Водные суспензии материалов, содержащих карбонат кальция, образующие мало отложений

Водные суспензии материалов, содержащих карбонат кальция, образующие мало отложений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к водным суспензиям содержащих карбонат кальция материалов, более конкретно, к водным суспензиям содержащих карбонат кальция материалов, образующим меньшее количество отложений на электропроводной поверхности, когда суспензия вступает в контакт с электропроводными поверхностями с разными электродными потенциалами или подвергается действию постоянного электрического поля.

Свежеразмолотый недиспергированный карбонат кальция характеризуется слабым положительным зарядом поверхности и величиной pH, примерно, от 8 до 9. Однако при приготовлении водных суспензий содержащих карбонат кальция материалов, специалистам часто приходится подбирать и вводить добавки с целью регулирования одного или нескольких характеристик этих суспензий. Например, суспензии с высоким содержанием твердой фазы могут быть подвергнуты обработке только в случае введения соответствующего диспергатора. При выборе добавок специалисты должны помнить, что эта добавка должна оставаться рентабельной и не должна вызывать нежелательные взаимодействия или эффекты далее по потоку при транспортировке, обработке и применении этих суспензий.

Добавление диспергатора, такого как полиакрилат натрия или полифосфат натрия, помимо прочего, влияет на поверхностный заряд частиц карбоната кальция в суспензии, что заключается в образовании отрицательного заряда на частицах. Этот эффект может быть использован для отделения твердых частиц от суспензии, как описано в US 5171409.

Однако такие суспензии, содержащие диспергированный карбонат кальция, могут быть источником серьезных проблем во время их производства, хранения и транспортировки. Производственное оборудование и оборудование для хранения, задействованное в процессе производства и хранения содержащих карбонат кальция суспензий, такое как мельницы и резервуары для хранения, обычно изготавливают из стали различного качества или сплавов. Сварные швы, например, часто представляют собой иной сплав, чем основная сталь. Стержни в мельнице со стальными стержнями изготовлены из стали другого качества, чем корпус мельницы. Если содержащие карбонат кальция суспензии с отрицательно заряженными частицами вступают в контакт с двумя или более разнородными металлами или сплавами с отличающимися стандартными электродными потенциалами, может образоваться гальваническая пара, что ведет к образованию отложений карбоната кальция на более электроположительном материале.

Кроме этого, разность электрических потенциалов может возникнуть не только из-за разного качества металлов, но также и из-за плохого заземления электропроводного оборудования, такого как электродвигатели для мешалок в резервуарах. Например, когда мешалку резервуара для хранения приводят в действие при помощи электродвигателя, ток утечки или паразитный ток может протекать от двигателя через суспензию к стенке резервуара, создавая разность электрических потенциалов. Часто невозможно исключить наличие такой разности потенциалов путем изменения качества стали или замены электрооборудования. Однако еще чаще такая разность потенциалов не наблюдается или вовсе неизвестно, что такая разность потенциалов существует.

Образование отложений, в свою очередь, может ускорять коррозию более электроположительного металла и может вести к изменению цвета суспензии из-за образования оксидов железа в ходе коррозии сплава на основе железа. Эта проблема усугубляется при увеличении содержания твердой фазы в суспензии, содержащей карбонат кальция, и особенно отчетлива в содержащих карбонат кальция суспензиях с большим содержанием твердой фазы, т.е. суспензиях с содержанием твердой фазы более 45% вес. относительно общего веса суспензии.

Одна из известных в данной области возможностей регулирования и подавления такой электрохимической реакции состоит в регулировании величины pH суспензии. Однако регулирование pH содержащих карбонат кальция суспензий может вызывать нежелательные эффекты, такие как флоккуляция, увеличение вязкости и/или частичное растворение чувствительного к кислоте материала в суспензии. Следовательно, регулирование pH не является подходящим способом регулирования или предотвращения образования отложений на металлических поверхностях, таких как корпус или трубопроводы, производственного оборудования или на стенках резервуара для хранения содержащих карбонат кальция суспензий.

