[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1495222A [43]公开日2004年5月12日
[21]申请号200310102484.2[21]申请号200310102484.2
[22]申请日2001.01.15[30]优先权
[32]2000.01.28 [33]GB [31]0001883.8
[62]分案原申请数据
01804285.6 2001.01.15
[71]申请人西巴特殊化学水处理有限公司
地址英国西约克郡
[72]发明人A·弗利舍尔 G·I·奈洛尔 L·赖斯特
里克 [74]专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司代理人卢新华 张广育
[51]Int.CI 7C08J 3/28
权利要求书 1 页 说明书 10 页
[54]发明名称
的方法
[57]摘要
一种减小水溶性或水可溶胀性聚合物中残余单
种方法特别适合用于制造高度有效的水溶性和水可
溶胀性聚合物，后者可用作絮凝剂、促凝剂、流变
学改性剂、分散剂、超级吸收剂和粘合剂等。
200310102484.2权 利 要 求 书第1/1页
1.一种降低水溶性或水可溶胀性聚合物中残余单体含量的方法，包括把聚合物在一种紫外引发剂存在的条件下置于紫外辐射下。
2.权利要求1的方法，其中的聚合物是特性粘数在4dl/g以上的丙烯酰胺的聚合物。
3.权利要求1或权利要求2的方法，其中的紫外引发剂是具有下式的化合物：
其中R1和R2各自独立地是C1-3烷基或者它们在一起形成一个C4-8脂环族的环，R3是H、C1-2烷基或-O(C H2C H2)n O H，并且n值为1-20。 4.权利要求3的方法，其中的紫外引发剂是具有下式的化合物：
5.权利要求3的方法，其中的紫外引发剂是具有下式的化合物：
6.上述权利要求之任一项的方法，其中所述的紫外引发剂被加到所形成的聚合物的表面，并且允许先涂布所述聚合物颗粒的表面，然后使所述聚合物经受紫外线辐射。
7.上述权利要求之任一项的方法，其中所述的紫外引发剂被先吸收到
200310102484.2说 明 书第1/10页降低水溶性或水可溶胀性聚合物中残余单体含量的方法
本发明涉及通过聚合水该性烯属不饱和单体或单体掺合物来制造水溶性或水可溶胀性的聚合物的方法。
具体地说，本发明是涉及降低水溶性或水可溶胀性聚合物中残余单体含量的方法。
水溶性和水可溶胀性聚合物被用于多种工业应用中，例如用于絮凝剂、促凝剂、流变学改性剂、分散剂、超级吸收剂和粘合剂等。其中特别重要的是高分子量水溶性聚合物絮凝剂，它可在纸张制造中用作助留剂或助排剂，或用来絮凝污泥诸如下水道污泥、废水、用Bayer 氧化铝工艺的纺织工业流出液红泥以及煤屑的悬浮液等。 制备水溶性或水可溶胀性聚合物的标准做法是用一种合适的引发剂体系来聚合水溶性的单体。这种聚合物通常是以固体颗粒产物或作为反相分散物或乳液来提供的。典型的颗粒状聚合物是通过往单体的水溶液中引入引发剂并使其聚合形成聚合物凝胶、然后切成更小的部分、干燥并研磨成合适的颗粒大小而制成的。供选择地，这种聚合也可通过悬浮液聚合制成小珠状，或通过水在油中的乳液，聚合制成水在油中的乳液或分散液，例如可按照EP-A-150933、EP-A-102760或EP-A-126528所确定的方法来进行。
已知可以用多种引发剂体系来生产水溶性和水可溶胀性聚合物。例如通常做法是用氧化还原引发剂偶来聚合水溶性单体，其中游离基是通过把单体和一种是还原剂和氧化剂的氧化还原剂偶相掺和而产生的。或者单独使用、或者结合其它引发剂体系使用一种热引发剂也是普通的做法，热引发剂是包括任何能在升高温度时释出游离基的合适的引发剂化合物。其它引发剂系统包括光和辐射诱导的引发剂体系，它需要暴露在辐射之下来释出游离基，从而实现聚合。其它引发剂体系是众所周知的，并已在文献中很好地以文献记载。
虽然水溶性和水可溶胀性聚合物可以用许多市售的引发剂体系来制备，但经常难于以工业规模制备具有正确的分子量、结合其它所需特性诸如溶解度、吸水性程度等的聚合物。在过去十年至十五年中，为提供具有极低的残余游离单体水平的聚合物也已变得日益重要。这对于基于丙烯酰胺单体的聚合物尤其是这样。
