Дисперсии полимеров, обладающих большой молекулярной массой

Дисперсии полимеров, обладающих большой молекулярной массой

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к дисперсиям полимеров, к способам их получения и к их применению. Дисперсии полимеров получают по реакции радикальной полимеризации, которую инициируют комбинацией различных инициаторов. Дисперсии полимеров применимы, в частности, в качестве флокулянтов, обезвоживающих (дренажных) вспомогательных средств и удерживающих вспомогательных средств при изготовлении бумаги.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При изготовлении бумаги из композиции для изготовления бумаги, т.е. из водной суспензии целлюлозных волокон, обладающей содержанием воды, обычно составляющим более 95 мас. %, получают лист бумаги, обладающий содержанием воды, обычно составляющим менее 5 мас. %. Поэтому параметры обезвоживания (дренажа) и удерживания при изготовлении бумаги являются важными для эффективности и экономичности производства. Обычно разбавленное целлюлозное сырье обезвоживают на подвижной сетке и получают лист, который затем сушат. Хорошо известно добавление в целлюлозную суспензию растворимых в воде полимеров для обеспечения флокуляции твердых частиц целлюлозы и улучшения обезвоживания на подвижной сетке. В соответствии с хорошо известной методикой изготовления бумаги получают целлюлозную суспензию, флокулируют с использованием флокулянта, подвергают воздействию механического сдвигового усилия, необязательно повторно флокулируют с использованием флокулянта для повторного флокулирования, обезвоживают на сетке и получают лист и затем сушат.

В DE-A 4406624 раскрыты обладающие низкой вязкостью водные дисперсии сшитых полимеров, которые получены путем полимеризации растворимого в воде мономера, необязательно гидрофобного мономера и сшивающего реагента в присутствии полимерного диспергирующего вещества. Дисперсии применимы в качестве загустителей, флокулянтов и удерживающих вспомогательных средств.

В DE-A 19532229 раскрыты водные дисперсии сшиваемых и сшитых полимеров, которые получены путем полимеризации растворимого в воде мономера, сшиваемого N-метилола, необязательно сшивающего реагента и необязательно гидрофобного мономера в присутствии полимерного диспергирующего вещества. Дисперсии применимы в качестве загустителей, флокулирующих вспомогательных средств, удерживающих вспомогательных средств при изготовлении бумаги, и в качестве клеев, в особенности, в качестве покрытий для обоев.

В US 5840804 раскрыт способ получения обладающих низкой вязкостью растворимых в воде дисперсий полимера на водной основе, обладающих высокой концентрацией основного вещества, включающий полимеризацию следующих мономерных компонентов: (a1) 50-99,999 мас. % по меньшей мере одного растворимого в воде мономера; (a2) 0,001-1 мас. % по меньшей мере одного сшивающего мономера, содержащего по меньшей мере две способные к радикальной полимеризации этиленовоненасыщенные группы; (a3) 0-30 мас. %, предпочтительно 1-25 мас. % по меньшей мере одного гидрофобного мономера; и (a4) 0-25 мас. %, предпочтительно 0,1-15 мас. % по меньшей мере одного амфифильного мономера, в водном растворе, в присутствии по меньшей мере одного полимерного диспергирующего вещества с получением полимера (А), где сумма количеств компонентов, представленных мономерами (a1), (a2), (a3) и (a4), составляет 100 мас. % мономеров, среднемассовая молекулярная масса полученного полимера (А) равна по меньшей мере 500000 Да и полимер (А) несовместим с диспергирующим веществом.

В US 2008/033094 (A1) описана дисперсия полимера типа вода-в-масле, которая содержит полимер (А), в котором содержание катионогенного мономера составляет по меньшей мере 55 мас. %, и по меньшей мере одно полимерное диспергирующее вещество (В) на основе катионизированных диалкиламиноалкил(мет)акриламидов, обладающих средней молекулярной массой, равной от более 350000 до 1 млн. г/моль.

В US 2009/050571 (A1) раскрыты дисперсии полимеров типа вода-в-воде, содержащие полимер (А), в котором содержание катионогенного мономера составляет до 60 мас. %, и по меньшей мере одно полимерное диспергирующее вещество (В) на основе катионизированных диалкиламиноалкил(мет)акриламидов, обладающее средней молекулярной массой, равной от 75000 до 350000 г/моль.

