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BRPI0912939B1 - Dispersão de polímero aquosa, processo para produzir uma dispersão de polímero aquosa, uso de uma dispersão de polímero aquosa e processo para a produção de papel - Google Patents

Dispersão de polímero aquosa, processo para produzir uma dispersão de polímero aquosa, uso de uma dispersão de polímero aquosa e processo para a produção de papel Download PDF

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BRPI0912939B1
BRPI0912939B1 BRPI0912939-1A BRPI0912939A BRPI0912939B1 BR PI0912939 B1 BRPI0912939 B1 BR PI0912939B1 BR PI0912939 A BRPI0912939 A BR PI0912939A BR PI0912939 B1 BRPI0912939 B1 BR PI0912939B1
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BR
Brazil
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water
dispersion
polymer
anionic
polymer dispersion
Prior art date
Application number
BRPI0912939-1A
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English (en)
Inventor
Christian Przybyla
Oliver Struck
André Laschewsky
Bernd-Reiner Paulke
Original Assignee
Kemira Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kemira Oyj filed Critical Kemira Oyj
Publication of BRPI0912939A2 publication Critical patent/BRPI0912939A2/pt
Publication of BRPI0912939B1 publication Critical patent/BRPI0912939B1/pt

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Abstract

dispersão de polímero a invenção refere-se a urna dispersão de polímero aquosa, que compreende um polímero de dispersão aniônico solúvel em água, que abrange urna forma polimerizada de mistura de rnonôrneros que compreende: (i) um ou mais rnonôrneros aniônicos, (i i,) um primeiro rnonôrnero de vinila não iônico que é a acrilarnida, e (iii) pelo menos um segundo rnonôrnero de vinila não iônico; um sal solúvel em água e estabilizante, onde o sal solúvel em água está presente em urna quantidade de pelo menos 2,0% em peso, com base no peso total da dispersão. a presente umadispersão de polímero aquosa, ao uso da dispersão de polímero aquosa corno agente de floculação na fabricação de pâper ou para à 'purificação de água, e par-a a produção-de-pape-l-queauxiliares _ de_ drenagem e _retenção,.. o qual "'compreende a adição da dispersão aquosa de polímero a uma suspensão aquosa contendo fibras celulósicas desidratação da suspensão obtida.

Description

DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, PROCESSO PARA PRODUZIR UMA DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, USO DE UMA DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PAPEL
CAMPO DA INVENÇÃO
A invenção presente relaciona-se a dispersão aquosa de um polímero, a sua produção e uso, e a um processo para a produção de papel no qual a dispersão é utilizada como um aditivo.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
As dispersões de polímero aquosas aniônicos são amplamente utilizadas na indústria, por exemplo, como agentes de floculação, em particular como auxiliares na drenagem e da retenção na fabricação de papel e para a purificação de água.
Geralmente, tais dispersões compreendem um polímero aniônico solúvel em água disperso em uma fase aquosa contínua, que __possa conter um ou vários sais solúveis em água e um ou mais estabilizantes. As dispersões geralmente são preparadas mediante, polimerização por dispersão em que os monômeros e o 20 iniciador são solúveis no meio dê polimèrizaçao, mas o meio aquoso que contém grandes quantidades de sais solúveis em água é um solvente pobre para o polímero resultante. A mistura de reação é homogenea no início, e a polimèrizaçao e iniciada em uma solução homogênea. A separaçao de fases ocorre em uma fase inicial do processo da polimerização e as -í partículas coloidais de polímero se formam e estabilizam pela adsorção do estabilizante.
*' O documento WO 2001/18063 descreve um método para aumentar a retenção e a drenagem na fabricação de papel 30 utilizando polímeros de peso molecular elevado, solúveis em água, aniônicos ou não iônicos, em dispersão. A dispersão do polímero é preparada a. partir um de sal solúvel em água a cerca de 2% a cerca de 40% em peso, com base no peso total da
2/18 dispersão.
O documento WO 2006/123993 descreve um processo para preparar a dispersão de um polímero, e a dispersão de um polímero obtida pelo processo que é apropriado para ser 5 utilizado como um auxiliar na retenção e drenagem na fabricação dé papel. A dispersão do polímero é preparada utilizando um estabilizante polimérico aniônico e um coestabilizante polimérico aniônico de peso molecular relativamente baixo. O uso do estabilizante e do coestabilizante polimérico aniônico permite o uso de sal inorgânico a uma porcentagem de cerca de 0% a cerca de 1,9% em peso. Preferivelmente, esta dispersão é substancialmente livre de sal.
