобретением предпочтительно, чтобы не было никакого преднамеренного добавления полимера, который содержит гидрофобные группы и который поэтому имеет существенно важную низкую растворимость в воде, в отличие от традиционных водорастворимых полимерных коагулянтов или флоккулянтов.

При обращении к водорастворимому мономеру подразумевается, что мономер имеет традиционно высокую растворимость при температуре 25^oС, как правило выше 5 или 10%, в деионизированной воде, и аналогичным образом водорастворимый полимер имеет традиционно высокую растворимость в воде, обычно свыше 5 или 10%, в деионизированной воде, и при этих концентрациях он может образовывать гель с высокими значениями характеристической вязкости.

Водная фаза, в которой диспергирован полимер с высокой характеристической вязкостью, представляет собой раствор в воде полимерного коагулянта и водорастворимого полигидроксильного соединения, а также, необязательно, неорганической соли. Водорастворимое полигидроксильное соединение может быть выбрано из целого ряда дигидрокси-, тригидрокси- и высших гидроксисоединений. Они могут быть мономерными, такими как глицерин, или полимерными, такими как поливиниловый спирт или полиэтиленгликоль. Однако предпочтительно, чтобы полигидроксильное соединение было веществом, приводящим к получению низкой вязкости раствора, и поэтому предпочтительны глицерин или полиэтиленгликоль с относительно низкой молекулярной массой. Предпочтительный полиэтиленгликоль имеет молекулярную массу, достаточно низкую для того, чтобы он был жидким, как правило, молекулярную массу ниже 1000, например 200. Однако, если и можно использовать полиэтиленгликоли с более высокой молекулярной массой, например 6000, 8000 или 10000, то было бы нежелательно использовать полиэтиленгликоль с молекулярной массой выше, чем приблизительно 4000.

Количество полигидроксильного соединения обычно поддерживают на относительно низком уровне, так как большие количества излишни и вещество обычно инертно в отношении флоккуляционной или коагуляционной активности конечной композиции, и поэтому повышение количества этого соединения приводит к повышению стоимости всей композиции. В соответствии с этим количество полигидроксильного соединения составляет не более 1 части на одну часть массы полимерного коагулянта и, как правило, не превышает 10 мас.% от массы всей композиции, и часто составляет менее 6%. Если в любой конкретной композиции количество является слишком низким, то композиция может застудневать или иным образом становиться не текучей, и поэтому полигидроксильное соединение присутствует в количестве, по крайней мере, 1 мас.% от массы композиции. Часто количество полигидроксильного соединения составляет от 0,05 до 0,5 части, иногда от 0,08 до 0,2 части, на одну часть массы полимерного коагулянта.

Часто бывает желательно включать неорганическую соль в водную фазу в целях стимулировать образование жидкой устойчивой композиции и понизить вязкость композиции. Можно использовать любую водорастворимую неорганическую соль, понижающую вязкость, однако для простоты соль обычно представляет собой хлорид или сульфат щелочного металла или аммония, предпочтительно сульфат аммония или хлорид натрия. При использовании достаточного количества полигидроксильного соединения обычно нет необходимости в добавлении более 2 мас. ч. соли на одну мас.ч. коагулянта, однако часто используют 4 или даже 6 мас. ч. Как правило, количество составляет менее 1 мас.ч., предпочтительно 0,6 мас. ч. на одну мас.ч. коагулянта. Обычно оно составляет, по крайней мере, 0,01 мас.ч. и часто, по крайней мере, 0,03 мас.ч. на одну мас.ч. коагулянта. Когда количество соли выражается на основе массе всей композиции, ее количество обычно составляет, по крайней мере, 0,5%, часто, по крайней мере, 2%, однако как правило оно не превышает примерно 10 или 15%, хотя в некоторых случаях может достигать 20% или даже 30 или 35%. Некоторое количество соли можно вводить с мономером или смесью мономеров, но большую часть или всю соль обычно вводят в раствор полимерного коагулянта.

Обычно соль представляет собой водорастворимую неорганическую соль, такую как хлорид, бромид или иодид аммония, щелочного металла или щелочноземельного металла (например, MgCl₂, NaCl, NH₄Cl), хлорид полиалюминия или сульфат, такой как сульфат аммония.

Композиции в соответствии с настоящим изобретением могут содержать полимер с более высокой характеристической вязкостью, нежели полимерный коагулянт, например, в соотношении 1:0,1-1, обычно 1:0,5-1. Это имеет место особенно тогда, когда в растворе коагулянта присутствует соль, например, в количестве свыше 10% или 15 мас.% от массы композиции. Тогда количество флоккулянта может составлять от 10 до 35%, а количество коагулянта может быть от 3 до 10%.

Тем не менее предпочтительно, чтобы количество соли было ниже 10% или 15% (например 0-2%). Обычно количество полимера с высокой характеристической вязкостью не превышает количество катионного полимерного коагулянта, и, предпочтительно составляет количество меньшее, чем количество коагулянта. Как правило, композиция содержит от 0,1 до 1 мас.ч., часто от 0,2 до 0,7, например, от 0,4 до 0,7, мас.ч. полимера с высокой характеристической вязкостью на одну мас.ч. катионного полимерного коагулянта.

Количество катионного полимерного коагулянта обычно составляет менее 12% по массе композиции и часто составляет, по крайней мере, 15%. Как правило, оно не превышает 30% и часто бывает ниже 25%.

