FR2520747A1 - Compositions solubles dans l'eau, base de polymeres cationiques hydrophiles et d'agents tensioactifs anioniques - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UNE COMPOSITION POLYMERE CATIONIQUE, APPROPRIEE POUR ETRE UTILISEE COMME AGENT FLOCULANT ET COMME ADJUVANT DE RETENTION DANS LA FABRICATION DU PAPIER. CETTE COMPOSITION EST CONSTITUEE D'UN MELANGE DE: A UN POLYMERE CATIONIQUE HYDROPHILE, B UN AGENT TENSIOACTIF ANIONIQUE, EVENTUELLEMENT C UNE HUILE NON MISCIBLE DANS L'EAU, DANS LAQUELLE LE POLYMERE A EST INSOLUBLE, ET SI C EST PRESENT, EVENTUELLEMENT D UN AGENT TENSIOACTIF LIPOPHILE NON IONIQUE, EVENTUELLEMENT DE L'EAU, ET EVENTUELLEMENT F, UN SOLVANT POLAIRE MISCIBLE DANS L'HUILE. LES COMPOSITIONS PEUVENT ETRE PREPAREES PAR POLYMERISATION EN EMULSION EAU DANS L'HUILE ET SONT FACILEMENT DILUEES DANS L'EAU.

Description

La présente invention se rapporte à des polymères hydrophiles cationiques utilisables par exemple comme agents floculants. Pour de tels usages, il est important que les compositions renfermant le polymères puissent être rapidement dispersées ou dissoutes dans l'eau.

On a maintenant découvert que des compositions renfermant un excès d'un polymère hydrophile cationique conjointement avec un agent tensio-actif anionique, qui forme éventuellement un sel avec le polymère cationique, peuvent être facilement dispersées ou dissoutes dans l'eau.

La présente invention a donc pour objet une composition soluble dans l'eau comprenant
a) un polymère hydrophile cationique et
b) un agent tensio-actif anionique, la quantité molaire de b) n'étant pas supérieure à la quantité molaire des unités de monomères cationiques de a).

Le polymère a) est exempt de constituants monomères anioniques, et est constitué soit entièrement d'unités de monomèrescationiques ou à la fois d'unités de monomèrescationiqueset de mononèresmon ioniques. Par le terme cationique, on entend que l'unité monomère renferme un groupe qui peut soit porter une charge positive ou qui présente des propriétés basiques et peut être protonisée sous des conduit tions acides douces. De préférence, de tels groupes sont des groupes amino ou ammonium quaternaires. Parmi les polymères appropriés a), on peut citer les polymères de condensation et d'addition cationiques par exemple les polyamideamines, polyéthyièneimines et polyétheramines, comme décrits par exemple dans les brevets 3 210 308, 3 275 588, 3 329 657, 3 632 559, 3 753 931 et 4 056 610.De préférence, toutefois, le polymère a) est au moins constitué partiellement de polymères d'addition vinyliques de monomères vinyliques, cationiques et éventuellement non ioniques. De préférence, le polymère a) comporte moins de 70 % en poids de ces polymères d'addition vinyliques, de préférence au moins 90 % ; les polymères spécialement préférés a) sont constitués entièrement de ces polymères d'addition vinyliques.

Des monomères vinyliques préférés sont les monomères solubles dans l'eau, basés sur les esters et les amides d'acides acrylique et méthacrylique, les vinyl-pyridines, les diallylamines, les N-vinylpyrrolidones et les esters vinyliques. Parmi ces monomères cationiques, on peut citer comme types préférés les esters dialkyl-aminoalkyliques et dialkyl-aminohydroxyalkyliques des acides acrylique et méthacrylique, et les composés trialkylammonium correspondants ; les amides dialkyl-aminoalkyliques des acides acrylique et méthacrylique, et les composés trialkylammonium correspondants, les esters dialkylsulfoniumalkyliques des acides acrylique et méthacrylique ; la 2- et la 4-vinylpyridine et les dérivés N-alkyl-pyridinium ; les N-alkyl-diallyamines et les dérivés N,N-dialkyl-diallylammonium correspondants.

Parmi ces composés, les groupes alkylènes formant les ponts entre les atomes N et 0, 0 et S ou N et N, renferment de préférence de 2 a' 4, plus avantageusement de 2 à 3 atomes de carbone, et les groupes alkyles sur les atomes d'azote ou de soufre renferment de préférence 1 à 4, plus avantageusement 1 ou 2 atomes de carbone et peuvent être substitués ou non substitués par du phényle. Le groupe alkyle substitué par du phényle est de préférence le benzyle ; plus avantageusement, toutefois, les groupes alkyles ne sont pas substitués.

Les monomères cationiques les plus préférés sont ceux correspondant aux formules I-VIII.

Dans les formules ci-dessus, R1 est H ou du méthyle,
R2 est du méthyle ou de l'éthyle,
R3 est du méthyle ou de l'éthyle,
R4 est de l'hydrogène, du méthyle ou de
1 'éthyle,
X est -0- ou -NH-,
Y est B ou -OH- lorsque X est -0
et H lorsque X est -NH-,
n est 0 ou 1, pourvu que, lorsque Y est
-OH n = l et A # est un anion.

Lorsque X est -0- et Y est H, n est de préférence 0.

De préférence R2, R3 et R4 sont tous du méthyle. AO peut être un anion classique quelconque, de préférence un ion d'halogène (no notamment Cl , Br ou I ) ou un anion R SOO . Dans une forme préfé44 rée de l'invention, toutefois,A est A1(3, ce dernier étant l'anion de l'agent tensio-actif anionique b).

Les monomères cationiques particulièrement préférés sont ceux de formules I et Il, notamment ceux dans lesquels Y est de l'hydrogène et notamment ceux dans lesquels Y estlthydrogène,x est-O-et n est zéro.

Des monomères non-ioniques préférés sont l'acrylamide, le méthacrylamide, la N-vinylpyrrolidone, l'éther méthyl-vinylique, l'éther éthylvinylique, et les composés de formule IX.

dans laquelle R1 est tel que défini ci-dessus.
Parmi ceux-ci, l'acrylamide et le méthacrylamide, notamment l'acrylamide, sont préférés.

Des polymères cationiques préférés a) sont des copolymères de monomères cationiques de formule I ou II (Y=H, X=-0-, nest zérd, avec du méthacrylamide et/ou de l'acrylamide. Dans les polymères cationiques a), la quantité molaire d'unités monomères cationiques est de préférence d'au moins 5% du total, de préférence 10-80 moles %, en particulier 10-40 moles %. Il peut être avantageux, toutefois, d'utiliser un mélange de deux polymères cationiques de teneurs cationiques diffdren- tes, par exemple un polymère cationique faible de par exemple 5-20 moles % d'unités cationiques et un polymère fortement cationique de, par exemple, 20-80 moles %, de préférence 30-60 moles % d'unités cationiques.Une teneur cationique désirée à l'intérieur d'une plage définie peut être ensuite obtenue en mélangeant les deux polymères dans des proportions diverses.

Le poids moléculaire (poids moléculaire moyen PM) du polymère est de préférence > 100 000, plus avantageusement b 300 000, en particulier B 1 000 000. Le PM peut être aussi élevé que désiré, par exemple jusqu'à 20 000 000.