В WO 2004/041882 и WO 2004/041883 описаны слабоионные водные суспензии размолотого минерального материала, такого как карбонат кальция. Способ получения осажденного карбоната кальция с использованием гребенчатых полимеров с низким зарядом, содержащих акрилат или малеинат, описан в WO 2010/018432.

Следовательно, имеется потребность в добавках, позволяющих регулировать, уменьшать или предотвращать образование отложений из суспензий материала, содержащего карбонат кальция.

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение добавки, которая позволяет регулировать, уменьшать или предотвращать образование отложений на металлических поверхностях из водной суспензии, содержащей материал, содержащий карбонат кальция, в частности, для случая, когда суспензия контактирует с разными металлическими поверхностями или может подвергнуться действию электрического поля, возникающего при образовании гальванической пары, тока утечки или паразитного тока. Кроме того, было бы желательно обеспечить добавку, позволяющую уменьшить или предотвратить коррозию металла под действием водной суспензии, содержащей материал, содержащий карбонат кальция. Кроме того, было бы желательно обеспечить добавку, которая не влияет на другие физические свойства суспензии, такие как электропроводность, неприемлемым образом. Также было бы желательно обеспечить добавку, которая позволяет не только регулировать, уменьшать или предотвращать образование отложений и/или уменьшать или предотвращать коррозию металла, но также и модифицировать вязкость водной суспензии, содержащей материал, содержащий карбонат кальция, и, таким образом, делает добавление диспергатора необязательным.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение водной суспензии, содержащей материал, содержащий карбонат кальция, характеризующейся уменьшенной или отсутствующей тенденцией к образованию отложений на металлических поверхностях, в частности, в том случае, когда данная суспензия контактирует с различными металлическими поверхностями и/или подвергается действию электрического поля, которое может возникнуть при образовании гальванической пары, тока утечки и/или паразитного тока. Также было бы желательно обеспечение водной суспензии содержащего карбонат кальция материала, которая является текучей и, таким образом, может содержать очень большое количество твердого карбоната кальция.

Указанные и другие цели достигаются путем использования, по меньшей мере, одного анионно-заряженного гребенчатого полимера в качестве препятствующего отложениям агента в водной суспензии, содержащей материал, содержащий карбонат кальция, при этом, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер имеет удельный заряд от -10 Кл/г до -250 Кл/г при pH=8, и при этом электропроводность суспензии, содержащей, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, составляет менее 500 мкСм/см при 25°C.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения им обеспечивается водная суспензия, снижающая образование отложений и/или коррозию и содержащая материал, содержащий карбонат кальция, и анионно-заряженный гребенчатый полимер, при этом, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер имеет удельный заряд от -10 Кл/г до -250 Кл/г при pH 8, и при этом вязкость суспензии по Брукфилду составляет от 25 до 5000 мПа·с при 20°C, и электропроводность суспензии составляет менее 500 мкСм/см при 25°C.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения им обеспечивается способ производства водной суспензии, снижающей образование отложений и/или коррозию, включающий следующие стадии:

a) обеспечение материала, содержащего карбонат кальция,

b) обеспечение воды,

c) обеспечение, по меньшей мере, одного анионно-заряженного гребенчатого полимера, при этом, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер имеет удельный заряд от -10 Кл/г до -250 Кл/г при pH=8, и

d) приведение содержащего карбонат кальция материала стадии а) в контакт с водой стадии b)

e) приведение полимера стадии с) в контакт с содержащим карбонат кальция материалом до и/или во время и/или после стадии d),

при этом, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер добавляют в таком количестве, чтобы электропроводность полученной суспензии составляла менее 500 мкСм/см при 25°C.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения им обеспечивается способ производства содержащих карбонат кальция композитных частиц, включающий стадии а)-е) способа производства водной суспензии, снижающей образование отложений и/или коррозию, настоящего изобретения и дополнительную стадию f) сушки полученной на стадии е) суспензии.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения им обеспечивается способ использования суспензии, снижающей образование отложений и/или коррозию, настоящего изобретения в составе бумаги, пластмассы, краски и/или в сельском хозяйстве.

