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DE3123732C2 - - Google Patents

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Publication number
DE3123732C2
DE3123732C2 DE3123732A DE3123732A DE3123732C2 DE 3123732 C2 DE3123732 C2 DE 3123732C2 DE 3123732 A DE3123732 A DE 3123732A DE 3123732 A DE3123732 A DE 3123732A DE 3123732 C2 DE3123732 C2 DE 3123732C2
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DE
Germany
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isopropanol
weight
copolymers
aqueous
slurries
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DE3123732A
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English (en)
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DE3123732A1 (de
Inventor
Guenter Dipl.-Chem. Dr. 6704 Mutterstadt De Hirsch
Gregor Dipl.-Chem. Dr. 6719 Wattenheim De Ley
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Priority to US06/387,196 priority patent/US4450013A/en
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Application granted granted Critical
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Granted legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/36Coatings with pigments
    • D21H19/44Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
    • D21H19/56Macromolecular organic compounds or oligomers thereof obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H19/58Polymers or oligomers of diolefins, aromatic vinyl monomers or unsaturated acids or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/22Amides or hydrazides
    • C09K23/24Amides of higher fatty acids with aminoalkylated sulfonic acids

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  • Materials Engineering (AREA)
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Description

Aus der US-PS 38 98 037 ist bekannt, Copolymerisate aus (Meth)acryl­ amidoalkansulfonsäuren (z. B. 2-Acrylamido-2-methyl-propansulfonsäure) und Acrylsäure oder Methacrylsäure in Mengen bis zu etwa 100 ppm Wasser zuzusetzen, das im Kontakt mit metallischen Oberflächen steht. Die in dem Wasser enthaltenden Copolymerisate wirken als Korrosionsinhibitor und verhindern bei Lagerung des behandelten Wassers in Tanks oder bei dessen Einsatz als Kühlwasser oder Boilerwasser, die Bildung harter Abscheidungen auf metallischen Oberflächen, d. h. die Kesselsteinbildung. Sie werden außerdem auch zur Dispergierung von Ausfällungen, die aus Verunreinigungen des Wassers stammen, verwen­ det. Die Copolymerisate können durch Copolymerisieren der Monomerenmischungen in Lösungsmittelgemischen aus Wasser und Isopropanol her­ gestellt werden.
Aus der DE-OS 22 13 980 ist die Verwendung von Acrylamidpolymerisaten als Dispergiermittel zur Papier- und Vliesstoffherstellung bekannt. Beispielhaft beschrieben wird ein Copolymerisat aus 85 Gew.-Teilen Natrium-2-acrylamido-2-methylpropansulfonat und 15 Gew.-Teilen Acrylsäure. Die Copolymerisate werden als Dispergiermittel für langfaseriges Material bei der Herstellung von Papier eingesetzt. Bei der Papierherstellung liegen die Faserkonzentrationen im Papierstoff, der entwässert wird, üblicherweise weit unterhalb von 5 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff.
Aus der DE-OS 15 07 514 ist bekannt, Polymerisate der Acrylsäure als Mahlhilfsmittel zur Zerkleinerung von anorganischen Feststoffen für die Papierindustrie zu verwenden. Als Dispergiermittel werden darin lediglich handelsübliche Produkte auf Basis von Polymerisaten der Acrylsäure und Polyphosphate genannt.
