專利名稱:水分散性聚合物組合物及其制備方法
此項(xiàng)發(fā)明涉及到水溶性聚合物的組合物及改善其水分散性的方法。
水溶性高分子量聚合物通常被制成稀水溶液使用。盡管所制備的聚合物可分散于水中形成均相溶液，但必須精心操作，以使聚合物在水中達(dá)到初級分散。除非采取適當(dāng)保護(hù)措施，否則聚合物很可能被水潤濕而聚結(jié)，形成顆粒狀部分水合的結(jié)塊聚合物，這種聚合物很難一下子溶解。此外，結(jié)塊的聚合物有堵塞液體處理設(shè)備的可能。盡管結(jié)塊的聚合物有可能完全溶解，但這需要很長的溶解時間或進(jìn)行特殊處理，以促進(jìn)凝膠體的快速溶解。從溶液中除去結(jié)塊的聚合物雖是一種可供選擇的方法，但這樣會造成聚合物的浪費(fèi)。
因此，可快速分散上述聚合物的方法對現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)將作出顯著貢獻(xiàn)。
這項(xiàng)發(fā)明的一個目的是要制成一種更易于分散在水中的新型聚合物(即組合物)，另一個目的是提供一種改善水溶性高分子量聚合物水分散性的方法。
本發(fā)明其它方面的目的將在下文詳細(xì)介紹。
根據(jù)本發(fā)明，聚合物顆粒與疏水氣相法二氧化硅(fumed silica)相接觸，以使氣相法二氧化硅能隔離包裹聚合物顆粒，從而得到具有較好水分散性的水溶性高分子量聚合物。
適用于本發(fā)明的水溶性聚合物是現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的。此聚合物應(yīng)為固體顆粒且一般其粒徑可在1到1000微米的范圍內(nèi)。
這種水溶性聚合物選自乙醚纖維素，淀粉、樹膠、乙烯基聚合物，丙烯酸聚合物和生物多糖。
合適的乙醚纖維素選自羧甲基纖維素、甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、乙羥基纖維素等。
合適的淀粉可選自羧甲基淀粉、羥乙基淀粉和羥丙基淀粉。
合適的樹膠選自阿拉伯樹膠、trjacanth、刺梧桐樹膠、shatti刺槐豆膠、瓜耳(樹)膠、歐車前籽膠、榅桲籽膠、瓊脂、藻酸銨、角叉(菜)膠、帚叉藻聚糖膠(furcellaran)、果膠、明膠和葉落松膠。
合適的丙烯酸聚合物選自聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺-丙烯酸、丙烯酰胺-甲基丙烯酸和丙烯腈。
合適的乙烯基聚合物選自聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧乙烯基聚合物。
本發(fā)明中所用到的生物聚合物是在微生物存在條件下通過碳水化合物的微生物轉(zhuǎn)變而得到的，最終聚合物產(chǎn)物的組成，性質(zhì)和結(jié)構(gòu)均不同于聚合母體。合適的碳水化合物包含戊糖或己糖等糖類物質(zhì)，例如葡萄糖、蔗糖、果糖、麥芽糖、乳糖、半乳糖和淀粉如可溶性淀粉、玉米淀粉等，可使用碳水化合物含量較高的粗制產(chǎn)品。合適的粗制產(chǎn)品有粗糖、原糖漿等。促進(jìn)碳水化合物的微生物轉(zhuǎn)變的合適的微生物可以是例如植物病原菌如植物病原體，它能夠在被感染植物的劃裂處產(chǎn)生滲出液。常用微生物有黃單胞菌屬，例如雜多糖生物聚合物可由葡萄糖通過野油菜黃單胞菌(XC聚合物)的作用制備。
市售呫噸膠生物聚合物可選用Kelco Div，Merk & Co.Inc.公司的“Kelzan”牌產(chǎn)品和General Mills，Inc.公司生產(chǎn)的“Biopolymer XB23”牌產(chǎn)品。制備生物聚合物所用的其它黃單胞菌包括菜豆黃單胞菌、錦葵黃單胞菌、胡羅卜黃單胞菌、常春藤黃單胞菌、半透明黃單胞菌和罌粟黃單胞菌。本發(fā)明所用其它生物聚合物即所謂的合成膠有稱為明串珠菌屬(Leuconostor Van Tieghemend)的細(xì)菌與蔗糖作用合成的葡聚糖膠〔參見Bailey等，美國專利2，360，237〕;亨利豪斯提酵母(Hansenula holstii)NRRL-Y2448與葡萄糖作用合成的磷酸化甘露聚糖膠〔參見美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局北方應(yīng)用研究開發(fā)處，1958年10月CA-N-7號公報(bào)，Peoria，伊利諾伊州〕;通過粘性節(jié)桿菌(Arthrobacter Viscous)NRRLB-1973及粘性節(jié)桿菌(Archrobacter Viscous)NRRLB1797等白喉菌作用產(chǎn)生的膠〔參見Cadmus等的美國專利3，228，855〕;通過粘膜甲基單胞菌(Methylomonas Mucosa)作用產(chǎn)生的膠〔參見Finn等，美國專利3，923，782〕;通過塔氏歐文氏菌(Erwinia tahitica)作用產(chǎn)生的膠〔參見Kang等，美國專利3，933，788〕;和通過固氮菌(Azotobacter indicus Var Mgxogenes)作用產(chǎn)生的膠〔參見Kang等，美國專利3，960，832〕。