Эффективные варианты осуществления настоящего изобретения определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер имеет удельный заряд от -10 Кл/г до -200 Кл/г при рН=8, предпочтительно, от -10 Кл/г до -150 Кл/г при рН=8, более предпочтительно, от -10 Кл/г до -135 Кл/г при рН=8, наиболее предпочтительно, от -10 Кл/г до -100 Кл/г.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения содержащий карбонат кальция материал представляет собой молотый карбонат кальция, осажденный карбонат кальция или их смесь. В соответствии в другим вариантом осуществления изобретения содержащий карбонат кальция материал характеризуется весовым медианным размером частиц d₅₀ от 0,1 до 100 мкм, от 0,25 до 50 мкм или от 0,3 до 5 мкм, предпочтительно, от 0,4 до 3,0 мкм.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения суспензия характеризуется содержанием твердой фазы от 45 до 82% вес., предпочтительно, от 60 до 78% вес., более предпочтительно, от 70 до 78% вес. относительно общего веса водной суспензии.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер включает структурные звенья формулы (I),

где R¹, R², R³, R⁴, R⁵ и R⁶ независимо друг от друга выбраны из водорода или алкильных групп, предпочтительно, состоящих из 1-40 атомов углерода,

X обозначает отрицательно заряженную функциональную группу,

Y обозначает функциональную мостиковую группу, которая независимо выбрана из группы, состоящей из простого эфира, сложного эфира и амидных групп,

Z обозначает положительно заряженную функциональную группу,

R⁷ и R⁸ независимо друг от друга выбраны из водорода или алкильных групп, состоящих из 1-4 атомов углерода,

R⁹ выбрана из водорода или алкильных групп, состоящих из 1-40 атомов углерода,

a, b, c и d - целые числа от 5 до 150, по меньшей мере, одно из чисел а, b, с и d имеет величину больше 0, и