Aus der DE-PS 27 57 329 ist ein Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten der Acrylsäure oder Methacrylsäure bzw. deren Gemische bekannt, bei dem man die Monomeren in Isopropanol oder Mischungen aus Wasser und Isopropanol, die mindestens 40 Gew.-% Isopropanol enthalten, mit Hilfe radikalischer Polymerisationsinitiatoren bei Temperaturen von 120 bis 200°C unter Druck polymerisiert. Die Polymerisate werden als Dispergiermittel zur Herstellung von wäßrigen Pigmentanschlämmungen für Papierstreichmassen verwendet. Die Viskosität wäßriger Pigmentanschlämmungen, die als Dispergiermittel ein Polyacrylat enthalten, ist jedoch stark temperaturabhängig, und zwar fällt sie mit Erhöhung der Temperatur. Auch wenn diese Polymerisate gute Dispergiermittel sind, so sind sie als Mahlhilfsmittel zur Herstellung von wäßrigen Pigmentanschlämmungen nicht so geeignet, weil das Vermahlen in einem Temperaturbereich erfolgt, in dem die Viskosität der Pigmentanschlämmungen verglichen mit derjenigen bei Raumtemperatur sehr niedrig ist, so daß nicht genügend hohe Scherkräfte auftreten, wie sie für den Mahlvorgang eigentlich gewünscht werden, um das zu vermahlende Gut zu zerkleinern und zu dispergieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mahlhilfsmittel und/oder Dispergiermittel zur Herstellung hochkonzentrierter wäßriger Anschlämmungen von Pigmenten für Papierstreichmassen zur Verfügung zu stellen, das sehr wirksam ist und hochkonzentrierte wäßrige Pigmentanschlämmungen ergibt, deren Viskosität bei Erhöhung der Temperatur nicht in dem Maße abfällt, wie es bei wäßrigen Pigmentanschlämmungen der Fall ist, die mit Hilfe eines bekannten Dispergiermittels hergestellt wer­ den.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verwendung von Copolymerisaten, die
  • a) 90 bis 40 Gew.-% Acrylsäure und/oder Methacryl­ säure,
  • b) 10 bis 60 Gew.-% einer Verbindung der Formel in derR= H, CH₃ X= -NH-, -O- A= C₁- bis C₈-Alkylen und gegebenenfalls
    C₁- bis C₃-substituiertes Alkylen und Me= H, Na, K, NH₄bedeuten und
  • c) 0 bis 10 Gew.-% eines anderen ethylenisch ungesättigten Comonomeren
einpolymerisiert enthalten und die in 1%iger wäßriger Lösung bei 20°C und einem pH-Wert von 7 bis 8, einen K-Wert von 15 bis 50 haben, in Mengen von 0,05 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf Pigment, als Mahlhilfsmittel und/oder Dispergiermittel zur Herstellung hochkonzentrierter wäßriger Anschlämmungen von Pigmenten für Papierstreichmassen.
Vorzugsweise werden Copolymerisate eingesetzt, die durch Copolymerisation der Monomerenmischungen in Isopropanol oder Lösungsmittelmischungen aus Wasser und Isopropanol, die mindestens 40 Gew.-% Isopropanol enthalten, bei Temperaturen von 95 bis 180°C unter Druck hergestellt sind. Von besonderer Bedeutung sind diejenigen Copolymerisate, die als Monomer der Gruppe b) 2-Acrylamido-2-propansulfonsäure einpolymerisiert enthalten.
Die Copolymerisate enthalten als Monomer der Gruppe a) Acrylsäure oder Methacrylsäure oder auch Mischungen aus Acrylsäure und Methacrylsäure in beliebigen Verhältnissen. Die Monomeren der Gruppe a) sind zu 90 bis 40 Gew.-% am Aufbau der Copolymerisate beteiligt.
Die Monomeren der Gruppe b) können mit Hilfe der allgemeinen Formel I charakterisiert werden:
in der
R= H, CH₃ X= -NH-, -O- A= C₁- bis C₈-Alkylen und gegebenenfalls
C₁- bis C₃-substituiertes Alkylen und Me= H, Na, K, NH₄, Amin
bedeuten.
Verbindungen dieser Art sind im Handel erhältlich. Diejenigen Verbindungen der Formel I, in denen X = Sauerstoff bedeutet, werden beispielsweise durch Umsetzung von Sultonen, wie Propan- oder Butansulton mit den Kalisalzen der Methacrylsäure bzw. Acrylsäure hergestellt.
Vorzugsweise verwendet man als Monomere der Gruppe b) die Verbindung der Formel II
oder
Die Monomeren der Gruppe b) sind zu 10 bis 60, vorzugsweise 15 bis 45 Gew.-% am Aufbau der Copolymerisate beteiligt.
Die Copolymerisate können außer den Monomeren der Gruppen a) und b) gegebenenfalls noch zusätzlich andere ethylenisch ungesättigte Monomeren einpolymerisiert enthalten. Hierdurch wird eine Modifikation der Eigenschaften der Copolymerisate erzielt. Diese Gruppe von Monomeren wird jedoch nur in einem Maße verwendet, daß die Wasserlöslichkeit der Copolymerisate bzw. der Copolymerisatsalze gewährleistet ist. Geeignete Monomeren der Gruppe c) sind beispielsweise Acrylsäure- und Methacrylsäureester, die sich von Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ableiten, z. B. Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat und Butandiolmonoacrylat, Maleinsäureester oder Halbester, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid und Methacrylamid.
Die Copolymerisation wird mit Hilfe bekannter radikalischer Polymerisationskatalysatoren initiiert. Vorzugsweise verwendet man Wasserstoffperoxid. Daneben eignen sich wasser­ lösliche Polymerisationsinitiatoren, wie Kalium- oder Natriumperoxidsulfat oder auch organische Initiatoren, wie Benzoylperoxid, Cumolhydroperoxid, Redoxkatalysatoren sowie Azobisisobuttersäurenitril.
Die Herstellung der Copolymerisate erfolgt in Gegenwart von Polymerisationsreglern. Dies geschieht am einfachsten dadurch, daß die Polymerisation in einem regelnden Lösungsmittel durchgeführt wird. Als regelndes Lösungsmittel kommen beispielsweise Alkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in Betracht. Vorzugsweise verwendet man als regelndes Lösungsmittel reines Isopropanol oder Mischungen aus Wasser und Isopropanol, die mindestens 40 Gew.-% Isopropanol enthalten. Auch ethylenisch ungesättigte Alkohole, wie Butenole, sind gute Polymerisationsregler. Es eignen sich daher auch Mischungen aus niedrigen Alkoholen, z. B. Mischungen aus Ethanol und Isopropanol, Ethanol und Butenol oder Butenol und Isopropanol als Medium für die Copolymerisation der oben genannten Monomerenmischungen. Der Anteil der Alkohole am Lösungsmittel für die Polymerisation liegt bei mehr als 30 Gew.-% und beträgt vorzugsweise 40 Gew.-% und darüber. Als Hilfslösemittel können auch Ketone, wie Aceton, verwendet werden. Auch diese Hilfslösungsmittel werden in einer Menge von mehr als 30 Gew.-%, bezogen auf das Lösungsmittel, eingesetzt. Weitere sehr wirksame Regler sind Hydroxylammoniumsalze, wie Hydroxylammoniumsulfat und alkylsubstituierte Hydroxylammoniumsalze. Diese Verbindungen werden, bezogen auf die zu polymerisierende Monomerenmischung, in einer Menge von 1 bis 6 Gew.-% eingesetzt. Weitere wirksame Regler sind Mercaptane.
Bei Einsatz von Hydroxylammoniumsalzen und Mercaptanen als Regler kann die Copolymerisation auch in Wasser vorgenommen werden.
Die Copolymerisation wird in der Regel so durchgeführt, daß man im Polymerisationsreaktor zunächst einen Teil des Monomerengemisches vorlegt und die Copolymerisation startet. Erst danach wird die Monomerenmischung kontinuierlich oder chargenweise dem Polymerisationsreaktor zugeführt. Im Falle einer Lösungspolymerisation kann die gesamte Menge des Lösungsmittels im Polymerisationsreaktor vorgelegt werden oder man legt nur einen Teil des Lösungsmittels vor und gibt den Rest des Lösungsmittels im Verlaufe der Polymerisation zusammen mit den Monomeren zu. Die Temperatur bei der Copolymerisation kann in weitem Bereich schwanken und richtet sich u. a. auch nach den verwendeten Polymerisationsinitiatoren. Bei Verwendung von Redoxkatalysatoren wählt man relativ niedrige Temperaturen, z. B. Temperaturen in dem Bereich von 50 bis 75°C. Die Copolymerisation kann jedoch ebenso gut beim Siedepunkt des Lösungsmittels bzw. einer Lösungs­ mittelmischung als auch bei darüberliegenden Temperaturen unter Druck durchgeführt werden. Bevorzugt ist die Herstellung von Copolymerisaten in Isopropanol oder Lösungsmittelmischungen aus Wasser und Isopropanol, die mindestens 40 Gew.-% Isopropanol enthalten, bei Temperaturen von 95 bis 180°C unter Druck. Nach diesem Verfahren erhält man Copolymerisate mit reproduzierbaren Eigenschaften. Der Druck, der von der Reaktionstemperatur abhängig ist, beträgt bei der Copolymerisation etwa 1 bis 20 bar, kann jedoch auch darüber liegen.
Sofern man bei der Copolymerisation ein organisches Lösungsmittel als Polymerisationsregler verwendet hat, wird es nach Abschluß der Copolymerisation abdestilliert. Bei Verwendung von Isopropanol als Lösungsmittel bzw. Isopropanol- Wasser-Mischungen destilliert man das Isopropanol aus dem Reaktionsprodukt ab und fügt zum Rückstand Wasser und anschließend eine wäßrige Base, z. B. Natronlauge, Ammoniak oder Kalilauge zu. Man erhält auf diese Weise eine wäßrige Lösung eines Copolymerisatsalzes. Zum Neutralisieren können jedoch auch Ammoniak oder Amine verwendet werden. Der pH-Wert der Lösung des Polymerisatsalzes wird in der Regel auf einen Wert in dem Bereich von 5 bis 12, vorzugsweise 7 bis 8, eingestellt. Der K-Wert des Polymerisatsalzes beträgt in 1%iger wäßriger Lösung bei 20°C und einen pH-Wert von 7 bis 8, 15 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40.
Sofern man Alkohole und Aceton als Hilfslösungsmittel bzw. Polymerisationsregler verwendet, so können diese Lösungsmittel nach Beendigung der Polymerisation aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert und bei einer folgenden Copolymerisation wieder verwendet werden. Besonders Ethanol und Isopropanol können beliebig oft zurückgewonnen und bei einer folgenden Polymerisation wieder eingesetzt werden. Es ist lediglich erforderlich, geringfügige Verluste an Alkoholen durch Hinzugabe von Ethanol bzw. Isopropanol auszugleichen.
Die so hergestellten Copolymerisate werden als Mahlhilfsmittel und Dispergiermittel oder als Dispergiermittel zur Herstellung hochkonzentrierter wäßriger Anschlämmungen von Pigmenten für Papierstreichmassen verwendet. Die Einsatzmengen der Copolymerisate betragen, bezogen auf Pigment, 0,05 bis 1,0, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-%. Als Pigmente zur Herstellung von Papierstreichmassen kommen beispielsweise Kreide, Clay aus primären und sekundären Lagerstätten, Satinweiß, Titandioxid, Kaolin und Dolomit in Betracht. Aus diesen Pigmenten für die Papierstreicherei werden hochkonzentrierte wäßrige Anschlämmungen hergestellt, die in Abhängigkeit von der Art des Pigments und dessen Teilchengröße Feststoffgehalte zum Teil bis zu 90 Gew.-% haben können. Die Feststoffgehalte von Clayanschlämmungen liegen zwischen 65 und 70 Gew.-%, bei Kreide beträgt der Feststoffgehalt der wäßrigen Anschlämmungen 75 bis 85 Gew.-%, teil­ weise sogar bis zu 90%, besonders dann, wenn es sich um Pigmente mit einem breiten Teilchengrößenspektrum handelt. Die wäßrigen Anschlämmungen werden vorzugsweise dadurch hergestellt, daß man das Dispergiermittel bereits beim Mahlen der Pigmente zusetzt. Dieser Mahlvorgang wird bekanntlich in wäßrigem Medium durchgeführt. Kreide wird beispielsweise zu 90% auf eine Teilchengröße von < 2 µm gemahlen, bei Clay beträgt die Korngröße des Pigments zu 85% weniger als 2 µm. Man kann das gesamte Dispergiermittel bereits beim Mahlvorgang zusetzen oder auch so verfahren, daß man das Dispergiermittel in Wasser löst und darin die pulverförmigen Pigmente einträgt. Sofern man die Copolymerisate als Mahlhilfsmittel verwendet, setzt man sie in gleicher Menge ein, wie oben für die Dispergiermittel angegeben ist. Zum Mahlen und/oder Dispergieren von Kreide benötigt man vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-% der Copolymerisate, während für Clay Mengen in dem Bereich von 0,1 bis 0,4 Gew.-% für die genannten Anwendungen in Betracht kommen. Bei der Herstellung wäßriger Anschlämmungen von Kreide zeigen bereits geringe Mengen des Copolymerisates eine auffallend bessere Dispergierbarkeit als die bisher für diesen Zweck verwendeten besten handelsüblichen Produkte auf Basis von Polyacrylaten. Zur Herstellung wäßriger hochkonzentrierter Kreideanschlämmungen einer bestimmten Viskosität benötigt man etwa 20% weniger des sulfonsäuregruppenhaltigen Copolymerisates als eines bekannten Acrylats gemäß Stand der Technik als Dispergiermittel. Die Sulfonsäuregruppen enthaltenden Copolymerisate werden daher vorzugsweise zur Herstellung von hochkonzentrierten wäßrigen Kreidean­ schlämmungen für Papierstreichmassen verwendet. Der pH-Wert der Pigmentanschlämmungen beträgt 7 bis 12,5 und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 7,5 und 10. Unter hoch­ konzentrierten wäßrigen Anschlämmungen sollen solche verstanden werden, bei denen der Pigmentgehalt mindestens 65 Gew.-% beträgt.
Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile, die Angaben in Prozent beziehen sich auf das Gewicht der Stoffe, sofern nichts anderes angegeben ist. Die K-Werte wurden nach H. Fikentscher, Cellulose-Chemie 13, 48-64 und 71-74 (1932) in 1%iger wäßriger Lösung bei einer Temperatur von 25°C gemessen; dabei bedeutet K = k · 10³.
Die Viskosität der wäßrigen Pigmentanschlämmungen wurde mit einem Brookfield-Viskosimeter bei einer Temperatur von 20°C und 100 U/min bestimmt.
Herstellung der Copolymerisate Copolymerisat 1
136,5 Teile Acrylsäure, 73,5 Teile 2-Acrylamido-2-methyl­ propansulfonsäure wurden in einer Mischung aus 315 Teilen Isopropanol und 315 Teilen Wasser gelöst und in einem Rührkolben eingefüllt, der sich in einem Wasserbad befand und mit Rührer, Rückflußkühler und Stickstoffeinleitung ausgestattet war. Die Mischung wurde anschließend auf 60°C erhitzt und mit 7 Teilen Azobisisobuttersäurenitril versetzt. Die Temperatur des Reaktionsgemisches stieg infolge der exothermen Reaktion auf 80°C an. Das Reaktionsgemisch wurde 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Es resultierte eine klare mittelviskose Copolymerlösung vom Feststoffgehalt 27,5 Gew.-%. Das Copolymerisat hatte einen K-Wert von 42.
Copolymerisat 2
Als Polymerisationsvorrichtung diente ein 4 l fassender Kessel aus Stahl, der mit Rührer, Rückflußkühler, Stick­ stoffeinleitung und 2 Zulaufgefäßen ausgestattet war und mit Hilfe eines Wasserbades beheizt wurde. Das erste Zulaufgefäß enthielt eine Mischung aus 535,5 Teilen Acrylsäure, 94,5 Teilen 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, 705 Teilen Isopropanol und 945 Teilen Wasser. Im zweiten Zulaufgefäß befand sich eine Mischung aus 105 Teilen Isopropanol, 135 Teilen Aceton und 21 Teilen Azobisiso­ buttersäurenitril. 20% des Zulaufs 1 wurden im Polymerisationsgefäß vorgelegt und auf 80°C erhitzt. Bei Erreichen dieser Temperatur gab man 20% des Zulaufs 2 hinzu. Nach einer Polymerisationszeit von 15 Minuten ließ man den Rest der beiden Zuläufe nebeneinander innerhalb von 2 Stunden in den Reaktor einlaufen. Nach Beendigung der Monomerenzugabe wurde das Reaktionsgemisch 1 Stunde auf 80°C erhitzt und anschließend gekühlt. Man erhielt eine viskose Copolymerisatlösung, zu der man 1000 Teile Wasser zugab und danach im Rotationsverdampfer bei vermindertem Druck und einer Temperatur von etwa 60°C 1500 ml eines Lösungsmittelgemisches abdestillierte. Anschließend stellte man durch Zugabe von 600 Teilen einer 50%igen wäßrigen Natronlauge den pH-Wert der Copolymerisatlösung auf 7 ein. Die wäßrige Lösung des Copolymerisates hatte einen Feststoffgehalt von etwa 39 Gew.-%. Der K-Wert des Copolymerisates betrug 25.
Copolymerisat 3
Als Polymerisationsapparatur diente ein 1,5 m³ fassender Polymerisationskessel, der mit einem Ankerrührer, Rückflußkühler, Vakuumanschluß und 2 Zulaufgefäßen ausgestattet war. Der Zulauf 1 bestand aus einer Lösung aus 283,5 Teilen Wasser, 211,5 Teilen Isopropanol, 28,35 Teilen Acrylamido- 2-methylpropansulfonsäure und 160,65 Teilen Acrylsäure. Zulauf 2 bestand aus einer Mischung aus 31,5 Teilen Isopropanol, 40,5 Teilen Aceton und 6,3 Teilen Azobisisobutter­ säurenitril. Der Inhalt der Zulaufgefäße und der Polymerisationskessel wurden zunächst mit Stickstoff gespült und dann verschlossen. Danach preßte man ca. 20% des Zulaufs 1 in den Polymerisationskessel und heizte den Kesselinhalt auf eine Temperatur von 80°C auf. Bei Erreichen dieser Temperatur fügte man 20% des Zulaufs 2 zu, wodurch die Temperatur der Reaktionsmischung auf 105°C anstieg. Ca. 15 Minuten nach Erreichen dieser Temperatur wurde damit begonnen, die Zuläufe 1 und 2 nebeneinander innerhalb von etwa 2 Stunden dem Reaktor mit Hilfe von Dosierpumpen zuzupressen. Die Polymerisation wurde während dieser Zeit bei einer Temperatur von 110°C durchgeführt. Nach Beendigung der Monomeren- und Polymerisationsinitiatorzugabe wurde das Reaktionsgemisch noch ca. 1 Stunde bei einer Temperatur von 110°C nachpolymerisiert. Danach kühlte man es auf 70°C ab, fügte 300 Teile Wasser zu und destillierte unter vermindertem Druck Aceton und Isopropanol ab, bis der Isopropanolgehalt in der Copolymerisatlösung ca. 0,5% betrug. Die Copolymerisatlösung wurde auf etwa 30°C abgekühlt und durch Zugabe von 185 Teilen 50%iger wäßriger Natronlauge auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt. Der Feststoffgehalt der Copolymerisatlösung lag bei 35 Gew.-%, der K-Wert des Copolymerisates betrug 31.
Copolymerisat 4
Gemäß der für die Herstellung des Copolymerisates 2 angegebenen Vorschrift wurde ein Copolymerisat hergestellt, bei dem das Gewichtsverhältnis von Acrylsäure zu 2-Acrylamido- 2-methyl-propansulfonsäure 1 : 1 betrug. Das Copolymerisat hatte einen K-Wert von 30.
Vergleichsdispergiermittel
Gemäß der Lehre der DE-PS 27 57 329, Beispiel 1, wurde Acrylsäure in 58%igem wäßrigen Isopropanol mit Wasserstoffperoxid als Polymerisationsinitiator bei einer Temperatur von 130°C und einem Druck von 4 bar polymerisiert.
Im Anschluß an die Polymerisation wurde das Isopropanol abdestilliert und durch Zugabe von Wasser und 50%iger wäßriger Natronlauge eine 45%ige wäßrige Lösung eines Polyacrylats vom pH-Wert 8,5 hergestellt.
Herstellung wäßriger Pigmentanschlämmungen - allgemeine Vorschrift
In einem 2 l Rührgefäß aus Edelstahl wurden jeweils in 1 l Wasser 4 g eines der in den Tabelle 1 angegebenen Dispergiermittels (jeweils 100%iges Polymerisat) gelöst. Unter kräftigem Rühren mit einem Laborschnellrührer trug man 780 g eines feinteiligen gemahlenen Calciumcarbonats (Teilchengröße des Calciumcarbonats 90% <2 µm) in kleinen Portionen innerhalb von 20 Minuten ein, wobei man darauf achtete, daß das zugesetzte Pigment weitgehend dispergiert war. Durch Zugabe von wäßriger Natronlauge wurde der pH-Wert der Pigmentanschlämmung auf 9 eingestellt. Die Mischung wurde anschließend noch 5 Minuten bei Raumtemperatur homogenisiert. Danach wurde die Viskosität der wäßrigen Pigmentanschlämmung gemessen.
Beispiel 1
Gemäß der allgemeinen Vorschrift für die Herstellung wäßriger Anschlämmungen von Kreidepigmenten für Papier­ streichmassen wurden 78%ige Anschlämmungen hergestellt, wobei man 0,4 Gew.-%, bezogen auf Pigment, des Copolymerisates 1 verwendete. Die Viskosität der wäßrigen Pigmentanschlämmungen wurde bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Zum Vergleich wurde eine 78%ige wäßrige Anschlämmung des gleichen Pigments unter Verwendung des Vergleichs­ dispergiermittels auf Basis eines Polyacrylats herge­ stellt. Es wurde ebenfalls die Viskosität der bekannten Pigmentanschlämmungen bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Man sieht daraus, daß bei wäßrigen Pigmentanschlämmungen, zu deren Herstellung ein bekanntes Dispergiermittel verwendet wurde, mit steigender Temperatur ein stärkerer Viskositätsabfall einsetzt als bei den wäßrigen Pigmentanschlämmungen, für deren Herstellung ein Copolymerisat gemäß Erfindung eingesetzt wurde.
Tabelle 1
Beispiel 2
Es wurden 3 verschiedene 78%ige Kreideanschlämmungen hergestellt, die alle einen pH-Wert von 9 hatten und sich nur durch die jeweils eingesetzte Dispergiermittelmenge unter­ schieden. Als Dispergiermittel wurde Copolymerisat 3 verwendet. Die eingesetzten Mengen an 100%igem Copolymerisat sowie die Viskositäten der 78%igen wäßrigen Kreideanschlämmungen sind in Tabelle 2 angegeben. Zum Vergleich mit dem Stand der Technik wurden ebenfalls drei verschiedene Anschlämmungen mit unterschiedlichen Mengen des Vergleichsdispergiermittels hergestellt.
Tabelle 2
Aus der Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß bereits eine sehr geringe Menge des Copolymerisates 3 ausreicht, um verglichen mit dem Stand der Technik, eine wirksame Dispergierung des Pigments zu entfalten.
Beispiel 3
Es wurden verschiedene 78%ige wäßrige Kreideanschlämmungen hergestellt, wobei man als Dispergiermittel Acrylsäure-Copolymerisate mit unterschiedlichem Gehalt an Acrylamido­ propansulfonsäure verwendete. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben und werden mit den Ergebnissen verglichen, die mit dem Vergleichsdispergiermittel erhalten wurden.
Tabelle 3

Claims (4)

1. Verwendung von Copolymerisaten, die
  • a) 90 bis 40 Gew.-% Acrylsäure und/oder Methacryl­ säure,
  • b) 10 bis 60 Gew.-% einer Verbindung der Formel in derR= H, CH₃ X= -NH-, -O- A= C₁- bis C₈-Alkylen und gegebenenfalls
    C₁- bis C₃-substituiertes Alkylen und Me= H, Na, K, NH₄bedeuten und
  • c) 0 bis 10 Gew.-% eines anderen ethylenisch unge­ sättigten Comonomeren
einpolymerisiert enthalten und die in 1%iger wäßriger Lösung bei 20°C und einem pH-Wert von 7 bis 8, einen K-Wert von 15 bis 50 haben, in Mengen von 0,05 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf Pigment, als Mahlhilfsmittel und/oder Dispergiermittel zur Herstellung hochkonzentrierter wäßriger Anschlämmungen von Pigmenten für Papierstreichmassen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Copolymerisate eingesetzt werden, die durch Copolymerisation der Monomerenmischungen in Isopropanol oder Lösungsmittelmischungen aus Wasser und Isopropanol, die mindestens 40 Gew.-% Isopropanol enthalten, bei Temperaturen von 95 bis 180°C unter Druck hergestellt sind.
3. Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Copolymerisate als Monomer der Gruppe b) 2-Acrylamido-2-methyl-propansulfonsäure ein­ polymerisiert enthalten.
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