Les polymères préférés peuvent être structurellement définis comte des co-polymères statistiques renfermant des motifs récurrents des trois types suivants

formules dans lesquelles R1 est tel que défini ci-dessus, est un résidu cationique dérivé de préférence d'un monomère de formule Il, IV, VII ou VIII, Ao est l'anion de l'agent tensioactif b), A e est ua anion non tensioactif par exemple un halogène ou R4080 e
2 4 3 et Z est un résidu non-ionique, de préférence de formule
-C0NH2, -oeH3, -OC H ou -C0NHC(CH3)2CH2CoeH3.

Si a ,#et# représentent les proportions molaires d'unités (1) (2) et (3) respectivement, de sorte quea+#+b= 100, (a+ss) est de préférence a 5, plus avantageusement 10-80, en particulier 10-40 et ~ est de préférence 4 15, plus avantageusement G 10.

L'agent tensioactif anionique b) peut être un agent tensioactif classique quelconque, présentant au moins un résidu hydrocarboné lipophile et au moins un groupe anionique hydrophile. Des agents tensioactifs appropriés sont décrits par exemple dans "Surfactant Science
Series" (M. Dekker Inc., New York and Basle), vol.7 ; et "Anionic
Surfactants" (ed. W.M. Linfield, 1976), tomes 1 et 2. Le résidu lipophile est de préférence araliphatique ou aliphatique et renferme au moins 9 atomes de carbone, de préférence 12-36 atomes de carbone. Le groupe anionique peut être un groupe acide conventionnel quelconque, éventuellement sous la forme d'un sel, par exemple un carboxylate, un phosphate, un phosphonate, un sulfate et un sulfonate, ce dernier étant le plus préféré et le phosphonate le moins préféré.La molécule peut contenir des groupes d'éther de polyalkylène glycol, mais ceux-ci sont de préférence absents.

Des classes préférées d'agents tensioactifs anioniques sont les mono- di- et triglycérides d'acides gras sulfatés, particulièrement des monoglycérides sulfatés et d'huiles ou de graisses naturelles sulfatées ; des alcools gras sulfatés ; des alcanols amides d'acides gras sulfatés; des hydrocarbures sulfonés, particulièrement des sulfonates d'alkyles, des sulfonates d'oléfines et des sulfonates d'alkaryles spécialement des sulfonates de pétrole, et des esters et des acides carboxyliques aliphatiques sulfonés, particulièrement des esters et des acidesa-sulfo-mono-carboxyliques et des sulfosuccinates d'alkyle des esters partiellement alkylés d'acides phosphoriques ; des acides carboxyliques aliphatiques (savons) ; et des produits carboxy-méthylation d'alcools gras, des monoglycérides et des alcanolamides d'acides gras.De la liste ci-dessus, les sulfonates, particulièrement les sulfonates de pétrole, sont préférés. i'
Il est préférable que l'agent tensioactif anionique, soit pré sent l'origine au moins partiellement sous la forme d'un sel avec un cation classique, par exemple celui d'un métal alcalin, d'un métal alcalino-terreux, d'un ammonium ou d'un ammonium substitué (mono-, diet triéthanol- ou isopropanolammonium et mono-, di- et triéthylammonitm#,
Zn2+ > Al3+ et Zr4+.

De préférence, il est sous la forme d'un sel d'un cation inorganique polyvalent, Ca étant particulièrement préféré. Dans les compositions de la présente invention, toutefois, après que le polymère a) a été mélangé avec l'agent tensioactif b), le cation de l'agent tensioactif anionique peut être entièrement ou partiellement remplacé par des unités cationiques du polymère. Des sels de l'agent tensioactif avec un métal polyvalent peuvent être préparés in situ en traitant le sel de sodium de l'agent tensioactif avec un sel métallique soluble dans l'eau, par exemple un formiate ou un chlorure--. Dans le cas du calcium, le chlorure de calcium est préféré.

L'agent tensioactif anionique peut être plus ou moins soluble ou dispersable dans l'eau ou peut être pratiquement insoluble dans l'eau (c'est-à-dire qu'il ne donne pas de solutions vraies dans l'eau aux concentrations utilisées; cependant, il peut encore être disper- sable dans l'eau et/ou de préférence être dispersable ou soluble dans l'huile). Des agents tensioactifs anioniques préférés sont lipophiles et de préférence sont tels que leurs sels de sodium soient solubles dans les huiles.On préfère spécialement ceux qui sont sous la forme de sels de ces cations (en particulier les sels de calcium) qui ne donnent pas de solutions vraies dans l'eau, mais agissent comme émulsifiant E/H (eau dans l'huile), particulièrement avec les huiles définies ci dessous sous la rubrique c).

Les compositions de l'invention renferment de préférence, en addition b a) et b),
c) -une huile non miscible dans l'eau dans laquelle le polymère a) est insoluble.

Lorsque le composant c) est présent, le polymère a) est finement dispersé. dans l'huile c).

Le composant c) peut etre une huile simple ou un mélange d'huiles et peut être soit naturel so#it synthétique. Parmi les huiles appropriées, on peut citer les huiles arovenant du raffinage du pétrole brut, les huiles végétales et animales, les hydrocarbures synthétiques, les paraffines modifiées et les esters d'acide gras.

Des représentants préférés de ces types d'huiles sont donnés ci-dessous 1. Hydrocarbures 1.1. Hydrocarbures provenant du raffinage du pétrole, et notamment 1.1.1. L'éther de pétrole, intervalle d'ébullition 65-1400C (renfer
mant des aromatiques ou étant exempt d'aromatiques).

1.1.2. White spirits, diluants pour peinture etc., intervalle d'ébul
lition l00#3l0C C, de préférence 140-300 C, notamment ceux
indiqués dans le tableau I suivant;
TABLEAU I
Teneur en aromatiques % Intervalle d'ébullition, C
Exempt d'aromatiques 100-270
12-19 160-210
24-45 140-310
80-90 160-260
Complètement aromatique 160-310 1.1.3. Isoparaffines, intervalle d'ébullition ll0-2600C; 1.1.4.Huiles de paraffine (c'est-à-dire des huiles minérales, par
exemple de l'huile pour diesel, de l'huile de broche, de l'hui
le pour machine, de l'huile pour cylindre, de l'huile de lubri
fication, de l'huile de vaseline); 1.1.5. du pétrolatum (de préférence mélangé avec une huile liquide
à 20 C) , 1.2. des hydrocarbures synthétiques, particulièrement obtenus par
la synthèse de Fischer-Tropsch ou par hydrogénation sous pres
sion élevée du carbone, par exemple
pétrole synthétique (essence), intervalle d'ébullition 65-1700C
Kogasin I intervalle d'ébullition l90-2300C
Kogasin Il intervalle d'ébullition 230-3300C
Huiledeparaffinesnti##que intervalle d'ébullition 300-4500C 1.3. Benzènes et alkylbenzènes, par exemple le toluène, le xylène et
les méthyl- éthyl-, triméthyl-, diméthyl-, éthyl-, tétramé
thylbenzène et les benzènes supérieurs alcoylés en C6 à C12.

2. Les triglycérides animaux ou végétaux, particulièrement l'hui
le d'olive, et l'huile d'arachide, l'huile de graines de coton,
l'huile de palme, l'huile de colza, l'huile de tournesol,
l'huile de mais, l'huile de ricin et l'huile de pied de boeuf.

3.. Les monoesters- d'acides gras, en premier les esters alkylés
en C1 à C4 d'acides gras en C12 à C24, de préférence en
C14 à C24, particulièrement les esters de méthyle, butyle
et d'isobutyle, d'acides stéarique, oléique, palmitique et
myristique, ainsi que leurs mélanges.