Geralmente, as dispersões de polímero aquosas 15 aniônico são facilmente produzíveis e eficazes como auxiliares na retenção e na drenagem na fabricação de papel. Entretanto, ainda há espaço para melhorias. Porexemplo, na preparação de polímeros em dispersão na presença dos sais solúveis em água, experimentou-se que geralmente são exigidas 20 quantidades elevadas de sais solúvel em águá para sé obter a formação eficaz e estável de partículas do polímero, o que é indesejável do ponto de vista economico e ambiental. Igualmente observou-se que a viscosidade do meio da reaçao e a dispersão obtida podem ser demasiado elevadas, o que é 25 indesejável do ponto de vista da produção e manipulaçao. £ Igualmente observou-se que as dispersões de conteúdo elevado de dispersão de polímero sao geralmente difíceis de serem obtidas; o que é indesejável do ponto de vista do custo do transporte. Além disso, respectivamente às dispersões do 3 0 polímero que contêm mais de um estabilizante anionico e, em particular, contendo coestabilizantes anionicos de baixo peso molecular, é sabido que materiais anionicos de baixo peso molecular aumentam a- demanda catiônica de suspensões
3/18 celulósicas na fabricação de papel; e foi experimentado que os materiais aniônicos de baixo peso molecular podem interferir e afetar adversamente o desempenho dos aditivos catiônicos empregados no processo da fabricação de papel.
Seria vantajoso poder obter uma dispersão de polímero aquosa aniônico, e um processo para a sua produção, que requeresse uma ‘quantidade mais baixa de sal solúvel em água para se obter uma formação de partículas do polímero eficaz e estável. Seria igualmente vantajoso poder obter uma 10 dispersão de polímero aquosa aniônico, e o processo para a sua produção, que exibisse baixa viscosidade, e a eliminação ou redução dos picos de viscosidade durante o processo da polimerização. Seria igualmente vantajoso poder obter uma dispersão de polímero aquosa aniônico e o processo para a sua 15 produção que permitisse um conteúdo mais elevado. do polímero da dispersão. Seria igualmente vantajoso poder obter uma dispersão de polímero aquosa aniônico e o processo para a sua produção que possa ser realizado .sem o uso de coestabilizantes aniônicos de baixo peso molecular.
Igualmente seria vantajoso poder obter um processo dè fabricação de papel que compreendesse o uso da dispersão aniônica aquosa do polímero que exibisse o desempenho melhorado na retenção e drenagem.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a uma dispersão de polímero aquosa que compreende um polímero de dispersão aniônico solúvel em água que engloba uma forma polimerizada de mistura de monômeros que compreende:
* (i) um ou mais monômeros aniônicos, (ii) um primeiro monomero de vinila nao ionico que é a acrilamida, e (iii) pelo menos um segundo monômero de vinila não iônico;
4/18 um sal solúvel em água e estabilizante, onde o sal solúvel em água está presente a uma quantidade de pelo menos 2,0% em peso, com base no peso total da dispersão.
A presente invenção refere-se adicionalmente a um processo para produzir uma dispersão de polímero aquosa que compreende um polímero de dispersão aniônico solúvel em água, o qual compreende a polimerização de uma mistura de monômeros que compreende:
(i) um ou mais monômeros aniônicos, (ii) um primeiro monômero de vinila não iônico que é a acrilamida, e (iii) pelo menos um segundo monômero de vinila não iônico;
sob condições de formação de radicais livres em uma solução aquosa de um sal solúvel em água, na presença de um estabilizante, onde o sal solúvel em água está presente a uma quantidade^ de pelo menos 2,0% em peso, com base no peso da dispersão.
A presente invenção refere-se igualmente ao uso de uma dispersão de “ poTímêro aquosa áhiônicó que compreende um polímero de dispersão solúvel em água como um agente de floculação, em particular como um auxiliar na drenagem e retenção na fabricação de papel, e como um agente de floculação para a purificação de água.
A invenção refere-se de maneira geral a um processo para a produção de papel, o qual compreende (i) a provisão de uma suspensão aquosa que contém fibras celulósicas;
(ii) a adição à suspensão de um ou mais auxiliares
0 de drenagem e retenção que compreendem uma dispersão de polímero aquosa de acordo com a invenção; e (iii) e a remoção da água da suspensão obtida.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
5/18
De acordo com a presente invenção, é apresentada uma dispersão aquosa de um polímero aniônico solúvel em água, igualmente aqui referido como polímero de dispersão aniônico; apropriado para ser utilizado como agente de floculaçao na 5 fabricação de papel e na purificação de água, particularmente como um auxiliar na drenagem e na retenção na fabricação de papel.
O polímero da dispersão, tal como aqui utilizado, significa um polímero solúvel em água disperso em uma fase 10 contínua aquosa que contém um ou mais sais inorgânicos e um ou mais estabilizantes. O polímero solúvel em água é disperso preferivelmente em uma fase aquosa sob a forma de partículas coloidais estabilizadas pela· adsorção do estabilizante. O polímero de dispersão aniônico, tal como aqui utilizado, 15 significa um polímero da dispersão conforme aqui definido que possui uma carga negativa líquida.
