Способ получения водорастворимого катионоактивного полимера

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕН 11 Я ВОЛОРАСТВОРИМОГО КАТИОНОАКТИВНОГО ПОЗППИРА(57) Изобретение относится к производству полимерных обезвоживающих иудерживающих агентов и Йлокулянтови может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности, а также при очистке городских и промышленных сточных вод. Изобретение позволяИзобретение относится к способамполучения катионоактивных полимеров,используемых в качестве обезвоживаю- .щих агентов в целлюлозно-бумажной промьппленности и в качестве Флокулянтовпри очистке сточных вод,Цель изобретения - упрощение способа получения полимера.П р и м е р 1. Периодический процесс получения катионоактивного полимера (КП) проводят в емкостном реакторе из стали Х 18 Н 10 Т вместимостью 100 л,снабженном рубашкой для охлажденияи обогрева водой, якорной мешалкой(п=80 об/мин), обратным холодильникомс рассольным охлаждением, термопарой ет упростить процесс получения водо- растворимого катионоактивного полимера с повышенными воспроизводимостью свойств и стабильностью, Указанную задачу решают путем использования в качестве исходного сырья полиэтиленполиаминов мол,м. 200-400, к водному 15-20%-ному раствору которых добавля" ют при перемешивании эпихлоргидрин в количестве 40-100% от массы полиэтиленполиаминов, нагревают полученную смесь до 75-95 ОС и перемешивают при этой температуре до достиженияовязкости при 20 С 0,2-0,8 П, после чего добавляют дихлоргидрин или диэпокснд полиэтиленгликоля мол.м.200-400 в количестве 1-15% от массы полиэтиленполиаминов и перемешиваютопри 74-95 С до достижения полученнымо раствором полимера вязкости при 20 С 2-8 П. 3 табл. и системой циркуляции, включающей плунжерный насос, теплообменник с рас сольным охлаждением и датчик промьппленного вискозиметра типа ВВН-ЗМ, С помощью системы циркуляции в процессе синтеза К 11 обеспечивается непрерывный отбор реакционной массы со скоростью 200 л/ч из реактора в датчик вискозиметра с последующим возвращением ее в реактор.В реакторе смешением 10 кг технических полиэтиленполиаминов (ПЭПА) со средней ММ 265 (ПЭ 11 А марки А по ТУ 6-02"594-80) с 40 л воды готовят 20%-ный раствор ПЭПА, К раствору ПЭПА при охлаждении водой, подаваемой в(ЭПХ) (65 Х от массы ПЭПА), не допусо, 5кая повышения температуры выше 30 С,По окончании дозировки ЭПХ реакционную смесь нагревают до 95 С, Выдерживают смесь при укаэанной температуреи перемешивании, непрерывно контролируя ее вязкость с помощью промьпдленного вискозиметра. Через 6 ч подостижении вязкости 63 сП (при 20 С)в полученный 29,2 Х-ный раствор пред-:полимера при 95 С прибавляют из мерника 0,3 кг технического дихлоргидрин полиэтиленгликоля (ДХП) (3 Х отмассы ПЭПА), синтезированного из ЭПХи полиэтиленгликоля (ПЭГ) 400 и имеющего содержание гидринного хлора 2011,7 Х,Реакционную массу выдерживают при95+5 С и перемешивании, непрерывноконтролируя ее вязкбсть. Через 6 чпо достижении вязкости 230 сП процесс 25прекращают. Полученный 29,8 Х-ный вод-.ный раствор КП с содержанием ионногохлора 4,4 Х представляет собой светлокоричневую ящцкость, имеет плотность1,08 г/см 2, рН 10Вязкость раствораполимера практически не меняется впроцессе хранения в течение 15 мес,П р и м е р 2, Процесс полученияКП проводят аналогично примеру 1,но с использованием ПЭПА со среднейМИ 397 (ПЭПА марки Г по ТУ 6-02-5943580) и технического диэпоксидполиэтиленгликоля (ДЭП), полученного из ЭПХи ПЭГ 400 и имеющего содержание эпокси-групп 10,5 Х..40В реакторе из 8 кг ПЭНА и 36,4 лводы готовят 18 Х-ный водный растворПЭПА. К раствору ПЭПА при 15-20 С иперемешивании в течение 0,5 ч прибавляют 3,3 кг ЭПХ (40 Х ом массы ПЭПА),после чего смесь .