合適的生物多糖選自在野油菜黃單胞菌，菜豆黃單胞菌，錦葵黃單胞菌，胡羅卜黃單胞菌，半透明黃單胞菌、常春藤黃單胞菌，罌粟黃單胞菌，亨利豪斯提酵母(Hansenule holstii)，粘性節(jié)桿菌(Arthrobacter Viscous)，粘膜甲基單胞菌(Methylomonas mucosa)，塔氏歐文氏菌(Erwinia tahitica)和固氮菌(Azotobacter indicus)的作用下制成的多糖。
除水溶性聚合物而外，新型組合物還含有疏水氣相法二氧化硅。這種二氧化硅可通過四氯化硅在氫-氧爐中產(chǎn)生氧化而制得。反應(yīng)產(chǎn)物二氧化硅經(jīng)硅烷處理后具有疏水性。在優(yōu)選的實(shí)施方案中疏水氣相法二氧化硅的比表面應(yīng)達(dá)到100平方米/克。
只要使疏水氣相法二氧化硅將聚合物顆粒包覆起來，氣相法二氧化硅即可以任何方式與所選擇的水溶性聚合物進(jìn)行配料。
最終組合物中疏水氣相法二氧化硅的重量百分含量在0.1～10%的范圍內(nèi)，如果聚合物是乙醚纖維素、淀粉、乙烯基聚合物或丙烯酸聚合物，則含量優(yōu)選為1～2%。若聚合物是樹膠或生物多糖，則優(yōu)選含量范圍為2.5～3.5%。
本發(fā)明的最終組合物能夠快速溶于水，并形成半透明溶液。若想獲得透明溶液只須向溶液中隨意加入一種表面活性劑即可。一般來說，表面活性劑用量為0.1～5%(重量)，合適的表面活性劑選自長鏈胺。烷基-芳基磺酸的堿金屬鹽，短鏈?zhǔn)突撬岬膲A式鹽、銨皂、胺皂和堿金屬皂。
下面通過舉例對該項(xiàng)發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)例Ⅰ本實(shí)例目的在于驗(yàn)證該組合物與水接觸時是否能使乙醚纖維素類聚合物快速溶解。
將50克羧甲基纖維素與足量疏水氣相法二氧化硅相混合，并控制硅重量百分含量為2%，制成樣品。
再將50克羧甲基羥乙基纖維素與足量疏水氣相法二氧化硅相混合，并控制硅重量百分含量為2%制成另一種樣品。
將上述處理過的樣品與二個未作上述處理的樣品進(jìn)行比較。對每個樣品每克聚合物均加入250ml冷水并機(jī)械攪拌30秒鐘。30秒鐘過后，經(jīng)過疏水氣相法二氧化硅處理的兩個樣品中的乙醚纖維素全部溶解，而未作處理的兩個樣品中的聚合物沒有溶解，而是在試驗(yàn)容器底部集結(jié)成塊。
實(shí)例Ⅱ兩個不同粒徑的聚丙烯酰胺樣品(Alcomer 120和DSCO DBX)與疏水氣相法二氧化硅進(jìn)行干混，并控制最終產(chǎn)品氣相法二氧化硅重量百分含量為2%。
將上述樣品分別與按如下方式制備的每一種未處理的聚丙烯酰胺樣品相比較。每種樣品一克均加入250ml冷水，并機(jī)械攪拌40秒鐘，40秒鐘后，經(jīng)疏水氣相法二氧化硅處理的聚丙烯酰胺樣品全部溶解，未作處理的兩個聚丙烯酰胺樣品沒有溶解且集結(jié)成塊。
實(shí)例Ⅲ本實(shí)例目的在于驗(yàn)證疏水氣相法二氧化硅處理的生物聚合物是否能快速分散。
將野油菜黃單胞菌作用所產(chǎn)生的多糖與一定量的疏水氣相法二氧化硅混合，并控制疏水氣相法二氧化硅重量百分含量為3%，這樣便制得了一個樣品。
將處理過的聚合物樣品與相同聚合物的未處理樣品相比較。每克樣品均加入280ml冷水并機(jī)械攪拌30秒鐘。
結(jié)果經(jīng)處理過的樣品全部溶解，而未作處理的樣品在測試容器底部集結(jié)成大塊。
上述實(shí)例表明，由于本發(fā)明所提出的疏水氣相法二氧化硅對乙醚纖維素、樹膠、淀粉、乙烯聚合物、丙烯聚合物或生物多糖的包裹作用，結(jié)果改善了聚合物在水中的分散性。
很明顯，對本技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，可參考上述公開內(nèi)容作出各種改進(jìn)、而不會偏離本發(fā)明的構(gòu)思和保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.水分散性聚合物組合物，由重量含量為90～99.9%的水溶性聚合物和重量含量為0.1～10%的疏水氣相法二氧化硅組成，其中水溶性聚合物主要選自a)乙醚纖維素b)樹膠c)淀粉d)乙烯基聚合物e)丙烯酸聚合物和f)生物多糖。
2.權(quán)利要求