n, m и о выбраны так, что анионно-заряженный полимер имеет удельный заряд от -10 Кл/г до -250 Кл/г при pH=8.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения суспензия содержит, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер в количестве от 0,01 до 10% вес. относительно общего веса твердой фазы в суспензии, предпочтительно, от 0,05 до 5% вес., более предпочтительно, от 0,1 до 3% вес., еще более предпочтительно, от 0,2 до 2,0% вес., наиболее предпочтительно, от 0,25 до 1,5% вес. или от 0,5 до 1,25% вес.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения вязкость по Брукфилду суспензии, содержащей, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, составляет от 25 до 5000 мПа·с при 20°C, предпочтительно, от 50 до 2000 мПа·с при 20°C, более предпочтительно, от 80 до 1000 мПа·с при 20°C, наиболее предпочтительно, от 100 до 700 мПа·с при 20°C. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения электропроводность суспензии, содержащей, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, составляет от 50 до 500 мкСм/см при 25°C, предпочтительно, от 70 до 300 мкСм/см при 25°C, более предпочтительно, от 80 до 250 мкСм/см при 25°C, наиболее предпочтительно, от 100 до 200 мкСм/см при 25°C.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения суспензия, содержащая, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, образует меньшее количество отложений на электропроводной поверхности по сравнению с суспензией, не содержащей анионно-заряженного гребенчатого полимера, но характеризующейся таким же содержанием твердой фазы и вязкостью, когда суспензия контактирует, по меньшей мере, с двумя электропроводными поверхностями, обладающими различными электродными потенциалами, или подвергается действию постоянного электрического поля в течение одинакового периода времени.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения суспензия, содержащая, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, образует отложения на электропроводной поверхности в количестве, которое составляет менее 10% вес., предпочтительно, менее 5% вес., более предпочтительно, менее 2% вес., наиболее предпочтительно, менее 1% вес. количества отложений, образуемых суспензией, не содержащей анионно-заряженного гребенчатого полимера, но характеризующейся таким же содержанием твердой фазы и вязкостью, когда суспензия контактирует, по меньшей мере, с двумя электропроводными поверхностями, обладающими различными электродными потенциалами, или подвергается действию постоянного электрического поля в течение одинакового периода времени.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения суспензия, содержащая, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, не образует каких-либо отложений на электропроводной поверхности, когда суспензия контактирует, по меньшей мере, с двумя электропроводными поверхностями, обладающими различными электродными потенциалами, или подвергается действию постоянного электрического поля.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения напряжение постоянного тока указанного электрического поля составляет от 1 до 50 мВ и/или сила тока составляет от 0,1 до 250 мА.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, суспензия не содержит добавки с удельным зарядом более -250 Кл/г при pH=8.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер присутствует в суспензии, снижающей образование отложений и/или коррозию, в количестве от 0,01 до 10% вес. относительно общего веса твердой фазы в суспензии, предпочтительно, от 0,05 до 5% вес., более предпочтительно, от 0,1 до 3,0% вес., еще более предпочтительно, от 0,2 до 2,0% вес., наиболее предпочтительно, от 0,25 до 1,5% вес. или от 0,5 до 1,25% вес.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения водная суспензия характеризуется содержанием твердой фазы от 45 до 82% вес., предпочтительно, от 60 до 78% вес., более предпочтительно, от 70 до 78% вес. относительно общего веса водной суспензии в суспензии, снижающей образование отложений и/или коррозию.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер добавляют в таком количестве, чтобы полученная водная суспензия характеризовалась вязкостью по Брукфилду от 25 до 5000 мПа·с при 20°C. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер присутствует в количестве от 0,01 до 10% вес. относительно общего веса твердой фазы в суспензии, предпочтительно, от 0,05 до 5,0% вес., более предпочтительно, от 0,1 до 3,0% вес., еще более предпочтительно, от 0,2 до 2,0% вес., наиболее предпочтительно, от 0,25 до 1,5% вес. или от 0,0 до 1,25% вес.

В контексте настоящего изобретения термин «материал, содержащий карбонат кальция» означает материал, который содержит, по меньшей мере, 80% вес. карбоната кальция относительно общего веса материала, содержащего карбонат кальция.

Термин «удельный заряд» означает количество электрического заряда в определенном количестве полимера, выражаемое в Кл/г при pH=8. Удельный заряд может быть определен путем титрования катионным полимером до тех пор, пока удельный заряд не станет равным нулю при pH=8.

Термин «электропроводность» в соответствии с настоящим изобретением означает среднюю электропроводность водной суспензии содержащего карбонат материала, измеренную в соответствии со способом измерения, описанным в разделе «Примеры» ниже. Электропроводность указывается в мкСм/см и может быть измерена при 25°C.

В контексте настоящего изобретения термин «отложения» означает накопление твердого материала на поверхности. Предпочтительно, отложения могут включать карбонат кальция.

В контексте настоящего изобретения термин «электрическое поле» означает электрическое поле, которое может быть создано электрическим источником любого типа или может возникнуть при образовании гальванической пары, тока утечки или паразитного тока. Предпочтительно, электрическое поле возникает при образовании гальванической пары, при этом водная суспензия, содержащая материал, содержащий карбонат кальция, контактирует с двумя или более разнородными металлами, сплавами или другими электропроводными материалами, имеющими разные стандартные электродные потенциалы, например разные стандартные электродные потенциалы постоянного тока. Другой предпочтительной формой является электрическое поле, возникающее при создании постоянного тока любого типа между двумя отдельными электропроводными электродами (например, металлами) из одного источника.

В контексте настоящего изобретения «стандартный электродный потенциал» определяется при 1-молярной (М) концентрации растворенного вещества, давлении газа 1 атмосфера и температуре 25°C с использованием стандартного водородного электрода в качестве электрода сравнения.