Les huiles préférées sont les hydrocarbures aromatiques inférieurs et des esters d'acides gras aliphatiques, notamment les hydrocarbures spécifiés dans les rubriques 1.1.2., 1.1.3. et 1.1.4. cidessus, notamment les white spirits faiblement aromatiques ou exempts d'aromatiques, les huiles d'isoparaffine et de paraffine.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le constituant c) renferme un mélange d'au moins deux huiles, particulièrement un mélange d'une huile cl) et d'une huile c2) choisies de sorte que l'indice d'équilibre hydrophile/lipophile nécessaire pour une émulsion huile/eau (désignée dans ce qui suit par l'abréviation O/W-
RHLB) de C1) est plus grand que celui du mélange de c1) et de c2).

L'indice O/W-RHLB d'une huile et la valeur d'équilibre hydrophilelipophile optimale d'un agent tensioactif hypothétique qui est suffisant pour produire une émulsion stable huile dans l'eau ; voir par exemple "Cosmetics, Science and Technology" Wiley, 2ième édition, voluma 3, 1974, pp 602-7, ou "Emulsion Science" P. Sherman, Academic
Press, 1968 pp 146-7 ou "Emulsion, Theory and Practice, P. Becher,
Amer. Chem. Soc. Monograph série NO 162, 2ème édition, 1965.

De préférence l'indice O/W-RHLB de c2) est inférieur à celui de c1). Des huiles préférées c1) présentent des indices O/W-RHLB dans la plage de 10 à 15 ; parmi ces huiles, on peut citer par exemple, les huiles hydrocarbonées indiquées dans les rubriques 1.1.1., 1.1.2., 1.1.3. et 1.3. ci-dessus. Des huiles préférées c2) présentent des indices O/W-RHLB dans la plage de 7 à 10 ; parmi ces huiles, on peut citer celles spécifiées dans les rubriques 1.1.4., 1.1.5., 2. et 3. ci-dessus.

De préférence, les compositions selon l'invention renferment outre a), b) et de préférence c),
d) un agent tensioactif lipophile non ionique.

Le composant d) est de préférence lipophile ou soluble dans l'huile et peut être un agent tensioactif unique ou un mélange d'agents tensioactifs. Le composé d) fonctionne avatageusement comme agent émulsionnant eau dans l'huile, c 'est-à-dire qu'il est capable de former une émulsion eau dans l'huile avec au moins une partie de l'huile c) en présence d'eau. L'agent tensioactif b) est de préférence insoluble dans l'eau et présente un indice hydrophile/lipophile inférieur ou égal à 8, plus avantageusement dans la plage de 3 à 8, plus particulièrement dans la plage de 4 à 7. Si d) est un mélange, ces valeurs s'appliquent à l'indice moyen d'équilibre lipophile-hydrophile, du mélange.

Le composant d) est généralement un composé ou un mélange de plusieurs composés présentant au moins un résidu hydrocarboné lipophile d'au moins 9,.de préférence 9 à 24 atomes de carbone et au moins un résidu hydrophile non ionique, qui est de préférence un groupe mono- ou poly-éthylène glycol, renfermant éventuellement des unités de propylène glycol, ou bien le résidu d'un polyol, par exemple, le glycérol, le mannitol et le sorbitol. Parmi d'autres types appropriés, on peut citer les Pluronics et Tetronics hydrophobes dans lesquels la teneur en oxyde de propylène élevée peut être considérée comme le résidu lipophile.

Parmi les types spécifiques d'agents tensioactifs non-ioniques, on peut citer
Les produits obtenus par addition d'oxyde d'éthylène (E0 > et/ ou d'oxyde de propylène (PO) (de préférence EO seul) à des alcools aliphatiques, des phénols alkylés. des acides gras, des alcanolamides d'acides gras, des esters partiels d'acides gras de polyols, et des huiles ou des graisses végétales, ou animales ; des esters partiels d'acides gras de polyols ; des copolymères EO/PO présentant une teneur élevée en PO (du type Pluronic) ; des produits d'addition
EO/PO sur l'éthylène diamine, présentant une teneur élevée en PO (type Tetronic) ; des diéthers de mono- ou de polyéthylène glycols avec des alcools aliphatiques et des phénols alcoylés ; et des diesters de mono- ou polyéthylène glycols, avec des acides gras aliphatiques.

Le nombre préféré d'unités d'oxyde d'éthylène dans les produits d'addition de EO aux alcools gras et aux phénols alcoylés est de l a 6 et, dans les produits d'addition aux acides gras et dans les di-esters de poly-alkylène glycols, le nombre d'unités E0 est de préférence de l 10. Ces nombres sont des valeurs moyennes et ils n'ont pas besoin d'être entiers,
Les esters partiels de polyols sont de préférence des diesters et plus particulièremant des monoesters de polyols aliphatiques ayant 3 groupes hyd#roxy ou.plus, en particulier du glycérol, du sorbitol ou du mannitol.

Les résidus d'acides gras peuvent être saturés ou non saturés, (s'ils sont non saturés, de préférence monoéthylèniquement insaturés) et sont de préférence des groupes acyles présentant de 9 à 24, de préférence 12 à 20 atomes de carbone, particulièrement des résidus des acides laurique, myristique, stéarique, et oléique.

Si un groupe alkyle est le seul groupe lipophile, il présente de préférence, de 9 à 24, plus avantageusement 9 à 18 atomes de carbone, et peut être une chaîne droite ou ramifiée. Dans des groupes alkylaryles, le groupe alkyle a de préférence de 4 à 12 atomes de carbone et peut être également linéaire ou ramifié.

Des agents tensioactifs particulièrement préférés sont ceux de formules X à XIII.

dans lesquelles R8 est un alkyle en C4-C12 ;
Rg est un alkyle ou un alcényle en C9-C18
RIOCO est le résidu acyle d'un acide gras aliphatique
en C12-C18 ;
Q est le résidu monovalent du sorbitol, du glycé
rol ou du di- ou tétra- éthylène glycol ;
t est 2-3;
r est 1 ou 2;
k est 3 à 5 ;
et m est 4 à 9.

Les indices hydrophiles/lipophiles à l'équilibre des agents tensioactifs non-ioniques peuvent être calculés en utilisant une formule normalisée. Afin de fonctionner comme une émulsion ou dans l'huile dans ce système, l'indice hydrophile/lipophile calculé à l'équilibre doit être supérieur à 2,5.

Lorsque l'huile c) est un mélange d'huiles c1) et c2) le mélange d'huile et l'agent tensioactif d) sont de préférence choisis de façon que l'indice O/W-RHLB du mélange d'huile est aussi voisin que possible l'indice hydrophile/lipophile à l'équilibre de d), et en par ticulier n'est pas inférieur b cet indice.

De préférence les compositions selon l'invention renferment outre les constituants air b), c) et de préférence d),
e) de l'eau.

Le polymère a) et les sels de ce polymère avec l'agent tensioactif b) sont hydrophiles et retiendront l'eau ou formeront avec l'eau un gel ou un sol et dans suffisamment d'eau formeront une solution vraie ou colloidale. La quantité d'eau e) est choisie de préférence de sorte que le polymère conjointement avec l'eau se disperse finement dans l'huile.

La dispersion peut être sous la forme d'une suspension d'un polymère humide ou gonflé par l'eau ou d'un gel aqueux de polymère dans l'huile, ou bien d'une émulsion dans une solution de polymère ou de sol de polymère aqueux dans l'huile.