нагревают до 80 Си перемешивают в течение 8 ч до достижения вязкости 25 сП (при 20 С)К полученному 23 5 Х-ному водномуэ оораствору предполимера при 80 Си перемешивании прибавляют 1,2 кг50ДЭП (15 Х от массы ПЭПА) и реакционнуюсмесь перемешивают в течение 10 ч доодостижения вязкости 787 сП при 20 С.Полученньш 25,4 Х-ный водный раствор КП имеет плотность 1,12 г(смз 55рН 11, После хранения в течение16 мес вязкость раствора составила1260 сП. П р и м е р 3. Синтез КП проводят в стеклянной круглодонной трехтубусной колбе вместимостью 0,5 л, снабженной мешалкой в затвором, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой. В качестве аминной компоненты используют техническую смесь тетраэтиленпентамина (74 мас.Х), пентаэтиленгексамина (18 мас.Х) и других этиленовых аминов. имеющую среднюю ММ 203, В колбе иэ 45 г указанной смеси и 225 г воды готовят 15 Х-ныйо раствор. К раствору при 25-30 С и перемешивании приливают постепенно 36 г Э 11 Х (80 мас.Х от массы этиленовых аминов). Реакционную смесь нагреО вают с помощью масляной бани до 90 С и выдерживают с перемешиванием при этой температуре, периодически, через каждые 2 ч, отбирая пробы реакционной массы, замеряя их вязкость и возвращая пробы в реактор. Через 5 ч по доо стижении вязкости 27,0 сП (при 20 С) к полученному 24,1 Х-ному водному раствору предполимера при 90 С и перемешивании в течение 1 ч добавляют 4,5 ДХП (10 мас.Х от массы этиленовых аминов), полученного из ПЭГ с МИ 200. Реакционную смесь перемеыивают 7 ч при 90 С до достижения вязкости 427 сП (при 20 С)Вязкость 25,1 Х-ного водного раствора КП плотностью 1, 128 г/см, рН 10,5 после хранения в течение 20 мес составила 574 сП,Данные по получению катионоактивного полимера в виде примеров, отражающих сущность изобретения (примеры 1 - 12), и контрольные примеры 13 - 25) представлены в табл. 1.Синтез КП в примерах 4 - 12 проводили аналогично примерам 1 - 3; в таблице представлены условия синтеза КП согласно предложенному техническому решению.П р и м е р 13 (контрольный), Синтез КП проводят с использованием лабораторной установки примера 3.Растворением 40 г технического ПЭПА со средней молекулярной массой 255 в 160 мл воры в колбе готовят 20 Х-ный раствор ПЭПА.При 20+5 С и перемешивании к растовору ПЭПА в течение 0,5 ч по каплям прибавляют 2 г (5 Х от массы ПЭПА) технического ДХП, синтезированного из ЭПХ и ПЭГ 400 и содержащего 11,7 Х гид" ринного хлора. После нагревания в течение 10 ч при 90 С вязкость реакЧерез 4 ч реакционная смесь пре.вращается в гель, не растворимый в воде, 15Примеры 14 - 15 аналогичны примеру 13 с измененной последовательностью смешения реагентов, с той лишь разницей, что в примере 14 и 15 используются различные сшивающие аген ты и в качестве исходных используются ПЭПА различной молекулярной массы.В примерах 16 - 18 и 19 - 21, 22- 25 представлены результаты опытов по получению КП с использованием в каче стве сшивающего агента одного ЭПХ в две (16 - 18) и одну стадии (19 - 21) и ДХП или ДЭП в одну стадию (22 - 25).В табл. 1 приняты следующие обозначения:11 пэпА т 40,3,юп (дэп) шлама;С рл мг/л - концентрация флок- лянтаФ 10 м - фильтрующая способьность осадка;Ч; Ч - относительное к конт."рольному опыту ускорение осветления осадка;У;/Ук - относительная уплотняемость осадка;ф,Фк - относительная фильт;.рующая способностьосадка.КП высокоэффективен при применении его на суспензиях кремнезема, повышает как скорость отстоя, так и степень уплотнения осадка. 45 50 55 5 15641 ционной смеси составляет 8 сП (при 20 С).К охлажденной до 20 С реакционной смеси при перемешивании в течение 1 ч постепенно прибавляют 26 г ЭПХ (65 мас.