Однако не все характеристики дисперсий полимеров предшествующего уровня техники являются удовлетворительными.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первым объектом настоящего изобретения является способ получения дисперсии полимера, включающий стадии

(A) приготовления реакционной смеси, содержащей

(i) полимерное диспергирующее вещество; и

(ii) мономерную композицию, содержащую способные к радикальной полимеризации мономеры;

(B) необязательно нагревания реакционной смеси до температуры выше комнатной температуры;

(C) полимеризации способных к радикальной полимеризации мономеров путем последовательного или одновременного добавления к реакционной смеси

(iii) заданного количества окислительно-восстановительной инициирующей системы, содержащей окислительный реагент и восстановительный реагент;

(iv) заданного количества первого вспомогательного радикального инициатора; и

(v) заданного количества второго вспомогательного радикального инициатора; при условии, что по меньшей мере часть указанного заданного количества окислительно-восстановительной инициирующей системы, по меньшей мере часть указанного заданного количества первого вспомогательного радикального инициатора и по меньшей мере часть указанного заданного количества второго вспомогательного радикального инициатора добавляют к реакционной смеси до того, как полимеризовано 90 мол. % способных к радикальной полимеризации мономеров, которые изначально содержались в мономерной композиции; и

(D) необязательно уменьшения содержания остаточного мономера путем добавления к реакционной смеси

- оставшейся части указанного заданного количества окислительно-восстановительной инициирующей системы, оставшейся части указанного заданного количества первого вспомогательного радикального инициатора и/или оставшейся части указанного заданного количества второго вспомогательного радикального инициатора; и/или

- третьего вспомогательного радикального инициатора.

Согласно изобретению неожиданно было установлено, что полученные таким образом дисперсии полимеров обладают улучшенными характеристиками, в особенности при условиях приложения сдвигового усилия, при их использовании для обезвоживания шлама, удерживания бумаги и удерживания золы.

Проводимая in situ на стадии (C) полимеризация способных к радикальной полимеризации мономеров в присутствии полимерного диспергирующего вещества дает дисперсию полимера, где полученный таким образом на стадии (C) полимер включен в полимерное диспергирующее вещество и, таким образом, образуется взаимопроникающий комплекс.

Дисперсии полимеров такого типа невозможно получить путем полимеризации мономеров при отсутствии полимерного диспергирующего вещества и последующего добавления полимерного диспергирующего вещества, для этого во время проведения реакции полимеризации in situ необходимо присутствие полимерного диспергирующего вещества. В противном случае получают разные продукты, обладающие разными характеристиками. В частности, при добавлении дисперсии полимерного диспергирующего вещества к дисперсии полимера, которую получают отдельно путем полимеризации способных к радикальной полимеризации мономеров, получают сплошной гель, который затем невозможно обработать надлежащим образом. В зависимости от полной концентрации мономеров практически невозможно равномерно распределить полимерное диспергирующее вещество в растворителе, содержащемся в дисперсии полимера, чтобы получить взаимопроникающий комплекс. Кроме того, при последующей попытке включить полимерное диспергирующее вещество в форме раствора, содержащийся в нем растворитель разбавит всю композицию.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 приведены вязкости рассола (представлены в виде столбцов) и вязкости продукта (представлены в виде ) для дисперсии полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, и сравнительной дисперсии полимера, РС-1.

На фиг. 2 приведены характеристики дисперсии полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, и сравнительных дисперсий полимера, PC-1а и PC-1b, при их приготовлении.

На фиг. 3 приведены вязкости рассола для дисперсии полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-2, и сравнительной дисперсии полимера, РС-2.

На фиг. 4 продемонстрирована лучшая удерживающая способность дисперсии полимера, содержащей 500 част./млн полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-2, по сравнению с удерживающей способностью сравнительной дисперсии полимера, РС-2, и контрольного образца.

На фиг. 5 продемонстрирована лучшая способность к удерживанию золы при 550°C дисперсии полимера, содержащей 500 част./млн полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-2, по сравнению со способностью к удерживанию золы сравнительной дисперсии полимера, РС-2, и контрольного образца.

На фиг. 6 продемонстрирована лучшая обезвоживающая способность дисперсии полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-2, по сравнению с обезвоживающей способностью сравнительной дисперсии полимера, РС-2, и контрольного образца.