Selon un aspect particulier de l'invention, la composition continent, outre les constituants a) - c), de préférence d) et éventuellement e),
f) un solvant polaire miscible dans l'huile qui est uniquement
faiblement soluble dans l'eau, ne se disperse pas de lui
même dans l'eau, et qui ne présente aucune propriété émul
sifiante de son propre chef, mais qui réduit la tension
l'interface eaughuile.

Des solvants appropriés f) sont des composés qui présentent des indices hydrophiles/lipophiles à l'équilibre, extrêmement bas, mais dont les molécules sont polaires dans une mesure suffisante pour les orienter à l'interface d'huile/eau. Des solvants préférés sont les alcools aliphatiques en C5 à C10, les triesters d'acides phospho roues ou les Pluronics. Parmi les exemples de solvants appropriés, on peut citer le méthyl-isobutyl-carbinol, le 2-éthyl-hexanol, l'isononanol, l'isodécanol, le 2,4,7,9-tétraméthyl-5-décyn-4,7-diol, le phosphate de tributyle, le phosphate de tri-isobutyle, le phosphate de tri(butoxy-éthyle) et le Pluronic L101. La présence de f) est souhaitable en particulier s'il y a peu ou pas d'eau e).

Des compositions selon l'invention peuvent être préparées en mélangeant un agent tensioactif b), avant, pendant ou après la polymérisation avec le polymère a) et les monomères correspondants, le polymère ou les monomères étant présents sous la forme finement divisée. Lorsque a) est autre chose qu'un polymère d'addition vinylique, il est préférable d'ajouter l'agent tensioactif au polymère déjà formé.Le polymère doit être sous forme finement divisée, par exemple sous la forme d'une solution aqueuse, d'une dispersion dans l'huile, ou bien, de préférence, sous la forme d'une émulsion eau dans l'huile d'une solution aqueuse du polymère dans l'huile.Lorsque le polymère a) est un polymère d'addition vinylique, il est avantageux de mettre en oeuvre la polymérisation dans un système d'émulsion eau dans l'huile, et d'avoir au moins une partie de l'agent tensioactif anionique b) présent avant la polymérisation, ou au moins avant 11 addition du monomère cationique Après la polymérisation, de l'eau et/ou de l'huile peuvent, si désirés, être éliminés par distillation, et le cas échéant d'autres additions d'un des composants a)-f) peuvent être réalisées.

De préférence, les monomères vinyliques sont émulsifiés sous la forme de leur solution aqueuse dans au moins une partie de l'huile c) en présence de l'agent tensioactif anionique b), et de préférence également en présence de l'agent tensioactif lipophile non-ionique d). Cette émulsion eau dans l'huile peut être formée en ajoutant les monomères vinyliques à une émulsion eau dans l'huile déjà formée, ou bien les monomères peuvent être ajoutés à une solution ou une dispersion aqueuse de l'agent tensioactif anionique b), à laquelle on ajoute alors l'huile et éventuellement l'agent tensioactif non-ionique d, et la polymérisation débute par l'addition d'un catalyseur approprié.

La présence de l'agent tensioactif anionique dans l'émulsion ou dans l'huile renfermant du monomère avant la polymérisation permet à une partie des monomères cationiques, particulièrement sous des conditions neutres à acides, de former des sels avec les agents tensioactifs, ces sels étant moins hydrosolubles et plus lipophiles que les monomères eux-mêmes. Ces sels d'agents tensioactifs et de monomères sont nouveaux et font partie de la présente invention.

Des sels préférés correspondent à la formule XIV.

où R1, K@et Ai sont tels que définis ci-dessus.

De préférence Ke présente la formule XV

où X, n, Y, R2, A3 et R4 sont définis ci-dessus, et
Y est de préférence H, n est de préférence zéro, et A @ est l'anion d'un sulfonate hydrocarboné, plus particulièrement
un sulfonate de pétrole.

Une variante de préparation des compositions selon l'invention consiste à former une dispersion'renfermant le polymère a), l'eau e) et l'agent tensioactif lipophile non-ionique d) dans l'huile c) en l'absence d'agent tensioactif anionique b), puis A ajouter l'agent tensioactif b) à cette dispersion. Pour cette variante de méthode, il est préférable que l'agent tensioactif anionique soit un hydrocarbure sulfoné soluble dans l'huile et pratiquement insoluble dans l'eau, et que l'huile soit une huile hydrocarbonée du type spécifié dans la rubrique 1.1. ci-dessus, plus particulièrement du White Spirit. De préférence, la dispersion est obtenue par polymérisation en émulsion de la solution de monomère dans 11 huile en présence de l'agent tensioactif d) comme émulsifiant, et éventuel lement élimination partielle de l'eau par distillation.

La polymérisation en émulsion, de préférence en présence d'agent tensioactif anionique b) peut être réalisée de façon classique (voir par exemple "High Polymers" vol. 9,1955 - "Emulsion
Polymerisation, Interscience Publishers, N.Y.). Des initiateurs à radicaux libres classiques sont utilisés pour catalyser la polymérisation. Parmi les systèmes initiateurs appropriés, on peut citer les composés peroxydés, par exemple l'hydroperoxyde de t-butyl, en combinaison avec des systèmes Redox, par exemple des sels ferriques, plus du thio-sulfate de sodium. Pour sequestrer les impuretés, il est préférable d'ajouter un agent complexant, par exemple les sels de l'acide éthylène-diamine-tétra-acétique (EDTA).La phase aqueuse peut contenir d'autres additifs, par exemple des acides, des bases ou des systèmes tampons pour réguler le pH, ainsi que des sels, par exemple le sulfate de sodium et le chlorure de calcium.

L'air au voisinage de l'émulsion est normalement remplacé par un gaz inerte et la polymérisation débute par l'addition de l'initiateur. La polymérisation se produit par exemple à des valeurs de pH entre 2 et 8, de préférence sous des conditions acides (pH 2,5-5, de préférence 3-4). La teneur en eau de l'émulsion ou dans l'huile pendant la polymérisation est de préférence de 15 à 80 % en poids, plus avantageusement de 30 à 65 % en poids, basée sur le poids total de l'émulsion.

La polymérisation est normalement exothermique, et peut être réalisée sous des conditions adiabatiques ou isothermiques, mais elle est de préférence mise en oeuvre partiellement de façon adiabatique, c'est-à-dire que l'on permet à la température d'augmenter à l'intérieur de certaines limites, par exemple jusqu a 1200CI sous pression si nécessaire. Des températures de réactions préférées se situent entre 30 et 1100C. Si le mélange réactionnel renferme des monomères hydrolysables, par exemple des esters ou des amides primaires, il est nécessaire d'éviter des conditions réactionnelles dans lesquelles des quantités significativesiwe produits d'hydrolyse serfgrmeraient.

Pour la polymérisation en émulsion eau dans 1'hule, il* est avantageux d'utiliser une huile c) comportant aù moins 50%, de pré férence au moins 80% en poids d'hydrocarbures qui devraient être de préférence aussi et complètement aliphatiques que possible. La concentration de monomères dans l'émulsion n'est pas critique, mais pour des raisons économiques, il est avantageux de travailler avec des concentrations aussi élevées que réalisables en pratique. La concentration d'agents tensioactifs utilisés est réglée de façon à être suffisante pour obtenir une émulsion eau dans l'huile stable dans les conditions de polymérisation.

Après que la polymérisation est terminée, l'émulsion eau dans l'huile renfermant le polymère peut être traitée par addition d'autres quantités de composants a) - f) ou, si désiré, la quantité de composants c) et/ou e) peut être réduite par distillation. Par de tels réglages, les propriétés de l'émulsion, par exemple sa stabilité et sa facilité de dilution avec de l'eau, peuvent être influencées et améliorées. Si outre le polymère d'addition vinylique, d'autres polymères cationiques a) sont présents, ceux-ci sont ajoutés de préférence après que la polymérisation en émulsion soit terminée.