«Молотый карбонат кальция» (ground calcium carbonate-GCC) в контексте настоящего изобретения означает карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор, кальцит или мел, и обработанный во влажном и/или сухом состоянии посредством размола, просеивания и/или фракционирования, например, при помощи циклона или сортировочной установки.

В настоящем документе «размер частиц» продукта - карбоната кальция - описан через распределение частиц по размерам. Величина d_x означает диаметр, относительно которого х% вес. частиц имеют диаметр меньше чем d_x. Это означает, что величина d₂₀ представляет собой размер частиц, при котором 20% вес. всех частиц меньше этой величины, а величина d₇₅ представляет собой размер частиц, при котором 75% вес. всех частиц меньше этой величины. Таким образом, величина d₅₀ представляет собой весовой медианный размер частиц, т.е. 50% вес. всех частиц больше или меньше этого размера. В контексте настоящего изобретения размер частиц указан как весовой медианный размер частиц d₅₀, если не указано иное. Для определения величины весового медианного размера частиц d₅₀ для частиц с величиной d₅₀ от 0,4 до 2 мкм может быть использовано устройство Sedigraph 5120 производства компании Micrometrics, США.

В контексте настоящего изобретения термин «анионно-заряженный гребенчатый полимер» означает полимер гребенчатого типа, образованный из основой цепи, к которой присоединены группы угольной кислоты и/или другие кислотные группы в форме свободных кислот или их солей, т.е. в форме карбоксилат-иона, а также боковые цепи, содержащие полиалкиленоксид, необязательно, с углеводородной цепочкой на конце. Боковые цепи алкиленоксида могут быть связаны с основной цепью сложными эфирными связями, амидными связями или простыми эфирными связями. Помимо групп угольной кислоты и боковых цепей полиалкиленоксида, к основной цепи могут быть присоединены дополнительные функциональные или нефункциональные группы, например, положительно заряженные функциональные группы, такие как группа четвертичного аммония. Термин «анионно-заряженный» в контексте настоящего изобретения следует понимать как означающий, что гребенчатый полимер имеет отрицательный общий или суммарный заряд, т.е. сумма всех положительных и отрицательных зарядов отрицательна. Другими словами, полимер должен обладать избытком анионно-заряженных функциональных групп или остатков. Это означает, что анионно-заряженный гребенчатый полимер по настоящему изобретению может включать и положительно, и отрицательно заряженные функциональные группы или остатки, т.е. катионные и анионные функциональные группы или остатки, при условии, что общий или суммарный заряд отрицателен, т.е. гребенчатый полимер является анионным. Например, анионно-заряженный гребенчатый полимер может включать только анионно-заряженные функциональные группы или остатки или может включать анионно- и катионно-заряженные функциональные группы или остатки и, таким образом, может иметь амфотерный характер.

«Осажденный карбонат кальция» (precipitated calcium carbonate - РСС) в контексте настоящего изобретения означает искусственно синтезированный материал, как правило, получаемый путем осаждения по реакции между диоксидом углерода и известью в водной среде или путем осаждения при соединении источников ионов кальция и карбонат-ионов в воде. РСС может представлять собой ватерит, кальцит или арагонит.

«Суспензия» в контексте настоящего изобретения содержит нерастворимую твердую фазу и воду и, необязательно, добавки; обычно она содержит большое количество твердой фазы и, таким образом, является более вязкой и может иметь более высокую плотность, чем жидкость, из которой она образована.

В контексте настоящего изобретения термин «вязкость» означает вязкость по Брукфилду. В соответствии с настоящим изобретением вязкость по Брукфилду измеряют через 1 минуту перемешивания при помощи вискозиметра Brookfield™ модели RVT при температуре 20°C и скорости вращения 100 об/мин (оборотов в минуту) с надлежащим дисковым измерительным наконечником №1-5.

Анионно-заряженный гребенчатый полимер

В соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер используется в качестве препятствующей образованию отложений добавки в водной суспензии, содержащей материал, содержащий карбонат кальция, при этом анионно-заряженный гребенчатый полимер имеет удельный заряд от -10 Кл/г до -250 Кл/г при pH=8. Этот анионно-заряженный гребенчатый полимер представляет собой гребенчатый полимер, образованный основной цепью и прикрепленными к ней боковыми цепями.