Auxiliar de drenagem e retenção , __tal como aqui utilizado, refere-se um ou mais aditivos que, quando adicionados ã uma suspensão celulósica aquosa, promovem 20 drenagem e/ou retenção melhores“do que aquelas obtidas sem a adição destes ditos um ou mais aditivos.
A presente invenção apresenta dispersões de polímero aquosas estáveis de baixa viscosidade que tem teores mais elevados do polímero da dispersão, e teores mais baixos de sal. Comparado aos processos da técnica anterior, o processo presente exibe características melhoradas de viscosidade e requer menos sal para a estabilizada de partículas do polímero. Por processo precipitação este meio a presente invenção conduz a um simplificado e melhorado e benefícios o polímero de dispersão aniônico desempenho melhorado da drenagem em aniônicos da dispersão da técnica anterior quando utilizado de produção econômicos. Além disso, da invenção exibe um relação aos polímeros
6/18 na fabricação de papel. Por este meio a presente invenção torna possível aumentar a velocidade da máquina de papel e empregar uma dosagem mais baixa do aditivo para obter um efeito correspondente da drenagem e da retenção, conduzindo 5 desse modo a um procedimento de fabricação de papel melhorado e benefícios econômicos.
O polímero de dispersão aniônico, de acordo com a invenção, compreende um ou mais monômeros aniônicos na forma polimerizada, um primeiro monômero de vinila não iônico que é 10 a acrilamida, e um ou mais monômeros de vinila nao iônicos adicionais, aqui referidos como segundo monômero de vinila não iônico que não é a acrilamida. Õ monômero aniônico, tal como aqui definido, possui uma carga líquida negativa. Os exemplos de monômeros aniônicos apropriados incluem o ácido 15' acrílico, o ácido metacrílico, o ácido 2-acrilamida-2-metil1-propanosulfônico, o ácido acrilamidametilbutanóico, o ácido maléico, o ácido fumárico, o ácido itacônico, o ácido_vinil sulfônico, o ácido estireno sulfônico, o ácido · vinil fosfonico, ácido alil sulfônico, o ácido alil fosfônico, acrilamida sulfometiladaT acrilamida fósforiometilada e os seus sais alcalinos solúveis em água, metal alcalinoterrosos, e sais de amônio. Os exemplos de monomeros aniônicos preferidos incluem o ácido acrílico e o ácido metacrílico.
O primeiro e o segundo monomeros nao ionicos,
-J conforme aqui definido, são neutros eletricamente e contem um ou mais grupos vinila, ou ligações etilênicas nao saturadas. Os exemplos do segundo monômero de vinila não iônico apropriado incluem aqueles que formam os homopolímeros que, quando possuem um peso molecular médio ponderai acima de 10.000, são caracterizados por uma solubiTidade em ágúa de menos de 1 g/1, medida a 7 0°C em água de ionizada, apropriadamente menos de 0,1 g/1, medida a 70°C em água
7/18 deionizada, ou menos de 0,1 g/1, a 20°C medida em água deionizada. Os exemplos de segundos monômeros de vinila nao iônicos apropriados incluem N-isopropil(met)acrilamida, N-tbutil acrilamida, (met)acrilato de metila, metacrilato de 5 etila, (met)acrilato de n-butila, (met)acrilato de s-butila, (met)acrilato de benzila, mono(meta)acrilato de monoalquiléter de poli(etilenoglicol), (met) acrilato de 2alcoxietila, (met)acrilato de 2-hidroxietila, vinil metilsulfona, vinil metilcetona, (met)acroleina, vinil éter de 10 etila, vinil éter de isobutila, propionato de vinila e acetato de vinila. Os exemplos de segundos monômeros de vinil não iônicos preferidos incluem o acrilato de metila, o metacrilato de metila, o metacrilato de etila, e o acetato de vinila. ___ __ _ ________ _____ r . m
15“ a mistura de monômero e a dispersão de polímero aniônico resultante compreende geralmente o monômero aniônico em. uma quantidade aproximada _de _JL a ce_rca_de _40%_ molar,_ adequadamente, de cerca de 10 a cerca de 3 0% molar ou de ----cerca de 15 a~cerca de 25% molar; compreende geralmente a 20 acrilamida em_ uma quantidade de cerca de 20 a cerca de 98% molar, adequadamente, de cerca de 4 0 a cerca de 8 0% molar ou de cerca de 50 *a cerca de 70% molar; e compreende geralmente o segundo monômero de vinila nao iônico em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 4 0% molar, adequadamente, de cerca de 25 10 a cerca de 30% molar ou de cerca de 15 a cerca de 25% molar, sendo que essas porcentagens são baseadas na quantidade total de monômeros.
O polímero de dispersão aniônico tem geralmente um peso molecular médio ponderai de cerca de 1.000.000 a cerca 30 de 15.000.000 g/mole, adequadamente de cerca de 1.500.000 a cerca de 10.000.000 g/mole, ou de cerca de 2.000.000 a cerca de 8.000.000 g/mole.