Si le composant f) est présent, celui-ci est de préférence ajouté après la polymérisation en émulsion, plus avantageusement après que tous les autres composants aient été ajoutés. Il peut être avantageux de mélanger f) avec un peu d'huile c) avant l'addition.

Si l'on utilise un mélange d'huiles cl et c2, la polymérisation est de préférence réalisée soit dans le mélange ou dans ci seul, ou bien dans un mélange de c1) avec une certaine partie, mais pas la totalité de c2. L'huile c2, ou la partie de cette dernière qui n'est pas déjà présente, peut être ajoutée après la polymérisation par émulsion, éventuellement après qu'une certaine partie de, ou toute l'eau a été éliminée par distillation.

Selon l'invention, on peut obtenir des dispersions très finement divisées, même avec de très faibles quantités de tensioactifs.

Les poids relatifs des différents constituants des compositions selon l'invention peuvent être représentés de la manière suivante pour chaque fois 100 parties en poids du polymère a), la composition contient x parties en poids de b), y de c), z de d) u de e) et v de f). Les représentations 100 pour a) et x pour b) ne tiennent pas compte de la formation de sel entre a) et b); c'est-a-dire que le poids de l'agent tensioactifs et qui forme un sel avec le polymère n'entre pas en compte dans le poids moléculaire, mais reste une partie du poids x.

Les plages préférées de x-v sont indiquées dans le tableau Il ci-dessous, les valeurs pour chaque composant étant indépendantes les unes des autres, sauf indication contraire. Pour certaines applications, la valeur de x peut être aussi faible que 0,5, v est de prdfé- rence inférieur à y. TABLEAU Il
TABLEAU II
(Composant a = 100)
Composant Valeur de préférée Plus avantageuse la plus avantageuse
b x 1-30 1-15 1,5-10
c y 30-400 40200 40-200
d z 0-80 1-80 2-30
e u 0-300 1-300 2-200
f v 0-30 0-30 0-15
(cl/3) ( < y/3) ( < Y/5)
La teneur en eau (u) peut varier entre de larges limites et en théorie il est possible d'éliminer complétement l'eau par distillation en obtenant u = O.En pratique, il est difficile d'éliminer les dernières traces d'eau du polymère, il est également possible d'ajouter de l'eau sous la forme d'une quantité additionnelle de solution de polymère aqueux ou en émulsion eau dans l'huile ; de sorte que la teneur en eau de la composition puisse être élevée, Comme il n'est pas possible du point de vue économique d'éliminer toute l'eau, u peut de préférence être 5-300, plus avantageusement 10-200.

Des compositions préférées contiennent, pour 100 parties en poids de a), 1 à 30 parties de b), 30-400 parties de c), 1 à 80 parties de d), O à 300 patties de e) et O à 30 parties de f), le poids de f) étant inférieur au 1/3 de celui de c).

Des compositions particulièrement préférées sont celles dans lesquelles le poids de chaque composant présent se situe dans la plage donnée dans la colonne (la plus avantageuse) du tableau Il.

Les compositions renfermant de l'huile selon la présente invention sont des dispersions, qui peuvent présenter une large plage de viscosité. La viscosité rotationnelle Brookfield (mesurée dans un viscosimètre LV) peut varier entre 5 cp (broche n0 2) et 10 000 cp (broche n0 4), de préférence entre 50 cp (broche n0 2) et 5 000 cp (broche n0 4). Les dispersions sont stables et peuvent être emmagasinées pendant de longues périodes de temps sans changement ou, s'il se produit une séparation entre deux couches, peuvent être restaurées sous leur forme originelle par simple agitation.Les compositions de l'invention, particulièrement celles renfermant l'huile c) possèdent une dispersion particulièrement bonne dans l'eau et peuvent rapidement être diluées avec de liteau par agitation ou bien par l'utilisant tion d'un appareil de dilution classique. Dans une méthode préférée de dilution, la dispersion est pompée à travers une buse dans un courant d'eau qui entoure la buse. Le courant d'eau présente une vitesse supé- rieure à celle du courant de dispersion, et cette vitesse est suffisante pour vaincre au moins partiellement les forces internes d'adhésion et de cohésion dans la dispersion, mais n'est pas suffisante pour réduire la taille des molécules du polymère.Le mélange de produit et d'eau est ensuite accéléré de façon alternative dans des tubes étroits puis décéléré dans des zones de mélangeage plus larges jusqu'à ce qu'on obtienne le degré désiré de mélangeage. Ni tamis ni filtre ne sont utilisés dans ce procédé à partir du moment où les courants d'eau et de la dispersion sont en contact l'un avec l'autre.

Un appareil de mélangeage approprié pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus comporte au moins deux chambres de mélangeage cylindriques connectées par une tuyauterie rigide ou flexible de diamètre inférieur ou égal à la moitié de celui de chacune des chambres de mélangeage. La première chambre est pourvue d'un tube coaxialement monté pour l'écoulement d'un courant d'eau et un second tube, sensiblement à angle droit avec le premier, se terminant par une buse située entre l'axe et la circonférence du premier tube et juste au-dessus de l'extrémité du premier tube. Des moyens sont fournis pour pomper la dispersion à travers ce second tube. Près de l'autre extrémité de la chambre de mélangeage, se trouve un tube de sortie conduisant à la seconde chambre de mélangeage. La seconde chambre de mélangeage et une chambre de mélangeage subséquente quelconque sont pourvues chacune d'un orifice d'entrée et d'un tube de sortie, de préférve-nçe montés sur les parois latérales, un au voisinage de chaque extrémité de la chambre. Finalement, un tube de sortie provenant de la dernière chambre de mélangeage conduit à l'appareil dans lequel la dispersion aqueuse diluée de la composition selon l'invention doit être utilisée.

Un appareil particulièrement préféré est illustré au moyen de l'exemple des figures 1 et 2. La figure 1 est une vu en élévation verticale d'un appareil de mélangeage à six chambres, la chambre supérieure 1 étant représentée en coupe transversale. La figure 2 est une coupe transversale horizontale selon la ligne XX' de la figure 1.

Les chambres 1-6 sont montées alternativement sur les côtés opposés d'un bâti 7 et fixées par les attaches 8. Les chambres sont constituées d'une tuyauterie cylindrique 9 fermée par des chapeaux filetés 10 qui peuvent être démontés pour nettoyage. Dans la chambre 1, la tuyauterie 9 est en un matériau transparent pour permettre l'observation directe du processus de mélangeage, dans les autres chambres, elle est en métal.

La chambre 1 est munie d'un tube d'amenée d'eau coaxial 11, sur lequel est monté à angle droit un tube d'amenée pour dispersion 12 qui se termine par une buse à six trous 13 positionnée de façon à se trouver complètement à l'intérieur du courant d'eau délivré par le tube 11. Dans la tuyauterie cylindrique 9, près de l'extrémité la plus éloignée du tube 11, se trouve une ouverture 14 conduisant à un tuyau flexible 15 qui sert de liaison à une ouverture similaire dans la paroi latérale de la chambre 2. A partir d'une seconde ouverture dans la chambre 2, un autre tuyau 16 conduit à la chambre 3.

Les chambres 2 à 6 sont toutes identiques de construction et sont connectées, les unes à la suite des autres, par des tuyaux 16-19.