为降低聚合物中残余的游离单体浓度，特别是丙烯酰胺的聚合物，在文献中已经有各种提议。例如，在U S-A-4906732和U S-A-4996251中，聚丙烯酰胺被用一种酰胺酶处理，该种酶对丙烯酰胺是活性的。然而，虽然这样能达到很低浓度的游离丙烯酰胺，可是这些专利中所提议的酶特别是在升高的温度下却不能保持不变。 WO-A-97 29 136描述了一种在高温下特别有效的酰胺酶，从而可以基本上就在干燥步骤之前使用于热的聚合物凝胶。然而，虽然这种酶已经显示出超过其它已知的酰胺酶的特别优点，但无论如何仍然难于在工业规模上始终一贯地达到低的残余丙烯酰胺浓度。 这样，仍然存在着以下需要，即能方便地和始终一贯地提供没有或只有极低残余单体浓度的水溶性或水可溶胀性聚合物，特别是对丙烯酰胺单体。
也存在以工业规模方法达到这一目的的需要，特别是在生产过程中不需要额外的长停留步骤的方法。
按照本发明的一个方面，我们提供了一种制备水溶性或水可溶胀性聚合物的方法，它包括以下步骤：
(a)形成一种水溶液混合物，其中含有：
(i)一种水溶性烯属不饱和单体或单体的掺合物，
(ii)一种紫外引发剂，
(b)通过把在步骤(a)中形成的水溶液混合物置于聚合条件下，实现聚合以形成所说单体或单体掺合物的聚合物，其中紫外引发剂被分布在整个聚合物中，
(c)把步骤(b)中形成的聚合物置于紫外光辐照条件下，其特征为聚合步骤(b)基本上是在没有紫外辐射的条件下实施的。 虽然可以应用更高水平的紫外辐射，但一般步骤(c)是用相当低水平的紫外辐射强度、例如高至1瓦/厘米2、通常是低于500毫瓦/厘米2的强度来实施的。
按照本发明的进一步的方面，我们提供了一种制备水溶性或水可溶胀性聚合物的方法，它包括以下步骤：
(a)形成一种水溶液混合物，其中含有：
(i)一种水溶性烯属不饱和单体或单体的掺合物，
(ii)一种紫外引发剂，
(b)通过把步骤(a)中形成的水溶液混合物置于聚合条件下，实现聚合，以形成所说单体或单体掺合物的聚合物，
(c)把步骤(b)中形成的聚合物置于强度可高至500毫瓦的紫外光辐射条件下，
其特征为聚合步骤(b)基本上定在没有紫外辐射的条件下实施的。 能够应用相对低水平的辐射强度的优点是，降低了导致聚合物变性的风险。聚合物变性的一个结果是可能发生不希望有的或不可控制的交联或不可接受的溶解度的降低。在制备高分子量水溶性聚合物时这一点可能特别重要，因为这时交联和/或溶解度的降低可能对性能具有有害的影响。在一定程度上暴露于高水平紫外辐射下对于审慎地交联聚合物可能是有害的，因为这种额外的交联将是不受控制的并且也会导致性能的降低。这样，对于交联的超吸收性聚合物，过度暴露于紫外线造成的交联可能产生过度的交联，这将可能损害吸收性质。 这样，优选使用很低水平的紫外辐射，例如至多用100毫瓦/厘米2。一般强度水平可以在5或10毫瓦/厘米2以上。一般优选强度在50毫瓦/厘米2以下，例如在30至40毫瓦/厘米2之间。
这种水溶性或水可溶胀性聚合物是通过聚合水溶性单体或水溶性单体掺合物来制备的。“水溶性”是指在水中的溶解度至少为在25℃测量时每100毫升水中能溶解5克的水溶性单体或水溶性单体掺合物。聚合步骤(b)可以应用普通的聚合技术，只要这些技术不涉及暴露于紫外光辐照下。
聚合步骤(b)可通过将水溶液单体溶液置于任何一种普通的聚合条件下来实现，只要该聚合条件不涉及暴
露于紫外辐射条件下。合乎需要地是可以通过使用氧化还原引发剂和/或热引发剂来达成这一目的。典型的氧化还原引发剂包括一种还原剂诸如亚硫酸钠、二氧化硫，以及一种氧化剂诸如过硫酸铵或合适的过氧化合物诸如叔丁基氢过氧化物等。氧化还原引发可以使用浓度高至10,000ppm(基于单体的重量计算)的氧化还原偶的每种组份。尽管优选地是氧化还原偶的每种组份常常低于1,000p p m，典型地是在1至100p p m范围内，正常地是在4至50ppm范围内。还原剂对氧化剂之比可从10∶1至1∶10；优选5∶1至1∶5，更优选2∶1至1∶2，例如在1∶1左右。
聚合步骤(b)也可通过使用热引发剂来实现，可单独使用热引发
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