Авторами изобретения неожиданно обнаружено, что использование, по меньшей мере, одного анионно-заряженного гребенчатого полимера с удельным зарядом от -10 Кл/г до -250 Кл/г при pH=8 в водной суспензии, содержащей материал, содержащий карбонат кальция, может снизить или предотвратить образование отложений и/или коррозию металлических поверхностей в результате воздействия указанной суспензии. Такие отложения могут образовываться, когда суспензия вступает в контакт с электропроводными поверхностями, такими как металлические поверхности с разным стандартным электродным потенциалом, вследствие чего может возникнуть гальваническая пара, вследствие чего индуцируется электрическое поле; либо когда на суспензию воздействует электрическое поле, которое может быть результатом приложения напряжения постоянного тока или тока утечки, или паразитного тока. Поскольку образование отложений на металлической поверхности может, в свою очередь, усиливать коррозию этой металлической поверхности, уменьшение или предотвращение образования отложений также может ослаблять или предотвращать коррозию металлической поверхности.

Кроме этого, авторами изобретения неожиданно обнаружено, что электропроводность суспензии при добавлении анионно-заряженного гребенчатого полимера по настоящему изобретению в суспензию карбоната кальция с высоким содержанием твердой фазы существенно не меняется, напротив, остается достаточно низкой.

Без связи с какой-либо определенной теорией полагают, что анионно-заряженный гребенчатый полимер адсорбируется на имеющих небольшой положительный заряд частицах карбоната кальция благодаря отрицательному заряду своей основной цепи. Кроме того, боковые цепи адсорбированного анионно-заряженного гребенчатого полимера создают стерическое и/или осмотическое отталкивание между частицами, что может вести к стерической и/или осмотической стабилизации суспензии материала, содержащего карбонат кальция.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения использование, по меньшей мере, одного анионно-заряженного гребенчатого полимера в качестве препятствующей образованию отложений добавки в водной суспензии, содержащей материал, содержащий карбонат кальция, ведет к получению суспензии, которая образует меньше отложений на электропроводной поверхности по сравнению с такой же суспензией, которая не содержит, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, соответствующий настоящему изобретению, когда суспензия контактирует, по меньшей мере, с двумя электропроводными поверхностями, обладающими разными электродными потенциалами, или подвергается действию постоянного электрического поля в течение одинакового периода времени.

В соответствии с одним из примерных вариантов осуществления настоящего изобретения суспензия, содержащая, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, образует на электропроводной поверхности отложения в количестве, которое меньше чем 10% вес., предпочтительно, меньше 5% вес., более предпочтительно, меньше 2% вес., наиболее предпочтительно, меньше 1% вес. от количества отложений, образуемого суспензией, не содержащей анионно-заряженный гребенчатый полимер по настоящему изобретению, но содержащей такое же количество твердой фазы и обладающей такой же вязкостью, когда суспензия контактирует, по меньшей мере, с двумя электропроводными поверхностями, обладающими разными электродными потенциалами, или подвергается действию постоянного электрического поля в течение одинакового периода времени.

Например, суспензия может контактировать, по меньшей мере, с двумя электропроводными поверхностями, обладающими разными электродными потенциалами, или может подвергаться действию постоянного электрического поля в течение периода времени, равного 1 мин, 5 мин, 10 мин, 30 мин, 1 ч, 12 ч, 24 ч, 48 ч, одной неделе, двум неделям или одному месяцу.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения суспензия, содержащая, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, не образует каких-либо отложений на электропроводной поверхности, когда суспензия контактирует, по меньшей мере, с двумя электропроводными поверхностями, обладающими разными электродными потенциалами, или подвергается действию постоянного электрического поля.

Примерами электропроводных поверхностей являются поверхности, содержащие медь, нержавеющую сталь, латунь, углеродистую сталь, хромистую легированную сталь или графит. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, одна из электропроводных поверхностей представляет собой металлическую поверхность или поверхность металлического сплава.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения электрическое поле возникает при образовании гальванической пары, тока утечки и/или паразитного тока. Напряжение или сила тока электрического поля могут изменяться в зависимости от источника электрического поля. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения напряжение постоянного тока электрического поля составляет от 1 до 50 мВ, от 2 до 40 мВ, от 5 до 35 мВ или от 10 до 20 мВ, и/или сила тока составляет от 0,1 до 250 мА, от 1 до 150 мА, от 10 до 110 мА или от 20 до 60 мА.

Основная цепь, по меньшей мере, одного анионно-заряженного гребенчатого полимера может включать сополимеры ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот или других кислот, сложных эфиров ненасыщенных карбоновых кислот, амидов ненасыщенных карбоновых кислот, аллиловых сложных эфиров или виниловых простых эфиров. В качестве альтернативы, основная цепь анионно-заряженного гребенчатого полимера может представлять собой полимер на основе содержащего карбоксильную группу полисахарида или полимер на основе полисахарида, содержащего другую кислотную группу, предпочтительно, карбоксиметилцеллюлозы.

Этот, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер, используемый в соответствии с настоящим изобретением, может быть получен путем сополимеризации ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот со сложными эфирами ненасыщенных карбоновых кислот, амидами ненасыщенных карбоновых кислот, аллиловыми сложными эфирами или виниловыми простыми эфирами, при этом карбоновые кислоты могут присутствовать в форме свободных кислот и/или в форме их солей. В качестве альтернативы, анионно-заряженный гребенчатый полимер может быть получен по реакциям, аналогичным полимеризации, в ходе которых полимер, содержащий либо латентные, либо свободные карбоксильные группы, вступает в реакцию с одним или несколькими соединениями, содержащими аминовые или гидроксильные функциональные группы, в условиях, способствующих частичному амидированию или, в зависимости от конкретного случая, этерификации карбоксильных групп.

Боковые цепи анионно-заряженного гребенчатого полимера могут включать полимерные, содержащие эпоксидные группы соединения, такие как, например, этиленоксид, пропиленоксид, 1-бутиленоксид, фенил-этиленоксид и т.д. Является предпочтительным, чтобы полиэфирные боковые цепи включали полиэтиленоксид или полипропиленоксид или смешанный сополимер, содержащий этиленоксид и пропиленоксид, и имели на свободном конце гидроксильную группу, первичную амино-группу или алкильную группу с количеством атомов углерода от 1 до 40, при этом они могут быть неразветвленными, разветвленными или циклическими; предпочтительны неразветвленные алкильные группы с числом атомов углерода от 1 до 4. Такие анионно-заряженные гребенчатые полимеры могут обладать истинной вязкостью от 10 до 100 мл/г, предпочтительно, от 15 до 80 мл/г, наиболее предпочтительно, от 20 до 70 мл/г. Группы карбоновых кислот или другие кислотные группы в составе полимера могут быть частично или полностью нейтрализованы щелочными металлами или щелочноземельными металлами или солями с ионами металлов с двумя или тремя валентными электронами, ионами аммония, органическими аммонийными группами или их сочетаниями.

Анионно-заряженные гребенчатые полимеры, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, описаны в US 2009/0199741 A1, US 6387176 B1, ЕР 1136508 A1, ЕР 1138697 A1, ЕР 118 9955 A1 и ЕР 0735653 A1. В этих документах описаны способы производства анионно-заряженного гребенчатого полимера, а также их использование в связующих на минеральной основе, таких как цемент. Пригодный анионно-заряженный гребенчатый полимер также описан в буклете по продукции "SIKA ViscoCrete®, selbstverdickender Beton SCC", размещенной на веб-сайте www.sika.com.