На фиг. 7 продемонстрирована лучшая обезвоживающая способность дисперсии полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, по сравнению с обезвоживающей способностью сравнительной дисперсии полимера, РС-1.

На фиг. 8 продемонстрирована лучшая удерживающая способность дисперсии полимера, содержащей 1500 част./млн полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, по сравнению с удерживающей способностью сравнительной дисперсии полимера, РС-1, и контрольного образца.

На фиг. 9 продемонстрирована лучшая дренажная способность дисперсии полимера, содержащей 1500 част./млн полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, по сравнению с дренажной способностью сравнительной дисперсии полимера, РС-1, и контрольного образца.

На фиг. 10 продемонстрирована лучшая в способность к удерживанию золы дисперсии полимера, содержащей 1500 част./млн полимера,, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, по сравнению со способностью к удерживанию золы сравнительной дисперсии полимера, РС-1, и контрольного образца.

На фиг. 11 продемонстрирована лучшая удерживающая способность дисперсии полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, и комбинации PI-1 с добавкой по сравнению с удерживающей способностью сравнительной дисперсии полимера, РС-1, и контрольного образца.

На фиг. 12 продемонстрирована лучшая дренажная способность дисперсии полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, и комбинации PI-1 с добавкой по сравнению с дренажной способностью сравнительной дисперсии полимера, РС-1, и контрольного образца.

На фиг. 13 продемонстрирована лучшая удерживающая способность дисперсии полимера, содержащей 1500 част./млн полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, по сравнению с удерживающей способностью сравнительной дисперсии полимера, РС-1, и контрольного образца.

На фиг. 14 продемонстрирована лучшая дренажная способность дисперсии полимера, содержащей 1500 част./млн полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, по сравнению с дренажной способностью сравнительной дисперсии полимера, РС-1, и контрольного образца.

На фиг. 15 продемонстрирована лучшая в способность к удерживанию золы дисперсии полимера, содержащей 1500 част./млн полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, по сравнению со способностью к удерживанию золы сравнительной дисперсии полимера, РС-1, и контрольного образца.

На фиг. 16 продемонстрирована лучшая в способность к удерживанию золы дисперсии полимера, содержащей 1000 и 1500 част./млн полимера, предлагаемой в настоящем изобретении, PI-1, с низким содержанием активных веществ и высоким содержанием соли по сравнению со способностью к удерживанию золы сравнительной дисперсии полимера, РС-1, с соответствующим низким содержанием активных веществ и контрольного образца.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем описании термин "(алкил)акрилат" означает алкилакрилат, а также акрилат. Аналогичным образом, термин "(мет)акрилат" означает метакрилат, а также акрилат.

В настоящем описании термин "гомополимер" означает полимер, полученный с помощью полимеризации в основном одного типа мономера, а термин "сополимер" означает полимер, полученный с помощью полимеризации двух, трех четырех или большего количества разных типов мономеров (сомономеров).

В настоящем описании термин "алкил" означает любой насыщенный линейный, разветвленный и/или циклический углеводород, содержащий один центр для связывания, такой как метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил, децил, изодецил, ундецил, додецил, тридецил, тетрадецил, пентадецил, гексадецил, гептадецил, октадецил, нонадецил, эйкозил, 2-этилгексил, циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогептил, циклооктил, метилциклогексил, метилциклопентилэтенил, адамантил и т.п.

В настоящем описании термин "алкилен" означает любой насыщенный линейный, разветвленный и/или циклический углеводород, содержащий два центра для связывания, такой как -CH₂CH₂-, -CH₂CH₂CH₂- и -CH₂CH(CH₃)CH₂-.

В настоящем описании термин "растворимый в воде", в особенности применительно к растворимости в воде мономеров, предпочтительно означает растворимость в чистой воде при температуре окружающей среды, равной по меньшей мере 10 г/л, более предпочтительно по меньшей мере 25 г/л, еще более предпочтительно по меньшей мере 50 г/л, еще более предпочтительно по меньшей мере 100 г/л, наиболее предпочтительно по меньшей мере 250 г/л и особенно предпочтительно по меньшей мере 500 г/л. В настоящем описании термин "растворимый в воде", в особенности применительно к растворимости в воде полимеров, предпочтительно означает, что растворимость в чистой воде при температуре окружающей среды составляет по меньшей мере 1,0 г/л, более предпочтительно по меньшей мере 2,5 г/л, еще более предпочтительно по меньшей мере 5,0 г/л, еще более предпочтительно по меньшей мере 10,0 г/л, наиболее предпочтительно по меньшей мере 25,0 г/л и особенно предпочтительно по меньшей мере 50,0 г/л.

В настоящем описании термин "набухающий в воде" предпочтительно означает, что полимер, предпочтительно полимер, полученный на стадии (C), хотя и нерастворимый в воде, поглощает значительное количество воды. Обычно масса полимера увеличивается по меньшей мере на 2 мас. %, предпочтительно по меньшей мере на 5 мас. %, после погружения в воду при комнатной температуре, например, равной 25°C, на 1 ч, более предпочтительно на массу, которая примерно в 60-100 раз больше его массы в сухом состоянии.

В настоящем описании термин "последовательное", например, последовательное добавление разных соединений к реакционной смеси, означает, что только после завершения добавления к реакционной смеси первого соединения добавляют второе соединение, затем после завершения добавления второго соединения добавляют третье соединение и т.д.

В настоящем описании термин "одновременное", например, одновременное добавление разных соединений к реакционной смеси, означает, что указанные соединения добавляют в одни и те же периоды времени или в перекрывающиеся периоды времени.

Дисперсии полимеров, предлагаемые в настоящем изобретении, могут представлять собой дисперсии полимеров типа вода-в-воде, такие как суспензии или эмульсии; дисперсии полимеров типа масло-в-воде, такие как суспензии или эмульсии; или дисперсии полимеров типа вода-в-масле, такие как суспензии или эмульсии; или их смеси.

В предпочтительном варианте осуществления дисперсия полимера представляет собой дисперсию полимера типа вода-в-воде. В настоящем описании термин "дисперсия полимера типа вода-в-воде" означает водную систему, содержащую растворимый в воде или набухающий в воде полимер и полимерное диспергирующее вещество, где растворимый в воде или набухающий в воде полимер получен на стадии (С) путем проводимой in situ полимеризации подходящих мономеров в присутствии указанного полимерного диспергирующего вещества. Дисперсии полимеров типа вода-в-воде хорошо известны в данной области техники. Их описание приведено, например, в US-A 20040034145, US-A 20040046158, US-A 20050242045 и US-A 20070203290.

Получение дисперсии типа вода-в-воде основано на принципе, заключающемся в осаждении полимера в воде, предпочтительно в водном растворе соли, например, рассоле. Полученный конечный продукт представляет собой стабильную дисперсию микроскопических частиц полимера в воде. Эти дисперсии не содержат растворитель, поэтому продукты этого типа не оказывают вредного воздействия на окружающую среду.

В другом предпочтительном варианте осуществления дисперсия полимера представляет собой дисперсию полимера типа вода-в-масле или дисперсию полимера типа масло-в-воде. Если реакционная смесь, предлагаемая в настоящем изобретении, представляет собой дисперсию масло-в-воде, предпочтительно эмульсию, то можно добавить поверхностно-активные вещества, которые стабилизируют эмульсию. Поверхностно-активным веществом может являться амфифильное органическое соединение, например, стеарат натрия или 4-(5-додецил)бензолсульфонат. Специалисту в данной области техники известны поверхностно-активные вещества и он может выбрать поверхностно-активное вещество, подходящее для эмульсии масло-в-воде. Если реакционная смесь, предлагаемая в настоящем изобретении, содержит растворители, отличающиеся от воды, то предпочтительными являются растворителями, которые инертны при реакциях радикальной полимеризации, описанным в настоящем изобретении, т.е. такие растворители, которые не вступают в реакции передачи цепи со свободными радикалами, содержащимися в реакционной смеси.

Полимерное диспергирующее вещество, а также полимер, который получен на стадии (С), могут выступать в качестве коагулянта и/или флокулянта. Химическая коагуляция, изменение суспендированных и коллоидных частиц, так что они прилипают друг к другу, является одним типом процедуры химической обработки. Коагуляция является процедурой, которая приводит к нейтрализации зарядов или уменьшению отталкивающих сил между частицами. Флокуляция является агрегацией частиц в более крупные агломераты ("хлопья"). Коагуляция происходит практически мгновенно, а для флокуляции необходимо время, чтобы образовались хлопья.