Enfin, la chambre 6 est pourvue d'un tuyau d'alimentation flexible 20.

En fonctionnement, on fait passer un courant d'eau à travers le ~ tuyau 11 dans la chambre 1, et on le laisse s'écouler jusqu'à ce que toutes les chambres se remplissent et que l'eau sorte par le tuyau 20. L'indice Reynolds de l'écoulement d'eau à la sortie du tuyau il se situe de préférence entre 25 000 et 75 000, et la chute de pression à travers l'appareil sera pour un appareil de taille moyen ne d'un volume total de 1-100 litres, de préférence de 0,5 à 2,5 bars, plus avantageusement 0,6 à 1,5 bars.

La dispersion est ensuite pompée par le tuyau 12 selon un débit suffisant pour fournir la concentration désirée du produit. La dispersion passe à travers la buse 13, dont la taille et le nombre des trous peut varier selon la viscosité de la dispersion, et est rapidement mélangée dans le courant d'eau provenant du tuyau 11. Le mélange passe de la chambre 1 à travers le tuyau étroit 15 dans lequel son débit s'accélère, et ensuite dans la chambre large 2 dans lequel son débit diminue à nouveau. Les accélérations et décélérations alternées de l'écoulement dans les tuyaux de connexion successifs et les chambres de mélangeage fournissent un mélangeage complet de la dispersion dans l'eau, et liteau renfermant le produit est délivré via le tuyau 20 à l'appareil dans lequel il doit être utilisé.

Les compositions selon l'invention peuvent être très rapidement diluées avec de l'eau et sont ainsi appropriées à être utilisées dans de nombreuses techniques en continu à l'échelon industriel, dans lesquelles les polymères cationiques sont utilisés. En utilisant le mélangeur décrit ci-dessus, on peut obtenir des solutions ou des dispersions complètement diluées sans avoir utilisé de réservoir de stockage ; le mélangeur peut être simplement connecté à l'appareillage dans lequel le produit dilué sera utilisé.

Les compositions peuvent contenir des concentrations très élevées de polymères cationiques permettant une manutention minimale des liquides encombrants.

Non seulement les compositions concentrées décrites ci-dessus, mais encore des compositions partiellement diluées renfermant au moins 0,01 8 en poids de polymère a), plus avantageusement au moins 0,1% en poids de a) font partie du domaine de la présente invention. Les compositions partiellement diluées peuvent être en outre diluées comme spécifié ci-dessus avant utilisation.

Les compositions de l'invention sont utilisables comme agents floculants, particulièrement comme agents de rétention et délimination de l'eau dans l'industrie du papier et comme agents floculants pour des boues aqueuses, particulièrement des boues aérobies et anaérobies des systèmes de purification d'eaux d'égouts. Elles peuvent être également utilisées dans d'autres techniques dans lesquelles des polymères cationiques sont utilisés, par exemple la flottation des minéraux ou la récupération des huiles usées.

Dans la fabrication du papier, l'utilisation des compositions selon l'invention peut fournir une formation de feuilles particulièrement homogènes. Les compositions sont aussi notablement biodégradables.

Les exemples suivants illustrent l'invention : toutes les parties et pourcentages sont en poids à moins d'indication contraire.

Exemples
Emulsifiants utilisés
B1 sel de sodium de monosulfate de sodium, PM 440-470
(solution à 62 % dans l'huile minérale)
B sel de sodium de monosulfate de pétrole, PM 480
(solution à 60 * dans l'huile minérale)
B3 sel de sodium de sulfonate secondaire de n-alcane, obtenu
par sulfoxydation de paraffine.Le groupe alkyle présente
la composition moyenne suivante
C13-1515 58 %; C1617 39 % ; > C17 < 3% ; < C13 < 1 %
i C12H25 < oeH2CH2)20H , HLB 6,5
2 C18H35(oeH2CH2)30H, HLB 6,5
D3 Monooléate de sorbitol, HLB 4,0
D4 1:1 mono- et di-oléates de H(OCH2CH2)6 50H, HLB 7,0 (valeur
moyenne)
Ici dans ce qui suit, HLB signifie indice hydrophile/lipophile à l'équilibre.

Huiles utilisées
Cl (shite Spirit : exempt dearomatiquestintervalle d'ébullition
l93-2470C, PM moyen 173,
C2 White Spirit : faiblement aromatisé, intervalle d'ébullition
l9Ô-2500C, PM moyen 180, teneur en aroma
tiques 0,5%,
C3 huile minérale : huile minérale partiellement insaturée
avec les propriétés suivantes : densité
0,85-0,95, point d'aniline 70-80 C,
indice d'iode 20-30.

C4 pétrolatum : point de congélation 50--850C, pénétration
aucune 160-180 à 250C;
C5 huile d'olive;
C6 isoparaffine : intervalle d'ébullition 210-2600C, point
d'aniline 880C, teneur en isoparaffine 80%,
densité 0,78;
C7 mélange d'esters méthyliques d'acides gras en C12 à C201
densité 0,87-0,90, indice d'acide 1,12,
indice de saponification 190-200, indice
d'iode 100-110, indice d'hydroxy 40-60
C8 huile minérale : densité 0,85-0,95, point d'aniline 950C,
viscosité (200C) 30 cp.

Solvants utilisés
F1 phosphate de triisobutyle (50% dans l'isobutanol)
F2 2 - éthylhexanol
F3 tri (butoxyéthyl) phosphate
F4 2,4,7,9-tétraméthyl-5-décyn-4,7-diol
F5 Pluronic L101 10:90 copolymère EO/PO, P.M.3610
Exemple 1
On mélange 43,5 parties d'émulsifiant B1 avec 800 parties d'eau, de façon à obtenir une fine émulsion opalescente. Par addition de 8,2 parties de chlorure de calcium, il se forme un précipité de sel de calcium insoluble dans l'eau de B1. Finalement on ajoute 440 parties de White Spirit C1 tout en agitant, obtenant ainsi une émulsion eau dans l'huile qui est stabilisée par addition de 99,5 parties d'émulsifiant D1.A cette émulsion on ajoute dans l'ordre suivant 353 parties de chlorure de méthacryloyloxy-éthyltriméthylammonium aqueux à 75 %, 454 parties d'acrylamide, 1,4 partie de sel de sodium d'ETDA, 0,7 parties de sulfate ferrique et 0,7 partie d'hydroperoxyde de t-butyle, après quoi le pH de la phase aqueuse s'élève à 3,0. L'émulsion est chauffée à 350C sous azote, et une solution exempte d'air de 2,7 parties de thiosulfate de sodium dans 50 parties d'eau est ajoutée goutte à goutte pendant 8 heures, la température étant maintenue à 35-400C par refroidissement.

La polymérisation est terminée lorsque toute la solution de thiosulfate a été ajoutée. Une fine dispersion stable de polymère est obtenue et présente une viscosité Brookfield de 1 000 cp (broche n0 3,60 trlmin). Le produit est très facilement dilué dans l'eau, la viscosité maximale de la dilution aqueuse à 0,5 % avec de l'eau froide, étant atteinte après seulement 30-40 secondes. La viscosité d'une dilution aqueuse à 1% fraîchement préparée est d'environ 500 cp (Brookfield 3, 60 tr/min).