Синтетические полимеры с анионным зарядом на основной цепи и незаряженными боковыми цепями, предназначенные для использования в качестве диспергаторов в составе наполнителей и пигментов, производятся под торговой маркой MelPers® компанией BASF, Германия. Анкерные группы анионного или стерического характера в указанных синтетических полимерах создают эффекты, которые могут быть описаны как соответствующие электростерическому механизму диспергирования. Эти диспергаторы, предпочтительно, используют в твердых системах наномасштаба.

В ЕР 1761609 В1 описан гребенчато-разветвленный сополимерный диспергатор с полимерной цепью, содержащей акриловую кислоту, и боковыми цепями поли(этиленоксид-пропиленоксид)а. Молекулярный вес этой добавки составляет 90000 г/моль, молекулярный вес полиалкиленоксидной боковой цепи равен 3000 г/моль, отношение этиленоксид/пропиленоксид составляет 66,8/28,7.

В US 2011/031652 описан выпускаемый серийно сополимер гребенчатого типа, представляющий собой полимер этоксилированной акриловой кислоты, предназначенный для использования в качестве диспергатора для гипса. Дополнительные примеры таких гребенчатых полимеров можно найти в WO 2011/028817.

В этих документах не упоминается об использовании таких полимеров в качестве снижающей образование отложений добавки для водной суспензии материала, содержащего карбонат кальция. Напротив, эти документы посвящены, главным образом, приготовлению бетона или гипса. Следовательно, авторы изобретения были удивлены, когда обнаружили, что такие анионно-заряженные гребенчатые полимеры могут быть использованы в качестве добавок, снижающих образование отложений.

Дополнительные примеры анионно-заряженных гребенчатых полимеров, которые могут быть использованы в качестве добавок, снижающих образование отложений в контексте настоящего изобретения, представляют собой полимеры серии диспергаторов MELFUX® от BASF Construction Polymers, GmbH (Trostberg, Германия), диспергатор ETHACRYL®M от CoAtex, LLC (Chester, Южная Каролина, США) или диспергатор MIGHTY EG® от Као Specialties Americas, LLC, (High Point, Северная Каролина, США).

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, один анионно-заряженный гребенчатый полимер включает структурные звенья формулы (I),

где R¹, R², R³, R⁴, R⁵ и R⁶ независимо друг от друга выбраны из водорода или алкильных групп, предпочтительно, состоящих из 1-40 атомов углерода,

X обозначает отрицательно заряженную функциональную группу,

Y обозначает функциональную мостиковую группу, которая независимо подобрана из группы, состоящей из простого эфира, сложного эфира и амидных групп,

Z обозначает положительно заряженную функциональную группу,

R⁷ и R⁸ - независимо друг от друга выбраны из водорода или алкильных групп, состоящих из 1-4 атомов углерода,

R⁹ выбрана из водорода или алкильных групп, состоящих из 1-40 атомов углерода,

a, b, c и d - целые числа от 5 до 150, по меньшей мере, одно из чисел а, b, с и d имеет величину больше 0, и

n, m и о подобраны так, что анионно-заряженный полимер имеет удельный заряд от -10 Кл/г до -250 Кл/г при pH=8.

Примерами алкильных групп, состоящих из 1-40 атомов углерода, являются метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, изобутил, н-пентил, н-гексил, додецил, октадецил. Алкильные группы могут иметь одну или несколько замещающих галогеновых групп, например F, Cl или Br, и/или одну или несколько замещающих акрилокси-, амино-, амидо-, альдегидо-, карбокси-, циано-, эпокси-, гидрокси-, кето-, метакрилокси-, меркапто-групп, групп фосфорной, сульфоновой кислот или винильных групп.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения R¹, R², R³, R⁴, R⁵ и R⁶ независимо друг от друга выбраны из водорода или алкильных групп, состоящих из 1-20 атомов углерода, предпочтительно, из 1-10 атомов углерода, более предпочтительно, из 1-6 атомов углерода. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, R¹, R², R³, R⁴, R⁵ и R⁶ независимо друг от друга выбраны из водорода или метила. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения R¹, R³, R⁵ представляют собой водород. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения R¹, R³, R⁵ представляют собой X.

В соот