В настоящем описании термин "полимерное диспергирующее вещество" предпочтительно означает растворимый в воде или диспергирующийся в воде, предпочтительно сильно ионогенный, предпочтительно катионогенный полимер, обладающий сравнительно низкой молекулярной массой. Если полный электрический заряд частиц и органического вещества в воде является отрицательным, например, в случае суспензии целлюлозных волокон, которую обрабатывают при изготовлении бумаги, то предпочтительно, если для нейтрализации электрического заряда добавляют положительно заряженные диспергирующие вещества.

Следует особо отметить, что присутствие полимерного диспергирующего вещества во время проведения радикальной полимеризации является необходимым для обеспечения определенных характеристик полученной дисперсии полимера. Невозможно получить аналогичные дисперсии полимеров путем полимеризации способных к радикальной полимеризации мономеров при отсутствии полимерного диспергирующего вещества и последующего добавления полимерного диспергирующего вещества. Полимерное диспергирующее вещество является компонентом дисперсии, в которой на стадии (С) полимеризуют способные к радикальной полимеризации мономеры с получением полимера. Другими словами, полимер, полученный по реакции полимеризации, каким-то образом включен в полимерное диспергирующее вещество, которое содержится изначально.

Внутреннюю структуру полученной взаимопроникающей полимерной системы, содержащей полимерное диспергирующее вещество и полимер, полученный на стадии (С), невозможно воспроизвести путем простого смешивания полимерного диспергирующего вещества и полимера, полученного отдельно из таких же способных к радикальной полимеризации мономеров, как использующиеся для получения полимера, который получен на стадии (С).

В соответствии со способом, предлагаемым в настоящем изобретении, на стадии (С) реакционную смесь, включающую (i) полимерное диспергирующее вещество и (ii) мономерную композицию, содержащую способные к радикальной полимеризации мономеры, подвергают (свободно)радикальной полимеризации.

В предпочтительном варианте осуществления реакционная смесь, предлагаемая в настоящем изобретении, является водной. Предпочтительно, если водная реакционная смесь содержит воду, предпочтительно деионизированную воду. Содержание воды может составлять от 0,01 до 99,99 мас. %. В предпочтительном варианте осуществления содержание воды находится в диапазоне от 10 до 90 мас. %, более предпочтительно от 15 до 85 мас. %, еще более предпочтительно от 20 до 80 мас. %, еще более предпочтительно от 25 до 75 мас. %, наиболее предпочтительно от 30 до 70 мас. % и особенно предпочтительно от 35 до 65 мас. % в пересчете на полную массу водной реакционной смеси. В другом предпочтительном варианте осуществления содержание воды находится в диапазоне от 35 до 90 мас. %, более предпочтительно от 40 до 85 мас. %, еще более предпочтительно от 45 до 80 мас. %, еще более предпочтительно от 50 до 75 мас. %, наиболее предпочтительно от 55 до 70 мас. % в пересчете на полную массу водной реакционной смеси.

Предпочтительно, если содержание воды в водной реакционной смеси является сравнительно низким, чтобы содержание воды в полученной дисперсии полимера типа вода-в-воде также являлось низким. При таких условиях после остановки полимеризации нет необходимости выпаривать большие количества воды из продукта, чтобы получить высококонцентрированные дисперсии полимеров типа вода-в-воде.

Реакционная смесь, предлагаемая в настоящем изобретении, содержит полимерное диспергирующее вещество. Предпочтительно, если полимерное диспергирующее вещество является ионогенным, более предпочтительно катионогенным. Предпочтительно, если полимерное диспергирующее вещество растворимо в воде или набухает в воде. Предпочтительно, если содержание полимерного диспергирующего вещества находится в диапазоне от 0,1 до 40 мас. %, более предпочтительно от 0,5 до 35 мас. %, еще более предпочтительно от 1,0 до 30 мас. %, еще более предпочтительно от 5,0 до 25 мас. %, наиболее предпочтительно от 10 до 20 мас. % и особенно предпочтительно от 12 до 16 мас. % в пересчете на полную массу реакционной смеси. Предпочтительно, если содержание полимерного диспергирующего вещества находится в диапазоне от 1 до 99 мас. %, более предпочтительно от 40 до 70 мас. % или от 70 до 90 мас. % в пересчете на массу мономерной композиции. В предпочтительном варианте осуществления содержание полимерного диспергирующего вещества находится в диапазоне 60±20 мас. %, более предпочтительно в диапазоне 60±15 мас. %, наиболее предпочтительно в диапазоне 60±10 мас. % и особенно предпочтительно в диапазоне 60±5 мас. % в пересчете на массу мономерной композиции. В другом предпочтительном варианте осуществления содержание полимерного диспергирующего вещества находится в диапазоне 80±20 мас. %, более предпочтительно в диапазоне 80±15 мас. %, наиболее предпочтительно в диапазоне 80±10 мас. % и особенно предпочтительно в диапазоне 80±5 мас. % в пересчете на массу мономерной композиции.

В предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество обладает среднемассовой молекулярной массой M_w, равной по меньшей мере 230000 г/моль. В другом предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество является растворимым в воде полимером, обладающим среднемассовой молекулярной массой M_w, равной по меньшей мере 230000 г/моль. Предпочтительно, если среднемассовая молекулярная масса M_w полимерного диспергирующего вещества находится в диапазоне от 230000 до 1500000 г/моль, более предпочтительно в диапазоне от 230000 до 1300000 г/моль, еще более предпочтительно в диапазоне от 230000 до 1100000 г/моль, еще более предпочтительно в диапазоне от 230000 до 900000 г/моль, наиболее предпочтительно в диапазоне от 230000 до 700000 г/моль и особенно предпочтительно в диапазоне от 230000 до 500000 г/моль. В предпочтительном варианте осуществления молекулярная масса M_w полимерного диспергирующего вещества находится в диапазоне от 230000 до 400000 г/моль, более предпочтительно в диапазоне от 280000 до 350000 г/моль.

В предпочтительном варианте осуществления среднемассовая молекулярная масса и/или химический состав полимерного диспергирующего вещества отличается от среднемассовой молекулярной массы и/или химического состава полимера, который получен на стадии (С).

Предпочтительно, если дисперсия молекулярной массы M_w/M_n полимерного диспергирующего вещества находится в диапазоне от 1,0 до 4,0, более предпочтительно в диапазоне от 1,5 до 3,5 и особенно предпочтительно в диапазоне от 1,8 до 3,2. В предпочтительном варианте осуществления M_w/M_n находится в диапазоне 2,7±0,7, более предпочтительно в диапазоне 2,7±0,5, еще более предпочтительно в диапазоне 2,7±0,4, еще более предпочтительно в диапазоне 2,7±0,3, наиболее предпочтительно в диапазоне 2,7±0,2 и особенно предпочтительно в диапазоне 2,7±0,1.

Полимерное диспергирующее вещество может являться неионогенным или ионогенным. Предпочтительно, если полимерное диспергирующее вещество является ионогенным, предпочтительно катионогенным.

В предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество представляет собой гомополимер или сополимер. Если полимерное диспергирующее вещество представляет собой гомополимер, то предпочтительно, если оно образовано из катионогенного мономера. Если полимерное диспергирующее вещество представляет собой сополимер, то предпочтительно, если оно образовано по меньшей мере из одного катионогенного мономера и по меньшей мере из одного неионогенного сомономера.

В этом случае "образованный из" означает, что главная полимерная цепь полимерного диспергирующего вещества содержит повторяющиеся звенья, т.е. повторяющиеся звенья включены в главную полимерную цепь полимерного диспергирующего вещества и эти повторяющиеся звенья образованы из соответствующих мономеров во время реакции полимеризации. Например, если полимерное диспергирующее вещество образовано из триметиламмонийпропилакриламида (= DIMAPA кват.(кватернизованный)), то в главную полимерную цепь включено следующее повторяющееся звено:

.

Если полимерное диспергирующее вещество представляет собой сополимер по меньшей мере одного катионогенного мономера (например, DIMAPA кват.) и по меньшей мере одного неионогенного мономера (например, акриламид), то предпочтительно, если содержание катионогенного мономера составляет по меньшей мере 50 мас. %, более предпочтительно по меньшей мере 60 мас. %, еще более предпочтительно по меньшей мере 70 мас. %, еще более предпочтительно по меньшей мере 80 мас. %, наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 мас. % и особенно предпочтительно по меньшей мере 95 мас. %, в пересчете на полную массу всех мономеров, включенных в полимерное диспергирующее вещество.

Предпочтительно, если полимерное диспергирующее вещество образовано из одного или большего количества катионогенных мономеров, более предпочтительно из одного катионогенного мономера.

В предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество образовано из одного или большего количества способных к радикальной полимеризации этиленовоненасыщенных мономеров. Предпочтительно, если полимерное диспергирующее вещество образовано из мономерной композиции, содержащей катионогенный мономер, выбранный из группы, включающей галогениды (алкил)акриламидоалкилтриалкиламмония (например, галогениды триалкиламмонийалкил(мет)акриламида), галогениды (алкил)акрилоилоксиалкилтриалкиламмония (например, галогениды триалкиламмонийалкил(мет)акрилата), галогениды алкенилтриалкиламмония и галогениды диалкенилдиалкиламмония (например,). Более предпочтительно, если полимерное диспергирующее вещество образовано из мономерной композиции, содержащей катионогенный мономер, выбранный из группы, включающей галогениды триалкиламмонийалкил(мет)акрилата, галогениды триалкиламмонийалкил(мет)акриламида и галогениды диаллилдиалкиламмония. Предпочтительно, если указанные выше катионогенные мономеры содержат от 6 до 25 атомов углерода, более предпочтительно от 7 до 20 атомов углерода, наиболее предпочтительно от 7 до 15 атомов углерода и особенно предпочтительно от 8 до 12 атомов углерода.

Предпочтительно, если полимерное диспергирующее вещество образовано из

- от 30 до 100 мас. %, более предпочтительно от 50 до 100 мас. %, еще более предпочтительно от 70 до 100 мас. % галогенидов (алкил)акриламидоалкилтриалкиламмония, галогенидов (алкил)акрилоилоксиалкилтриалкиламмония, галогенидов алкенилтриалкиламмония и/или галогенидов диалкенилдиалкиламмония, и

- от 0 до 70 мас. %, более предпочтительно от 0 до 50 мас. %, еще более предпочтительно от 0 до 30 мас. % неионогенных мономеров, еще более предпочтительно способных к радикальной полимеризации неионогенных мономеров общей формулы (I)

в которой

R¹ обозначает водород или C₁-C₃-алкил; и

R² и R³ независимо друг от друга обозначают водород, C₁-C₅-алкил или C₁-C₅-гидроксиалкил,

наиболее предпочтительно (алкил)акриламида.

В предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество образовано из галогенида диалкенилдиалкиламмония, предпочтительно галогенида диаллилдиметиламмония (DADMAC).

В другом предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество является продуктом сополимеризации эпихлоргидрина и диалкиламина, предпочтительно диметиламина, т.е. поли-[N,N-диметил-2-гидроксипропилен-(1,3)аммонийхлоридом].

В еще одном предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество образовано из способного к радикальной полимеризации катионогенного мономера общей формулы (II)

в которой

R⁴ обозначает водород или C₁-C₃-алкил, предпочтительно H или метил;

Z₁ обозначает O или NR⁵, где R⁵ обозначает водород или C₁-C₃-алкил;

Y₀ обозначает C₂-C₆-алкилен, необязательно замещенный одной или большим количеством гидроксигрупп, предпочтительно C₂-C₃-алкилен;

Y₁, Y₂, Y₃ независимо друг от друга, обозначают C₁-C₆-алкил, предпочтительно метил; и

X^- обозначает галоген, псевдогалоген (например, CN^-, SCN^-, NCS^-, N₃^-), ацетат или SO₄CH₃^-, предпочтительно хлорид.

Предпочтительно, если Y₁, Y₂ и Y₃ являются одинаковыми, предпочтительно обозначают метил. В предпочтительном варианте осуществления Z₁ обозначает O или NH, Y₀ обозначает этилен или пропилен, R⁴ обозначает водород или метил и Y₁, Y₂ и Y₃ обозначают метил. Катионогенный мономер общей формулы (II), может представлять собой сложный эфир (Z₁=О), такой как триметиламмонийэтил(мет)акрилат (ADAME кват.). Однако предпочтительно, катионогенный мономер общей формулы (I), представляет собой амид (Z₁=NH), предпочтительно триметиламмонийпропилакриламид (DIMAPA кват.).