Exemple 2
On ajoute dans l'ordre 454 parties d'acrylamide, 353 parties de chlorure de méthacryloyloxy-éthyltriméthylammonium, 1,4 partie de
EDTA disodique, 0,7 partie de sulfate ferrique et 9,8 parties de chlorure de calcium à 600 parties d'eau. La solution ainsi obtenue est ensuite mélangée avec une solution de 52 parties d'émulsifiant
B1 et 80 parties d'émulsifiant D1 dans 600 parties de WhiteSpirit C1, en fournissant une émulsion eau dans l'huile dont la phase aqueuse présente un pH de 3,0. Sous une atmosphère d'azote, on ajoute d'abord 0,7 partie d'hydroperoxyde de t-butyle et ensuite une solution exempte d'air de 1,1 partie de thiosulfate de sodium dans 12 parties d'eau.

Il se produit une réaction fortement exothermique, se traduisant par une élévation de la température jusqu'à 900C même sous refroidissement léger. Par refroidissement, on obtient une fine dispersion de polymère, qui est facilement diluée dans l'eau.

Exemple 3
24 parties d'émulsifiant B1 sont mélangées avec 480 parties d'eau, donnant ainsi une fine émulsion opalescente. A cette dernière, on ajoute 564 parties de chlorure de méthacryloyloxy-éthyltriméthyl- ammonium aqueux à 75 %, après quoi le sel tensioactif du monomère cationique se forme.Les composants suivants sont ensuite ajoutés dans l'ordre donné, sous agitation ; à savoir 408,3 parties d'acrylamide, 1,43 partie de EDTA disodique, 0,77 partie de sulfate ferrique, 480 parties de White Spirit C1, 30 parties d'émulsifiant D1, 30 parties d'émulsifiant D2, 4,8 parties de chlorure de calcium et 0,6 partie d'hydroperoxyde de t-butyle
La dispersion résultante est purgée avec de l'azote et chauffée à 300C, et on ajoute ensuite une solution exempte d'air de 2,97 parties de thiosulfate de sodium dans 42 parties d'eau pendant 8 heures, la température s'élevant à 50 C. On obtient une fine dispersion de polymère, qui est facilement diluée avec de l'eau.

Exemple 4
500 parties du produit de l'exemple 1 sont mélangés avec 10 parties de White Spirit C1 et 10 parties d'émulsifiant B2 et ensuite distillées avec un appareil de Dean-Starke à 26 mbar, 400C jusqu'à ce que 200 parties d'eau soit éliminées. On obtient une fine dispersion stable de polymère, qui,en dépit de sa faible teneur en eau, est facilement diluée avec de liteau.

Exemple 5
On procède comme dans l'exemple 1 et au produit obtenu, on ajoute 10% du poids total du produit de l'exemple 3.1 du brevet des
Etats-Unis d'Amérique n0 3 632 559, renfermant 20% en poids de polymère cationique et 80 % d'eau. On obtient une émulsion eau dans l'huile stable.

Exemple 6
i) Préparation d'une dispersion de polymère sans agent tensio
actif b).

454 parties d'acrylamide et 353 parties de chlorure de méthacryloylcxy-éthyltriméthylammcmium aqueux à 75 8 sont dissous dans 800 parties d'eau, et 1,43 parties de EDTA disodique et 0,72 partie de sulfate ferrique sont ajoutés. Le pll est réglé à 3,0 avec environ 0,1 partie de soude caustique à 30%, puis une solution de 143 parties de l'émulsifiant D1 dans 440 parties de White Spirit C2 est ajoutée tout en agitant vigoureusement. Il se forme une émulsion laiteuse eau dans l'huile dont on chasse soigneusement l'air par agitation en faisant barboter dans le mélange un courant d'azote.

Après addition de 0,67 partie d'hydroperoxyde de t-butyle, le mélange est chauffé à 350C, et une solution de 2,7 parties de thiosulfate de sodium dans 50 parties d'eau est ajoutée goutte à goutte pendant 5 heures, la température étant maintenue à 36-380C par refroidissement. Après que l'addition est terminée, on poursuit la réaction pendant 2 heures à 35 C, et le produit est ensuite refroidi à la température ambiante.

ii) Addition de l'agent tensioactif b).

Une émulsion aqueuse à 20 % de B1 (sulfonate sodique de pétrole) est traitée avec un excès de chlorure de calcium, et le précipité de sel de calcium recueilli par filtration, sèché sous vide à 60-700C, est repris dans de l'huile minérale pour fournir une solution à 30 %.

20 parties de cette solution et 20 parties de White Spirit C2 sont ajoutées à 200 parties de la suspension préparée en i) ci-dessus. Un produit visqueux est obtenu quiaen dépit de sa viscosité élevée,peut être rapidement dilué avec de l'eau.

Exemple 7
Le sel de calcium de l'émulsifiant B3 est préparé comme décrit ci-dessus pour B1, et 10 parties de ce sel sont dissoutes dans un mélange de 80 parties de WhiteSpirit C2 et 30 parties d'huile minérale C3. 25 parties de cette solution sont ajoutées à 200 parties de la suspension préparée à l'exemple 6 i). Le mélange résultant est facilement dilué avec de l'eau.

Exemple 8
A 200 parties de la suspension préparée dans l'exemple 6 i), sont ajoutées 30 parties d'une solution renfermant 14,3% de sulfonate de pétrole sodique B2, 57,0% d'huile minérale C3 et 28,6 % d'une solution à 50% de phosphate de tri-isobutyle dans l'isobutanol (F1).

On obtient un produit visqueux qui est facilement dilué par addition d'eau.

Exemple 9
A 2210 parties de l'émulsion polymère préparée dans l'exemple 1, on ajoute 330 parties d'huile minérale C3 et 330 parties de petrolatum C4, et le mélange est évacué sous 26 mbar en agitant puis chauffé à 400C pendant environ 6 heures, en recueillant 860 parties d'eau dans un piège de Dean-Stark, l'huile qui distille étant recyclée au mélange de distillation. On obtient une très fine dispersion stable, faiblement visqueuse, et qui peut être diluée avec de l'eau approximativement aussi facilement que le produit de l'exemple 1.

Exemple 10.

Une dispersion renfermant 960 parties d'eau, 816,6 parties d'acrylamide, 1128 parties de chlorure de méthacryloyloxy-éthyltriméthylammonium, aqueux à 75 %, 2,9 parties de EDTA disodique, 1,5 partie de sulfate ferrique, 9,1 parties de chlorure de calcium, 48 parties d'émulsifiant B1, 60 parties d'émulsifiant D1, 60 parties d'émulsifiant D2 et 960 parties de White Spirit C1 est réglée à pH 3,0 et l'on ajoute 1,2 partie d'hydroperoxyde de t-butyle. La polymérisation est réalisée sous azote en ajoutant 6,5 parties de thiosulfate de sodium dans 20 parties d'eau pendant 8 heures, la température s'élevant à environ 480zen dépit du refroidissement.

A ce produit on ajoute 165,7 parties d'huile minérale C et 27,7 parties d'émulsifiant D3, puis l'on élimine par distillation 1186 parties d'eau à 20-26 mbar et 500C. La fine dispersion mobile résultante est mélangée à 157,5 parties d'huile d'olive C5 et 157,5 parties de 2-éthyl-hexanol (F2). Le produit est pratiquement dilué de façon instantanée dans l'eau.

Exemples 11-13
On pr#océde comme dans l'exemple 10 en remplaçant F2 par des quantités égales de F , F3 et Fq, respectivement.

Exemple 14
43,5 parties d'émulsifiant B1 sont mélangées avec 834 parties d'eau pour obtenir une très fine émulsion opalescente. Afin de former le sel de calcium de B1, on ajoute 8,2 parties de chlorure de calcium.