As partículas do polímero de dispersão aniônico
8/18 presentes na dispersão têm geralmente um diâmetro médio de partícula de menos de 25 pm, geralmente na faixa de cerca de 0,5 pm cerca de 2 0 pm, e adequadamente de cerca de 0,8 pm a cerca de 15 pm.
A dispersão de polímero aquosa compreende geralmente o polímero de dispersão aniônico em uma quantidade de cerca de 5 a cerca de 40% em peso, adequadamente de cerca de 10 a cerca de 30% em peso, ou de cerca de 12 a cerca de 25% em peso, com base no peso total da dispersão.
A dispersão de polímero aquosa da invenção compreende adicionalmente um estabilizante para as partículas aniônicas do polímero da dispersão presentes na dispersão. O estabilizante é apropriadamente um polímero, e preferivelmente um polímero aniônico. Preferivelmente^ Q polímero do estabilizante é solúvel em água e solúvel ou ligeiramente solúvel na solução de sal utilizada no processo da .. polimerização da - invenção. Os exemplos de polímeros_ apropriados do estabilizante incluem polímeros anionicos e os copolímeros baseados em ácido acrílico, ácido., metacrílico e ' ácido 2~- acrilamidâ-2-metií-l-propano sulfônico, por exemplo, ácido poliacrílico, ácido poli(met)acrílico, ácido poli(2acrilamida-2-metil-l-propanosulfônico) e copolímeros de ácido 2-acrilamida-2-metil-1-propanosulfônico e ácido acrílico ou ácido metacrílico. Os exemplos de polímeros estabilizantes anionicos apropriados incluem aqueles descritos no documento WO 2001/18063, cuja descrição é aqui incorporada a título de referência.
O polímero estabilizante tem geralmente um peso molecular médio ponderai de cerca de 5.000 a cerca de 2.000.000 g/mole, apropriadamente de cerca de 20.000 a cerca de 1.000.000 g/mole, ou de cerca de 50.000 a cerca de 500.000 g/mole.
O restante da dispersão de polímero aquosa consiste
9/18 em uma solução aquosa que compreende um ou vários sais solúveis em água. Preferivelmente, o sal solúvel em água é inorgânico. Os exemplos de sais solúveis em água apropriados incluem os sais de amônio, de metais alcalinos e de metais 5 alcalino-terrosos de ânions mono, bi- e trivalentes, por exemplo, haletos, sulfatos, nitratos e fosfatos, preferivelmente sais de ânions bi- e trivalentes. Os exemplos de sais solúveis em água preferidos incluem o sulfato de amônio, o sulfato de sódio e as misturas destes.
A dispersão de polímero aquosa compreende o sal solúvel em água em uma quantidade de pelo menos 2% em peso, geralmente de cerca de 3 a cerca de 4 0% em peso, adequadamente de cerca de 6 a cerca de 32% em peso ou de cerca de 10 a cerca de 25% em peso, com base no peso total da dispersão. *
Ingredientes adicionais podem estar presentes nas dispersões de polímero aquosas da invenção^. Os _ exemplos^ de tais ingredientes adicionais incluem agentes quelantes, --agentes de transferencia de cadeia, agentes _ de nucleaçao, 20 agentes de ~ reticulação, ’ agentes de ramificação, codispersantes ou coestabilizantes. Tais ingredientes adicionais podem estar presentes na dispersão de polímero aquosa nas quantidades em uso geral na técnica. Os exemplos de coestabilizantes apropriados incluem coestabilizantes 25 poliméricos, por exemplo, polímeros aniônicos. Preferivelmente, quando um estabilizante de polímero anionico é empregado, o coestabilizante de polímero aniônico difere do estabilizante de polímero aniônico, por exemplo, sendo preparado a partir de monomeros diferentes ou em proporçoes 30 diferentes de monômero. Em uma realização da invenção, um coestabilizante polintérico está presente na dispersão de polímero aquosa em uma quantidade de 0 a 1% em peso, baseada no peso total da dispersão. Em outra realização da invenção,
10/18 nenhum coestabilizante polimérico está presente na dispersão de polímero aquosa.