Количество водорастворимого катионного полимера с высокой характеристический вязкостью обычно составляет, по крайней мере, 5% и, предпочтительно составляет, по крайней мере, 7%. Часто оно ниже 20%. Хорошие результаты часто получают при количестве от 8 до 18% по массе всей композиции.

Количество воды в композиции, как правило, составляет от 30 до 75%, часто от 50 до 70%. Количество воды бывает в диапазоне от 2 до 5 мас.ч. на одну мас.ч. полимерного коагулянта.

Необходимую полимеризацию мономера или смеси мономеров в водной фазе можно инициировать с использованием термического инициатора или окислительно-восстановительного инициатора. Инициатор можно добавлять как в начале реакции, так и в течение реакции. Он добавляется в количестве и во время, которые приводят к получению полимера, имеющего выбранную характеристическую вязкость.

Одно свойство предпочтительных композиций в соответствии с настоящим изобретением заключается в том, что вязкость композиции можно повышать при добавлении относительно небольшого количества воды, после чего вязкость можно понизить при добавлении более высоких количеств воды. Например, когда общую концентрацию акриламидного полимера с высокой характеристической вязкостью и катионного полимера с низкой характеристической вязкостью понижают, скажем, на одну треть в результате разбавления композиции водой, вязкость по Брукфилду полученной композиции может быть, по крайней мере, в два раза выше, и часто, по крайней мере, в три или четыре раза выше, чем вязкость по Брукфилду перед разбавлением водой, тогда как дальнейшее разбавление с целью понижения концентрации полимера, скажем, на одну треть или на одну четверть, либо менее, чем начальная концентрация, восстановит вязкость по Брукфилду до ее начального значения или приведет к более низкому значению.

Композиции настоящего изобретения могут быть использованы или путем непосредственного добавления к обрабатываемой суспензии, или, что более часто, после разбавления до общей концентрации полимера с высокой характеристической вязкостью и катионного полимерного коагулянта, которая составляет обычно менее 10% и часто от 0,1 до 5% по массе.

Обрабатываемая суспензия может быть любой суспензией, которую можно обработать двумя полимерами, либо в отдельности, либо в комбинации. Так, это может быть суспензия целлюлозы, например, суспензия для производства бумаги, в которой композиция используется в виде дренажной добавки, или это может быть суспензия на основе целлюлозных, городских или промышленных отходов.

Предпочтительные композиции, содержащие полимер с менее высокой характеристической вязкостью (как правило, образованный из 0-50% катионного мономера и 50-100% акриламида), чем коагулянт, имеют особую ценность в качестве улучшенных коагулянтов, то есть, находят применение в целом ряде случаев, когда используется катионный коагулянт и требуется улучшенное эксплуатационное качество. Примерами являются обработка сточных вод при производстве бумаги, обработка шлама сточных вод и очистка маслянистой воды.

Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

Пример 1

Получение 20% катионного полимера в водном основании полиDADMAC, ПЭГ и соли

(Все массы даны для 100% активных компонентов)

В 250 мл колбу, снабженную смесителем, конденсатором, продувкой азотом и термометром, загружают воду (130 г), полиDADMAC (39,8 г), ПЭГ (полиэтиленгликоль) 200 (3,5 г) и хлорид натрия (5,5 г).

Фазу мономеров получают из акриламида (17,0 г) и диметиламиноэтилакрилата, кватернизованного MeCl (DMAEA q MeCl), (4,2 г), с последующим ее добавлением в колбу, перемешиванием смеси и продувкой азотом.

Содержимое колбы нагревают до температуры 50^oС с последующим добавлением 4 мл 1% водного раствора персульфата аммония. Реакционную смесь выдерживают при температуре 50^oС в течение одного часа вплоть до второго добавления 4 мл 1% раствора персульфата аммония. Затем реакционную смесь оставляют на один час.

Полученный продукт имеет концентрацию (сухая масса) 35% и вязкость по Брукфилду (определена на приборе Brookfield RVT, шпиндель 6, 10 об/мин, 25^oС) 11500 сП.

Кажущаяся характеристическая вязкость составляет 10,1 дл/г.

Содержание активного продукта (катионный коагулянт + катионный сополимер с высокой характеристической вязкостью) 30,5%.

Содержание сополимера с высокой характеристической вязкостью 10,6%.

В основном аналогичным образом образуют другие флоккулянтные полимеры с высокой характеристической вязкостью, и результаты данного примера приведены ниже в таблице.

В данной таблице:

- катионный мономер А представляет собой диметиламиноэтилакрилат, кватернизованный метилхлоридом;

- катионный мономер В представляет собой акриламидопропилтриметиламмоний хлорид.

- катионный мономер С представляет собой диметиламиноэтилакрилат, кватернизованный бензилхлоридом.

Все примеры проводят в основном аналогичным образом, за исключением следующего: в Примере 4 реакцию осуществляют при температуре 60^oС с 2 мл 1% водного азокатализатора, добавляемого в начале реакции и затем через 1 час. Катализатором является 2,2-азобис(2-амидинопропанхлоргидрат). Тот же самый инициатор реакции используют в Примере 6. В Примере 10 2 мл 2,5% раствора бромата калия и затем 3,2 мл 5% раствора метабисульфита натрия добавляют в реакционную смесь и проводят экзотермическую реакцию. Затем реакционную смесь нагревают при температуре 50^oС в течение 1 часа для достижения полной полимеризации.