1所述組合物，其中的乙醚纖維素選自羧甲基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、乙羥基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素。
3.權(quán)利要求
2所述組合物，其中的乙醚纖維素是羧甲基纖維素。
4.權(quán)利要求
2所述組合物，其中的乙醚纖維素是羧甲基羥乙基纖維素。
5.權(quán)利要求
1所述組合物，其中的淀粉選自羧甲基淀粉、羥乙基淀粉和羥丙基淀粉。
6.權(quán)利要求
1所述組合物，其中的樹脂選自阿拉伯樹膠，trajacanth刺梧桐樹膠，shatti、刺槐豆膠、瓜耳(樹)膠、歐車前籽膠、榅桲籽膠、瓊脂、藻酸銨、角叉(菜)膠、帚叉藻聚糖膠(furcellaran)、果膠、明膠、葉落松膠。
7.權(quán)利要求
1所述組合物，其中的乙烯基聚合物選自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧乙烯基聚合物。
8.權(quán)利要求
1所述組合物，其中的丙烯酸聚合物選自聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺-丙烯酸、丙烯酰胺-甲基丙烯酸，丙烯腈。
9.權(quán)利要求
8所述組合物，其中的丙烯酸聚合物是聚丙烯酰胺。
10.權(quán)利要求
1所述組合物，其中的生物多糖選自通過野油菜黃單胞菌、菜豆黃單胞菌、錦葵黃單胞菌、胡羅卜黃單胞菌、半透明黃單胞菌、常春藤黃單胞菌、罌粟黃單胞菌、亨利豪斯提酵母(Hansenula holstii)、粘性節(jié)桿菌(Arthrobacter Viscous)、粘膜甲基單胞菌(Methylomonas mucosa)、塔氏歐文氏菌(Erwinia tahitica)和固氮菌(Azotobacter indicus)的作用產(chǎn)生的多糖。
11.權(quán)利要求
10所述組合物，其中的多糖是通過野油菜黃單胞菌作用產(chǎn)生的。
12.改善水溶性聚合物水分散性的方法包括將選自乙醚纖維素、淀粉、樹膠、乙烯基、聚合物、丙烯酸聚合物和生物多糖的顆粒狀水溶性聚合物與重量百分含量在0.1～10%范圍內(nèi)的疏水氣相法二氧化硅相接觸，而使疏水氣相法二氧化硅包裹每個水溶性聚合物顆粒。
13.權(quán)利要求
12所述方法，其中的乙醚纖維素選自羧甲基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、乙羥基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素。
14.權(quán)利要求
13所述方法，其中的乙醚纖維素是羧甲基纖維素。
15.權(quán)利要求
13所述方法，其中的乙醚纖維素是羧甲基羥乙基纖維素。
16.權(quán)利要求
12所述方法，其中的淀粉選自羧甲基淀粉、羥乙基淀粉、和羥丙基淀粉。
17.權(quán)利要求
12所述方法，其中的樹膠選自 阿拉伯樹膠、trajacanth、刺梧桐樹膠、shatti、刺槐豆膠、瓜耳(樹)膠、歐車前籽膠、榅桲籽膠、瓊脂、藻酸銨、角叉(菜)膠、帚叉藻聚糖膠(furcellaran)果膠、明膠和葉落松膠。
18.權(quán)利要求
12所述方法，其中的乙烯基聚合物選自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、羧乙烯基聚合物。
19.權(quán)利要求
12所述方法，其中的丙烯酸聚合物選自聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺-丙烯酸、丙烯酰胺-甲基丙烯酸、和丙烯腈。
20.權(quán)利要求
19所述方法，其中的丙烯酸聚合物是聚丙烯酰胺。
21.權(quán)利要求
12所述方法，其中的生物多糖選自通過野油菜黃單胞菌、菜豆黃單胞菌、錦葵黃單胞菌、常春藤黃單胞菌、罌粟黃單胞菌，亨利豪斯提酵母(Hansenula holstii)、粘性節(jié)桿菌(Arthrobacter Viscous)、粘膜甲基單胞菌(Methylomonas mucosa)、塔氏歐文氏菌(Erwinie tahitica)和固氮菌(Azotobacter indicus)的作用產(chǎn)生的多糖。
22.權(quán)利要求
21所述方法，其中的生物多糖是通過野油菜黃單胞菌作用產(chǎn)生的。
專利摘要
本發(fā)明涉及被疏水氣相法二氧化硅所包裹的水溶性聚合物組合物可快速溶于水，還涉及改善水溶性聚合物的水分散性的方法。
文檔編號C09K8/04GK87105225SQ87105225
公開日1988年3月9日 申請日期1987年7月30日
發(fā)明者馬歇爾·迪恩·比紹普 申請人:飛利浦石油公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan