合物可以為兩性共聚物。所述兩性共聚物的特征在于其0. 0025-0. 025 重量%的共聚物在〇.OlMNaCl中所測定的Huggins常數(shù)(k')大于0. 5且1. 5重量%的活 性共聚物溶液在6. 3Hz下的儲能模量(G')大于50Pa。
[0040] 反相乳液聚合為制備高分子量水溶性聚合物或共聚物的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)方法。通常,反 相乳液聚合方法通過如下步驟進(jìn)行:1)制備單體的水溶液,2)使該水溶液與含有合適的乳 化表面活性劑或表面活性劑混合物的烴液體接觸以形成反相單體乳液,3)使該單體乳液進(jìn) 行自由基聚合,和任選地4)添加破乳表面活性劑(breakersurfactant)以在加入水中時 增強(qiáng)乳液反轉(zhuǎn)。
[0041] 反相乳液聚合物通常為基于離子或非離子單體的水溶性聚合物。含有兩種或更多 種單體的聚合物(也稱為共聚物)可以通過相同方法制備。這些共聚單體可以是陰離子、 陽離子、兩性離子、非離子或其組合。
[0042] 典型的非離子單體包括但并不限于丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-烷基丙基酰胺如 N-甲基丙烯酰胺、N,N-二烷基丙烯酰胺如N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸 甲酯、丙烯腈、N-乙烯基甲基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基甲基甲酰胺、乙酸乙烯酯、 N-乙烯基吡咯烷酮、羥烷基(甲基)丙烯酸酯如(甲基)丙烯酸羥乙酯或(甲基)丙烯酸 羥丙酯、上述任何的混合物等。
[0043] 還可以在締合聚合物的制備中使用更疏水性的非離子單體。這里所用的術(shù)語"更 疏水"表示這些單體在水溶液中具有降低的溶解性;該降低可以到基本為零,意指該單體 不可溶于水。應(yīng)指出的是所述單體還稱為可聚合表面活性劑或表面活性單體。這些單體 包括但并不限于烷基丙烯酰胺;具有側(cè)芳基和烷基的烯鍵式不飽和單體;以及式CH2 = CR'CH2OAniR的醚類,其中R'為氫或甲基,A為一種或多種環(huán)狀醚類如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和 /或環(huán)氧丁燒的聚合物,R為疏水基;乙烯基燒氧化物;稀丙基燒氧化物以及allylphenyl polyolethersulfates。示范性的材料包括但并不限于甲基丙稀酸甲酯、苯乙稀、叔辛基丙 稀酰胺和由Clariant作為Eim丨Isogeil?APG2019 市場化的allylphenylpolyolether sulfates。
[0044] 示范性的陰離子單體包括但并不限于如下的游離酸及鹽:丙烯酸、甲基丙烯酸、馬 來酸、衣康酸、丙烯酰胺基乙醇酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸、3-烯丙氧基-2-羥 基-1-丙烷磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷膦酸、 上述任何的混合物等。
[0045] 示范性的陽離子單體包括但并不限于陽離子烯鍵式不飽和單體如下列的游離堿 或鹽:二烯丙基二烷基鹵化銨如二烯丙基二甲基氯化銨;二烷基氨基烷基化合物的(甲基) 丙烯酸酯如(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯 酸二甲基氨基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基二甲基氨基丙酯、(甲基)丙烯酸氨基乙酯及其 鹽類和季銨鹽類;N,N-二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺如N,N-二甲基氨基乙基丙烯酰 胺以及其鹽類和季銨鹽類;和上述的混合物等。
[0046] 所述共聚單體可以以任意比例存在。所得締合聚合物可以為非離子型、陽離子型、 陰離子型或兩性(既含有陽離子電荷又含有陰離子電荷)。
[0047] 非離子單體對陰離子單體的摩爾比(式I中的B:F)可以為95:5-5:95,優(yōu)選為約 75:25-約25:75,并且更加優(yōu)選為約65:35-約35:65,最優(yōu)選為約60:40-約40:60。在此,B和F的摩爾百分?jǐn)?shù)必須相加為100%。應(yīng)理解的是在式I中可以存在多于一種的非離子 單體。還應(yīng)理解的是在式I中可以存在多于一種的陰離子單體。
[0048] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中,締合聚合物在為陰離子型共聚物時由式I所 定義,其中B,非離子型聚合物鏈段,為丙烯酰胺聚合后而形成的重復(fù)單元;F,陰離子型聚 合物鏈段,為丙烯酸的鹽或游離酸聚合后而形成的重復(fù)單元,并且B:F的摩爾百分比為約 75:25-約 25:75。
[0049] 締合聚合物在為陰離子型共聚物時的物理性質(zhì)的獨特之處在于其在0.OlMNaCl 中所測定的Huggins常數(shù)(k')大于0. 75且1. 5重量%的活性聚合物溶液在4. 6Hz下的儲 能模量(G')大于175Pa,優(yōu)選大于190,更優(yōu)選大于205。Huggins常數(shù)大于0. 75,優(yōu)選大 于0. 9,更優(yōu)選大于1. 0。
[0050] 非離子單體對陽離子單體的摩爾比(式I中的B:F)可以為99:1-50:50,或者 95:5-50:50,或者 95:5-75:25,或者 90:10-60:45,優(yōu)選為約 85:15-約 60:40,更優(yōu)選為 80:20-約50:50。在此,B和F的摩爾百分?jǐn)?shù)必須相加為100%。應(yīng)理解的是在式I中可以 存在多于一種的非離子單體。還應(yīng)理解的是在式I中可以存在多于一種的陽離子單體。
[0051] 關(guān)于式I的兩性共聚物的摩爾百分比,陰離子、陽離子和非離子單體的各自最小 量為用于形成共聚物的單體總量的1 %。非離子、陰離子或陽離子的最大量為用于形成共聚 物的單體總量的98%。優(yōu)選任何陰離子、陽離子和非離子單體的最小量為用于形成共聚物 的單體總量的5%,更優(yōu)選任何陰離子、陽離子和非離子單體的最小量為用于形成共聚物的 單體總量的7%,更優(yōu)選任何陰離子、陽離子和非離子單體的最小量為用于形成共聚物的單 體總量的10%。在此,陰離子、陽離子和非離子單體的摩爾百分?jǐn)?shù)必須相加為100%。應(yīng)理 解的是在式I中可以存在多于一種的非離子單體,在式I中可以存在多于一種的陽離子單 體,且在式I中可以存在多于一種的陰離子單體。
[0052] 締合聚合物在為陽離子型或兩性共聚物時的物理性質(zhì)的獨特之處在于其在0.OlM NaCl中所測定的Huggins常數(shù)(k')大于0. 5且1. 5重量%的活性聚合物溶液在6. 3Hz下 的儲能模量(G')大于50Pa,優(yōu)選大于10,更優(yōu)選大于25,或者大于50,或大于100或大于 175或大于200。Huggins常數(shù)大于0. 5,優(yōu)選大于0. 6,或大于0. 75或大于0. 9或大于1. 0。
[0053] 用于反相乳化聚合體系的乳化表面活性劑或表面活性劑混合物對制造方法和所 得產(chǎn)物均具有重要影響。用于乳液聚合體系的表面活性劑對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員是已知 的。這些表面活性劑通常的HLB(親水親油平衡)值的范圍取決于總組成??梢允褂靡环N 或多種乳化表面活性劑。用于生產(chǎn)締合聚合物的聚合產(chǎn)品的乳化表面活性劑包括至少一種 二嵌段或三嵌段的聚合表面活性劑。已知這些表面活性劑為高效的乳液穩(wěn)定劑。選擇乳化 表面活性劑的種類和量為了得到用于聚合的反相單體乳液。優(yōu)選地,選擇一種或多種表面 活性劑以得到特定的HLB值。
[0054] 二嵌段和三嵌段的聚合乳化表面活性劑用于提供特殊的材料。在以需要量使用 所述二嵌段和三嵌段的聚合乳化表面活性劑時,得到顯示出獨特性質(zhì)的獨特聚合物,如WO 03/050152Al和US2004/0143039Al所描述,其各自全部內(nèi)容在此引入作為參考。示范性 的二嵌段和三嵌段聚合表面活性劑包括但并不限于基于脂肪酸的聚酯衍生物和聚[環(huán)氧 乙烷]的二嵌段和三嵌段共聚物(例如Hypenner?B^6SF,Uniqema,NewCastle,DE)、 基于聚異丁烯丁二酸酐和聚[環(huán)氧乙烷]的二嵌段和三嵌段共聚物、環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷 與乙二胺的反應(yīng)產(chǎn)物、上述任何的混合物等。優(yōu)選二嵌段和三嵌段共聚物是基于脂肪酸的 聚酯衍生物和聚[環(huán)氧乙烷]。在使用三嵌段表面活性劑時,優(yōu)選三嵌段含有兩個疏水區(qū)和 一個親水區(qū),即疏水-親水-疏水。
[0055] 二嵌段或三嵌段表面活性劑的量(基于重量百分比)取決于用于形成締合聚合物 的單體的量。二嵌段或三嵌段表面活性劑對單體的比例為至少約3:100。二嵌段或三嵌段 表面活性劑對單體的量可以為大于3:100,優(yōu)選為至少約4:100,更優(yōu)選為5:100,更加優(yōu)選 為約6:100。二嵌段或三嵌段表面活性劑是所述乳化體系的主要表面活性劑。
[0056] 可以添加輔助乳化表面活性劑以易于處理和加工來改進(jìn)乳液穩(wěn)定性和/或改變 乳液粘度。輔助乳化表面活性劑的實例包括但并不限于山梨糖醇脂肪酸酯如脫水山梨糖醇 單油酸酯(例如AtlasG_946,Uniqema,NewCastle,DE)、乙氧基化的山梨糖醇脂肪酸酯、 聚乙氧基化的山梨糖醇脂肪酸酯、烷基酚的環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丙烷加合物、長鏈醇或脂 肪酸的環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丙烷的加合物、混合的環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷嵌段共聚物、鏈烷醇 酰胺、磺基琥珀酸酯及其混合物等。
[0057] 反相乳液聚合可以任何本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式進(jìn)行。實例可以在許多文 獻(xiàn)中找到,包括例如AllcockandLampe,ContemporaryPolymerChemistry(Englewood Cliffs,NewJersey,PRENTICE-HALL, 1981),chapter3-5。
[0058] 代表性的反相乳液聚合按如下制備。向配有上置式機(jī)械攪拌器、溫度計、氮 氣噴管和冷凝器的合適反應(yīng)燒瓶中加入石錯油的油相(135. 0g,ExxsoKk)D80油, Exxon-Houston,TX)和表面活性劑(4. 5gAtlas?G-946 和 9.OgHypermer?B246SF) 〇 然后將油相溫度調(diào)節(jié)至37°C。
[0059] 分開制備包括53重量%的丙烯酰胺的水溶液(126. 5g)、