A dispersão de polímero aquosa é produzida adequadamente por um processo de polimerização de radicais 5 livres iniciada por um iniciador de polimerizaçao de formaçao de radicais livres, apropriadamente um iniciador azo solúvel em água, peróxido, hidroperóxido, per éster ou redox. Os exemplos de iniciadores apropriados incluem o dicloridreto de 2,2 '-azobis(2-amidinopropano) , dicloridreto de 2,2'-azobis [210 (2-imidazolin-2-il)propano] , dicloridreto de 2,2'-azobis-(2metil-N-(2-hidroxietil)-propionamida, 2,2'azobis(isobutironitrilo) , 2,2-azobis(2,4dimetilvaleronitrilo), 4,4'-azobis-(ácido 4-cianovalérico) e seus sais alcalinos e de amônio, hidroperóxido de t-butila, 15 peridroí, peroxidissulfato; ou os peróxidos anteriormente mencionados em combinação com um agente redutor tal como o metabissulfito de sódio .ou sais- ferrosos^ __ __
Os monômeros podem ser misturados juntamente com a agua, sal e estabilizante antes da polimerização ou, '20' alternativamente, um ou mais monômeros podem ser adicionados por etapas durante a polimerização a fim de obter a incorporação apropriada dos monômeros ao polímero de dispersão resultante. No processo, a temperatura da polimerização pode variar dependendo, entre outras coisas, 25 dos monômeros e do iniciador utilizados. A polimerizaçao é geralmente realizada a uma temperatura de cerca de 3 0 a cerca de 90 °C, apropriadamente de cerca de 3 5 a cerca de 70°C ou de cerca de 45 a cerca de 65 °C. A mistura da reação é agitada apropriadamente durante o processo da polimerizaçao a uma 30 velocidade de misturação apropriada para o processo.
Apropriadamente, a velocidade de misturaçao éde cerca de 100
3. cerca de 1.000 rpm. Os ingredientes adicionais, incluindo aqueles e as quantidades definidos acima, podem naturalmente
11/18 estar presentes na solução aquosa empregada no processo de produção da dispersão de polímero aniônica.
A invenção compreende adicionalmente o uso da dispersão de polímero aquosa como um agente de floculação, em 5 particular como auxiliar da drenagem e da retenção na fabricação de papel e como um agente de floculaçao para a purificação de água; por exemplo tratamento de água residual, como um agente de resistência a seco na fabricaçao de papel, um agente espessante e agente de melhoria de solo.
A invenção compreende adicionalmente um processo para produzir papel a partir de uma suspensão aquosa que contem fibras celulósicas, e cargas opcionais, o qual compreende a adição à suspensão de um ou mais auxiliares de drenagem e retenção que compreendem a dispersão do polímero 15 aquosa, e a formação e drenagem (desidratação) da suspensão obtida em uma tela. Um ou vários auxiliares de drenagem e retenção podem igualmente compreender .um _ou vários polímeros catiônicos, materiais silícicos, compostos de alumínio e combinações destes._ , ....
2o ~ Os exemplos’ de polímeros catiônicos apropriados incluem polissacarídeos catiônicos, por exemplo, amidos catiônicos, polímeros sintéticos catiônicos, por exemplo, poliacrilamidas catiônicas, poli(cloretos de dialildimetilamônio) catiônicos, polietileno iminas catiônicas, poliaminas catiônicas e poliamidoaminas Λ catiônicas. O peso molecular médio ponderai do polímero catiônico é geralmente superior a aproximadamente 1.000.000 g/mole e apropriadamente superior a aproximadamente 2.000.000 g/mole. O limite superior não é crítico; pode ser de aproximadamente 50.000.000 g/mole, geralmente de 30.000.000 g/mole.
Os exemplos de materiais silícicos apropriados incluem partículas aniônicas à base de sílica e argilas
12/18 aniônicas do tipo esmectita. Preferivelmente, o material silícico tem partículas na faixa de tamanho de partículas coloidais. As partículas à base de sílica aniônicas, isto é, partículas baseadas em SiO2 ou no ácido silícico, são 5 empregadas preferencialmente, e tais partículas são fornecidas geralmente sob a forma de dispersões coloidais aquosas, os chamados sóis. Os exemplos de partículas à base de sílica apropriadas incluem a sílica coloidal e tipos diferentes de ácido polisilícico, homopolimerizado ou então 10 copolimerizado, por exemplo, ácido silícico polimérico, microgel de ácido polisilícico, polissilicato e microgel de polissilicato. Os sóis de sílica podem ser modificados e conter outros elementos, por exemplo, alumínio, boro, magnésio, nitrogênio, zircônio, gálio, titânio_ e outros 15 ainda, que podem estar presentes na fase aquosa e/ou nas partículas à base de sílica.
-- Os exemplos de auxi1iares de drenagem e retenção apropriados para o uso conjuntamente com a dispersão de polímero aquosa .incluem, amidos catiônicos, .poliacrilamidas 20 catiônicas, materiais silícicos aniônicos, compostos de alumínio e combinações destes. Os exemplos de combinações preferidas de auxiliares de drenagem e retenção incluem (i) amido catiônico e a presente dispersão de polímero aquosa, (ii) poliacrilamida catiônica e a presente dispersão de 25 polímero aquosa, e (iii) poliacrilamida catiônica, partículas à base de sílica e a presente dispersão de polímero aquosa.
Um ou vários auxiliares de drenagem e retenção podem ser adicionados à suspensão a ser desidratada em quantidades que podem variar dentro de limites extensos 3 0 dependendo, entre outras coisas, do tipo e do número dos aditivos, do tipo de suspensaò celulósica, do teor de carga, do tipo de carga, do ponto de adiçao, etc. O polímero de dispersão aniônico é adicionado geralmente a uma quantidade
13/18 de pelo menos 0,001%, frequentemente de pelo menos 0,005% em peso, com base no peso seco da suspensão celulósica, e o limite superior é geralmente de 3% e apropriadamente 1,5% em peso. A dispersão de polímero aquosa da invenção é diluída 5 apropriadamente com água antes de ser adicionada à suspensão celulósica. Quando utilizado, o polímero catiônico é adicionado geralmente em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,001% em peso, frequentemente de pelo menos cerca de 0,005% em peso, com base no peso seco da suspensão 10 celulósica, e o limite superior é geralmente de cerca de 3% e apropriadamente de cerca de 1,5% em peso. Quando utilizados, os materiais silícicos são adicionados geralmente a uma quantidade de pelo menos cerca de 0,001% em peso, frequentemente de pelo menos cerca de 0, 005% em p e sQ >____; Ç.QH1 base no peso seco da suspensão celulósica, e o limite superior é geralmente de cerca de 1,0% e apropriadamente de cerca de 0,6%_em peso. __ __ ___ _ '. _ _ : _ .
Outros aditivos adicionais que são convencionais na fabricação de papel podem naturalmente ser empregados em 20 ' combinação com a dispersão de polímero aquosa de acordo com a invenção. Os exemplos de tais aditivos adicionais incluem agentes de resistência a seco, agentes de resistência a úmido, agentes de clareamento ótico, tinturas, agentes de colagem, por exemplo, agentes de colagem a base de resina e 25 agentes de colagem reativos a celulose, por exemplo, dímeros e multímeros de alquil e alquinil ceteno, e anidridos succínicos de alquinila, etc.
A suspensão celulósica, ou material de partida, pode igualmente conter cargas minerais dos tipos 30 convencionais tais como, por exemplo, caulim, porcelana, dióxido de titânio, gesso, talco e carbonatos de cálcio natural e sintéticos tal como o giz, mármore triturado e carbonato de cálcio precipitado. O termo papel, tal como
14/18 aqui utilizado, inclui não somente o papel e a produção do mesmo, mas igualmente outras folhas contendo fibra celulósica, ou produtos do tipo rede, tais como, por exemplo, chapa e papelão, e a produção destes. O processo pode ser 5 empregado na produção de papel a partir de tipos diferentes de suspensões contendo fibras de celulose e as suspensões devem apropriadamente conter pelo menos 25% em peso e preferivelmente pelo menos 50% em peso de tais fibras, baseado na substância seca. A suspensão pode ser baseada em 10 fibras da polpa química tal como as polpas de sulfato, sulfito e de organosol v, polpas mecânicas tais como a polpa termomecânica, a polpa quimiotermomecânica, a polpa de refinador e a polpa de madeira moída, de madeira dura e de madeira macia, e pode igualmente ser _baseada _em ^fibras 15 recicladas, opcionalmente de polpas destingidas, e as misturas destas.
- a Apvenção _é ilustrada ainda._nos _seguintes exemplos que, entretanto, não se prestam a limitar a mesma. As partes e % referem-se. às. partes em peso e a % em peso, 20 respectivamente, a menos que esteja indicado de alguma outra maneira.
EXEMPLO 1
Este exemplo mostra a preparação de dispersões de polímero aquosas de acordo com os ensinamentos técnicos da 25 técnica anterior e de acordo com a presente invenção.
’ As dispersões de polímeros foram preparadas de ., acordo com o seguinte procedimento geral:
A um reator de vidro HWS com paredes duplas de 150 ml, equipado com condensador de refluxo, entrada de nitrogênio e agitador de âncora, foram adicionados 53 g de água deionizada, 0,04 g de formiato de sódio, 0,03 g de EDTA, x g de sulfato de sódio, y g de sulfato de amonio, 1,2 g de um copolímero de 80/20 mole/mole de acido acrilico/acido 2—
15/18 acrilamida-2-metil-l-propano sulfônico e um monômero aniônico (parcialmente (25% ou 50%) ou completamente (100%) neutralizado por 50% em peso de hidróxido de sódio) . 50% em peso de uma solução aquosa de acrilamida e, opcionalmente, um segundo monômero não iônico, foram adicionados a partir de um funil de gotejamento.
Após o fechamento do reator, nitrogênio foi purgado através da mistura por trinta minutos com uma taxa de agitação de 150/min e a mistura foi então aquecida até 55°C. A polimerização foi iniciada pela adição por etapas de 0,5 g (500 μΐ) de uma solução aquosa a 2% em peso de iniciador de polimerização VA-044. As adições por etapas de uma solução de VA-044 foram efetuadas da seguinte forma: 3 0 μΐ a 0 h, 3 0 μΐ após 1 hora, 3 0 μΐ após 2 horas, _ 120 μΐ após_4 Jwras^ finalmente 2 90 μΐ após 5 horas. Depois de 6 horas, a mistura foi resfriada e analisada.