% от массы ПЭПА). Смесь переомешивают 3 ч при 20 С, нагревают до 90 С и выдерживают при этой температуре, контролируя вязкость путем анализа проб на вискозиметре Хеплера. ЗОмолекулярная массаполиэтиленполиамина;массовое количествоЭПХ от массы ПЭПА,участвующее в реакциипри получении предполимера;температура синтезапредполимера; вязкость раствора предполимера при 20 С;молекулярная масса ПЭГ, взятого для синтеза ДХП (ДЭП); массовое количество ДХП (ДЭП) от массы ПЭПА, участвующее в реакции при "подшивке" предполимера; температура синтеза полимера;вязкость раствора полимера при 20 С; длительность хранения полимера;вязкость раствора полимера после хранения при 20 С; 56 бС - массовая концентрацияраствора полимера.Была исследована эффективностьполученного водорастворимого катионового полимера (КП) как интенсификатора основных процессов производствабумаги и картона. Для сравнения использовали КП аналогичного назначенияряда зарубежных фирм, Критериями эффективности применения добавок служили следующие показатели; степеньудержания наполнителя (каолина) вбумажном листе и скорость обезвоживания.,бумажной массы (по изменению градуса помола).Испытывали образцы КП, синтезированные в условиях примеров 1 - 3;композиция бумажной массы, мас.%:беленая целлюлоза 56; каолин 39; канифольный клей 2; глинозем 3.Удельный расход КП по сухому веществу 0,15% к абсолютно сухой бумажноймассе,Результаты представлены в табл. 2,В табл. 3 представлены результатыиспытаний КП в качестве флокулянтапри осаждении суспензии минеральногонаполнителя "белой сажи" (высокодисперсной 80). Испольэовали образцыКП, полученные в условиях примеров 4и 5. Концентрация твердой фазы1,45 г/л, рН 6,6.В табл. 3 для сравнения приведеныданные испытаний катионного Флокулянта на основе полиакриламида АК 617-04.В табл. 3 приняты условные обозначения:г лЧ , --- скорость осветленияминраствора;У - степень чплотняемости1564156 единений используют на первой стадии эпихлоргидрин в количестве 40-100% от массы полиэтиленполиамина, а на второй стадии - дихлоргидрин или диэпоксид полиэтиленгликоля с мол.м.200-400 в количестве 1-15% от массы полиэтиленполиамина, причем первую.о стадию проводят при 75-95 С до получения раствора полимера с вязкостью 0,2-0,8 .П при 20 Се а вторую стадиюпри 75-95 С до получения раствора полимера с вязкостью 2-8 П при 20 С.Таблицт С сн гиессП С,нанас. 5 )6 20 63,0 250 27 О 79,2 550 74э,о 5,0 О,о 1,о(8 20 20 255 65 39 ао 2 ОЭ ОО ева последовател сиевевиа реагеааиа ДХО (РЭП) адил - ЭПХ ваа предлолвера Галь Гель ГРЛЪ Язие аост 1 ст 11 с)г,о )1,о го, 29,9 254 28, 29,8 25, 33,5 Э 6,5 35,5 36,5 49 85 26 6 7 8 )9 90 80 75 29,0 58,0 гз,о га 6 466 0,0 Э,о2,0елъ ель Проведевистадии свив есса в пдвуаавиа аеевт Гелье 2 22 23 24 25 Ю 874 742 220 925(400 Проведение пропессастадее свивавена аге(ДЭО) 90 75 95 80 о зо 50 40 Гол Гол З 97 гоз 255 ел ел Таблнцаг Ускорение прокасса обезвовнванин,. 8 ШРУдерванне каолнна, Й от заданного количества а 70 6 62 ктнвностн добавки. нол Флокуда 69,1 14, 80,0 13,2,1 0 1,5 0,2 61 65,33 ,44 ,21 ,18 ,13 79,9 14,773,0 16,2225,5 16,8 1,00 1,0 1,3 1,0 Вонтрол Формула изобретенияСпособ получения водорастворимого катионоактивного полимера путем взаимодействия алифатического амина с бифункциональными соединениями в водном растворе при нагревании в две ста" дни, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа, в качестве алифатического амина используют полиэтиленполиамин с мол,м, 200- ,400 в виде 15-20%-ного водного раст.вора, в качестве бифункциональных со 255 650 95 2, 397 40,0 80 Э . 203 800 80 4 255 670 75 5 з 97 аэ о 95 6 203 00,0 90 7 255 62,0 80 8 25 67 0 909 297 аг,о 8 О 397 420 75 ( 20 Э 80,0 75 гоз 9 о,о во8 Вольнее значение 6)89 соответствует больней ВП 29,82-4(ыйводный растворвязкость 2,3 Пнрм 20 СВП 2543 ныйводный растворвязкость 5,5 П ори 20 С А04 гэ 8 260 Эга 248 725 ЭО 2 322 356 503 253 г 98 3 О 29,8 25,4 25 29,8 254 28, 298 29,8 25,4 25,4 25, 25, 29,8 25,4 28