Предпочтительные способные к радикальной полимеризации катионогенные мономеры общей формулы (II), включают кватернизованные диалкиламиноалкил(мет)акрилаты или диалкиламиноалкил(мет)акриламиды, содержащие в алкильных или алкиленовых группах от 1 до 3 атомов C, более предпочтительно кватернизованную метилхлоридом аммониевую соль диметиламинометил(мет)акрилата, диметиламиноэтил(мет)акрилата, диметиламинопропил(мет)акрилата, диэтиламинометил(мет)акрилата, диэтиламиноэтил(мет)акрилата, диэтиламинопропил(мет)акрилата, диметиламинометил(мет)акриламида, диметиламиноэтил(мет)акриламида, диметиламинопропил(мет)акриламида, диэтиламинометил(мет)акриламида, диэтиламиноэтил(мет)акриламида, диэтиламинопропил(мет)акриламида.

Особенно предпочтительными являются кватернизованный диметиламиноэтилакрилат и диметиламинопропилакриламид. Кватернизацию можно провести с использованием диметилсульфата, диэтилсульфата, метилхлорида или этилхлорида. В предпочтительном варианте осуществления мономеры кватернизуют метил хлоридом.

В предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество представляет собой гомополимер триметиламмонийпропилакриламида (DIMAPA кват.).

Если полимерное диспергирующее вещество представляет собой сополимер, то предпочтительно, если он образован по меньшей мере из одного катионогенного мономера в комбинации по меньшей мере с одним неионогенным мономером.

Подходящие неионогенные мономеры включают способные к радикальной полимеризации неионогенные мономеры общей формулы (I). Примеры способных к радикальной полимеризации неионогенных мономеров общей формулы (I), включают (мет)акриламид, N-метил(мет)акриламид, N-изопропил(мет)акриламид или N,N-замещенные (мет)акриламиды, такие как N,N-диметил(мет)акриламид, N,N-диэтил(мет)акриламид, N-метил-N-этил(мет)акриламид или N-гидроксиэтил(мет)акриламид.

Другие подходящие неионогенные мономеры включают амфифильные неионогенные мономеры общей формулы (III)

в которой

Z₂ обозначает O, NH или NR⁶, где R⁶ обозначает C₁-C₃-алкил,

R⁷ обозначает водород или C₁-C₃-алкил,

R⁸ обозначает C₂-C₆-алкилен,

R⁹ обозначает водород, C₈-C₃₂-алкил, C₈-C₃₂-арил и/или C₈-C₃₂-арилалкил, и n обозначает целое число, равное от 1 до 50, предпочтительно от 1 до 20.

Примеры амфифильных мономеров общей формулы (III) включают продукты реакции (мет)акриловой кислоты и полиэтиленгликолей (от 10 до 50 этиленоксидных звеньев), которые этерифицированы жирным спиртом, или соответствующие продукты реакции с (мет)акриламидом.

В предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество обладает в основном линейной цепью, т.е. оно не образовано из мономерных смесей, содержащих сшивающие реагенты.

В другом предпочтительном варианте осуществления полимерное диспергирующее вещество является сшитым. Примеры подходящих сшивающих реагентов известны специалисту в данной области техники.

Предпочтительно, если сшитое полимерное диспергирующее вещество образовано из мономерной композиции, содержащей от 0,0001 до 1,25 мас. %, предпочтительно от 0,0001 до 1,0 мас. %, более предпочтительно 0,0001 до 0,5 мас. %, еще более предпочтительно от 0,0001 до 0,1 мас. %, еще более предпочтительно от 0,0001 до 0,05 мас. %, наиболее предпочтительно и особенно предпочтительно от 0,0001 до 0,02 мас. % одного или большего количества сшивающих реагентов, предпочтительно этиленовоненасыщенных сшивающих реагентов, в пересчете на полную массу мономеров.

Реакционная смесь может содержать дополнительные компоненты-диспергирующие вещества в комбинации с полимерным диспергирующим веществом. В предпочтительном варианте осуществления реакционная смесь является водной и может содержать дополнительные растворимые в воде компоненты-диспергирующие вещества в комбинации с полимерным диспергирующим веществом. При таких условиях отношение массы полимерного диспергирующего вещества к массе указанных дополнительных растворимых в воде компонентов-диспергирующих веществ предпочтительно находится в диапазоне от 1:0,01 до 1:0,5, более предпочтительно от 1:0,01 до 1:0,3. В качестве дополнительных растворимых в воде компонентов-диспергирующих веществ можно отметить, например, производные целлюлозы, поливинилацетаты, крахмал, производные крахмала, декстраны, поливинилпирролидоны, поливинилпиридины, полиэтиленимины, полиамины, п