As- dispersões de polímeros _obtidas são apresentadas _ na Tabela 1, que também mostra o grau de neutralização do monômero aniônico (N = ,25%) , (N = 50%) ou (N = 100-s) .-· As dispersões de polímero aquosas de números 1 a 7 representam dispersões do polímero da técnica anterior e as dispersões aquosas de polímeros de números 8 a 10 representam dispersões de polímeros de acordo com a presente invenção.
No. Soli Aquc Da o\o .ção-' ,s& ° Ό O e 5-1 Ή O rH (1) O Monômero / [% molar] Na2SO4 / (NH4)2 SO4 Aparência e Fluxo
Aniônico AAM 2 o nãoiônico [g / g] Propriedade s
1 10 MAA / 30 (N 100%) 70 — 15,25 / 10,16 Ok
2 10 MAA / 20 (N 50%) 80 12,6 / 8,4 Muito viscoso, agitador coberto
16/18
3 10 AA / 20 (N 50%) 80 - 13,86 / 9,24 Altamente viscoso
4 12 MAA / 20 (N 50%) 80 12,6 / 8,4 Muito viscoso, agitador coberto
5 12 MAA / 20 (N 25%) 80 — 13,86 / 9,24 Ok
6 15 MAA / 20 (N 50%) 80 13,86 / 9,24 Não homogêneo semelhante a borracha
7 15 AA / 20 (N 50%) 80 13,86 / 9,24 Não homogêneo semelhante a borracha
8 12 MAA / 20 (N 100%) - 60 EMA / 20 13,86 / 9,24 Ok
9 12 MAA / 20 (N 100%) 60 MMA / 2 0 13,86 / 9,24 Ok
10 _ 15 . MAA / .10 (N 50 %j _7 0 _ _ VAC / 20 .12,6 /-8,4- Ok - - -
Onde :
AAM = acrilamida
MAA = ácido metacrílico
AA ácido acrílico
5 EMA = . metilacrilato de etila
MMA = metilacrilato de metila
VAC = acetato de vinila
N porcentagem da forma carregada
(neutralizada) presente ok = branco, homogêneo, fluxo pouco viscoso
Como é evidente na Tabela 1, ao mesmo grau de neutralização do monômero aniônico, muito mais sal (sulfatos de sódio e amônio) foi necessário para a precipitação dos produtos estabilizado de polímero de acordo com a tecnologia
17/18 anterior em comparação com os produtos de polímeros de acordo com a invenção . Além disso, é evidente que, sem um segundo monômero não-iônico utilizado de acordo com a presente invenção, a concentração de sais das dispersões da técnica anterior não eram suficientes para a precipitação dos produtos estabilizados de polímero. Além disso, é mostrada na Tabela 1 que a presente invenção provê dispersões de polímeros com maiores teores de polímero e menores teores de sal.
Exemplo 2
O desempenho da drenagem das dispersões de polímeros aniônicos de acordo com o Exemplo 1 foi avaliado por meio de um Analisador Dinâmico da Drenagem (DDA), fornecido pela Akribi AB, Suécia, que mede o tempo__ para a drenagem de um determinado volume de material de partida. O material de partida foi agitado em um frasco abafado a uma velocidade de 1.500 rpm durante todo o_ensaio, enquanto foram feitas as adições dos componentes químicos. Um volume de material de partida de 800 ml foi.drenado através de uma- tela com a'retirada de um plugue e a aplicação de vácuo a esse lado da tela oposto ao lado em que o material de partida está presente. O desempenho da drenagem é relatado como tempo de desidratação (s) .
A suspensão celulósica, ou material de partida, utilizada consistia de 50% de fibras celulósicas (60-s de bétula alvejada e 40% de sulfato de pinus alvejado) e 50% de uma pasta pré-dispersa de carbonato de cálcio triturado, Hydrocarb 60. Para aumentar a condutividade do material de partida, CaC12 foi adicionado. O pH do material de partida era de 7,4, a condutividade de 5,0 mS/cm e ,a consistência de 5,9 g/1.
Nos testes, as dispersões de polímeros aniônicos foram testadas em conjunto com um amido cationico (PB93 0) . As
18/18 adições são calculadas como aditivo seco em pasta seca. As adições foram feitas de acordo com a seguinte sequência geral:
(i) adição de amido catiônico seguida por agitação 5 por vinte segundos;
(ii) adição de polímero de dispersão aniônica seguida por agitação por dez segundos, e (iii) drenagem do material de partida, enquanto é gravado automaticamente o tempo de drenagem.
(iv) A Tabela 2 mostra os resultados em diferentes doses de polímero de dispersão aniônica.
Teste de Drenagem no Amido Catiônico (kg/t) Disp. de Polímero Aniônico Tempo(s) ie Drenagem
Disp. de Polímero 5 Disp. de Polímero 8 . . Disp. de Polímero 9
1 4 2 26,4 22,5 22,0
2 4 3 27,8 22,8 23,4
3 4 4 29,7 23,8 24,4
Como é evidente a partir da Tabela 2, _as dispersões de polímero aquosas de acordo com a invenção (dispersões de polímeros aquosas números 8 e 9) resultaram na drenagem 15 melhorada em comparação com a técnica’ anterior dá dispersão de polímero aquosa (dispersão de polímero aquosa número 5).

Claims (13)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, caracterizado por compreender um polímero de dispersão aniônico solúvel em água que engloba uma forma polimerizada de mistura de monômeros que compreende:
    (i) um ou mais monômeros aniônicos, (ii) um primeiro monômero de vinila não iônico que é a acrilamida, e (iii) pelo menos um segundo monômero de vinila não iônico;
    um sal solúvel em água e estabilizante, onde o sal solúvel em água está presente a uma quantidade de pelo menos 2,0% em peso, com base no peso total da dispersão, e em que a mistura de monômeros compreende 1 a 40% mola de monómero aniônico, de 20 a 98% molar de acrilamida e de 1 a 40% molar do segundo monómero vinílico não iónico, sendo a soma das percentagens 100.
  2. 2. PROCESSO PARA PRODUZIR UMA DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, que compreende a polimerização de uma mistura de monómeros, caracterizado por compreender:
    (i) um ou mais monômeros aniônicos, (ii) um primeiro monômero não iônico que é a acrilamida, e (iii) pelo menos um segundo monômero de vinila não iônico;
    em que a mistura de monómeros compreende entre 1 e 40% molar de monómero aniônico, de 20 a 98% molar de acrilamida, e 1 a 40% molar do segundo monómero de vinila não iónico, sendo a soma das percentagens 100, sob as condições de formação de radicais livres em uma solução aquosa de um sal solúvel em água, na presença de um estabilizante para formar um polímero de dispersão aniônico solúvel em água, em que o sal solúvel em água está
    Petição 870190045351, de 14/05/2019, pág. 6/13
    2/3 presente em uma quantidade de pelo menos 2,0% em peso, com base no peso total da dispersão.
  3. 3 . DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela mistura de monômeros compreender de 10 a 30% molar de monómero aniônico, de 40 a 80% molar de acrilamida, e entre 10% a 30% molar do segundo monómero de vinila não iónico.
  4. 4. DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 3, caracterizado pelo monômero aniônico ser ácido acrílico ou ácido metacrílico.
  5. 5. DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 ou 4, caracterizado pelo segundo monômero de vinila não iônico ser selecionado do grupo que consiste de metacrilato de metila, meacrilato de etila, acetato de vinila e suas misturas.
  6. 6 . DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 a 5, caracterizado pela dispersão de polímero aniônico solúvel em água estar presente em uma quantidade de 5 a 40% em peso, com base no peso total da dispersão.
  7. 7. DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 a 6, caracterizado pelo estabilizante ser um polímero aniônico ou copolímero à base de ácido acrílico, ácido metacrílico ou 2-ácido acrilamido-2metil-1-propano sulfônico.
  8. 8. DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 a 7, caracterizado pelo estabilizante ter um peso molecular médio de 5.000 a 2.000.000 g/molar.
  9. 9. DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 a 8, caracterizado pelo sal solúvel em água ser selecionado a partir de sais de amônio, metais alcalinos e de metais alcalino-terrosos de
    Petição 870190045351, de 14/05/2019, pág. 7/13
    3/3 ânions mono, bi e trivalentes.
  10. 10. DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 a 9, caracterizado pelo sal solúvel em água compreender sulfato de amônio, sulfato de sódio ou uma mistura destes.
  11. 11. DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 a 10, caracterizado pelo
    sal solúvel em água estar presente em uma quantidade de 3 a 40% em peso, com base no peso total da dispersão. 12. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela polimerização ser realizada a uma temperatura de 45 a 65°C. 13. USO DE UMA DISPERSÃO DE POLÍMERO AQUOSA, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1, 3 a
    11, caracterizado por ser usado como um agente de floculação na fabricação de papel ou para a purificação de água.
  12. 14. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PAPEL, caracterizado por compreender:
    (I) a provisão de uma suspensão aquosa contendo fibras celulósicas;
    (II) a adição à suspensão de um ou mais auxiliares de drenagem e retenção que compreende uma dispersão de polímero aquosa conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1, 3 a 11, e (III) a desidratação da suspensão obtida.
  13. 15. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelos auxiliares de drenagem e retenção compreenderem um polímero catiônico que é amido catiônico ou poliacrilamida catiônica.
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