Les constituants suivants sont ensuite ajoutés tout en agitant 557 parties d'acrylamide, 216 parties de chlorure de méthacryloyloxy éthyltriméthylammçnium, aqueux à 75 %, 1,4 partie de EDTA disodique et 0,7 partie de sulfate ferrique, en obtenant une solution turbide, à laquelle on ajoute 400 parties d'isoparaffine C6, 40 parties d'huile minérale C3, 100 parties d'émulsifiant D1 et 13 parties d'émulsifiant:
B2, pour obtenir une émulsion huile dans l'eau, qui est polymérisée sous azote par l'addition de 0,7 partie d'hydroperoxyde de t-butyle, puis 6 parties d'une solution de 2,7 parties de thiosulfate de sodium dans 50 parties d'eau. La température monte à 850C, même en refroidissant. La dispersion résultante peut être rapidement diluée avec de l'eau.

Exemple 15
On procède comme dans l'exemple 14 avec les changements suivants
On utilise 709 parties d'eau, 183,3 parties d'acrylamide et 714 parties de monomère cationique aqueux; la température atteint approximativement 430C sous des conditions adiabatiques ; et après polymérisation, on ajoute 33 parties de Pluronic L 101 (F5 > et 165 parties d'esters d'acides gras C7.

Exemple 16
On procède comme dans l'exemple 14 avec les changements sui vants
On utilise 160 parties d'huile minérale C8 à la place de 40 parties de C3 ; et la température est maintenue entre 35 et 40 C.

Exemple 17
On mélange 43,5 parties d'émulsifiant B1 avec 800 parties d'eau, et à l'émulsion résultante on ajoute 8,8 parties de chlorure de calcium, 363 parties d'acrylamide, 124 parties de diallylamine, 353 parties de chlorure de méthacryloyloxy-éthyltriméthylammonium, aqueux à 75%, 131 parties d'acide chlorhydrique à 34% pour régler le pH à 3,0, 1,4 parties de EDTA disodique et 0,7 parties de sulfate ferrique.Ilse forme une solution monomère homogène à laquelle on ajoute 400 parties de White Spirit C1, 40 parties d'huile minérale
C3 et toe parties d'émulsifian#t D1.Il se forme une fine émulsion, que l'on polymérise sous azote par addition de 0,7 partie d'hydroperoxyde de t4 > uty3esuivi par 16 parties d'une solution de 2,7 parties de thiosulfate de sodium dans 50 parties d'eau. La température pendant la polymérisation s'élève sous des conditions adiabatiques à .650C.

Exemple 18
On procède comme dans l'exemple 2 avec les changements suivants :
On utilise 29 parties de l'émulsifiant B1 et l'on remplace les 80 parties d'émulsifiant D1 par un mélange de 49 parties de D3 et 65 parties de D4.

Exemple 19
On procède comme dans l'exemple 17 avec les changements sui vants
On Onremplace 454 parties d'acrylamide par 363 parties d'acryla mide + 124 parties de diallylamine ; on n'utilise pas de HCl; 54 parties de B2 remplacent 100 parties de D1 ; 45 parties de solution de thiosulfate remplacent 16 parties ; et la température s'élève en 90 minutes à 90 C.

Exemple 20
On mélange 43,5 parties d'émulsifiant B1 avec 600 parties d'eau. A la solution obtenue, on ajoute 8,2 parties de chlorure de calcium, 454 parties d'acrylamide, 1,4 partie d'EDTA disodique, 0,7 partie de sulfate ferrique, 400 parties de White Spirit C1, 40 parties d'huile minérale C3, 100 parties d'émulsifiant D1 et 13 parties d'émulsifiant B2. Il se forme une émulsion huile dans l'eau qui est polymérisée sous azote en ajoutant 0,7 partie d'hydroxyperoxyde de t-butyle et une partie d'une solution de 2,7 parties de thiosulfate de sodium dans 50 parties d'eau.La réaction de polymérisation est maintenue à une température de 60 C. Lorsque la température commence à baisser, on ajoute goutte à goutte une solution de 265 parties de chlorure de méthacryloyloxy-éthyltriméthylammonium dans 288 parties d'eau, on obtient ainsi une élévation ultérieure de température, qui est maintenue à 55-600C par refroidissement. A la fin de l'addition, le produit est agité 1 heure à 550C puis refroidi à la température ambiante.

Exemple 21
On procède comme dans l'exemple 15 avec les changements suivants
On utilise 11 parties de B1 à la place de 43,5 parties ; 25 parties de D1 sont utilisées à la place de 100 parties ; on utilise 3,25 parties de B2 à la place de 13 parties ; et ni F5 ni C7 ne sont ajoutés après la polymérisation.

Exemple 22
On procède comme dans l'exemple 16 avec les changements suivants
On utilise 21,75 parties de B1 à la place de 43,5 parties
50,00 parties de D1 sont utilisées à la place de
100 parties
6,5 parties de B2 sont utilisées à la place de
13 parties.

Exemple de dilution
On utilise un appareil de mélangeage comme représenté à la figure 1, comportant 6 chambres chacune d'un diamètre interne de 11 cm et d'un volume de 2,5 1. Les tuyaux de connexion présentent un diamètre intérieur de 15 mm et ont chacun une longueur de 40cm.

Dans la première chambre de mélangeage, on fait passer à travers une buse de 15 mm de diamètre un courant d'eau de 2 000 litres par heure contenant une vitesse de 3,2 m/s. à la buse (indice de Reynolds 47 000). Dans le courant d'eau, on fait passer, au moyen d'une pompe fonctionnant à une fréquence de 50 Hz, 5 l/h du produit de l'exemple 1. La buse de polymère présente 6 trous de 1 mm de diamètre, et est équipée avec une vanne de non retour.

Le produit dilué délivré par le mélangeur est une solution aqueuse prête à l'utilisation, du produit approprié à être employé dans la fabrication du papier.

Exemple d'application A
On prépare une pâte à papier aqueuse de 2% de la solution suivante : 100 parties de pulpe blanchie au sulfite, 20 parties de kaolin, 3 parties de résine, 2 parties de sulfate d'aluminium.

Quatre échantillons (250 ml) de cette pâte sont mélangés avec respectivement 5,10, 15 et 20 ml d'une dilution conditionnée aqueuse à 0,0125 % du produit de l'exemple t et 750 ml d'eau. Après agitation pendant 5 sec. à 250 tr/min, chaque mélange est versé dans 3 litres d'eau à l'intérieur de la chambre de remplissage d'une formeuse de feuilles Rapid-Kôthen et après pause de 20 s., on fait fonctionner la vanne d'aspiration pour former la feuille.

Après sèchage et conditionnement, la feuille de papier est incinérée et la teneur en cendres est mesurée puis calculée comme un pourcentage du poids de la charge qui a été utilisée, en fournissant le pourcentage de retenue . Les résultats sont donnés au tableau A suivant.

TABLEAU A

<tb> <SEP> Quantité <SEP> de <SEP> Concentration <SEP> de <SEP> Cendre <SEP> | <SEP> <SEP> Retenue
<tb> <SEP> dilution <SEP> condi- <SEP> l'émulsion <SEP> de <SEP> en <SEP> % <SEP> | <SEP> <SEP> en <SEP> %
<tb> tionnée <SEP> ajoutée <SEP> polymère, <SEP> basée
<tb> <SEP> sur <SEP> le <SEP> poids <SEP> de <SEP> (Moyenne <SEP> des <SEP> 2 <SEP> mesures)
<tb> <SEP> papier <SEP> sec <SEP> (%)
<tb> <SEP> O <SEP> - <SEP> <SEP> 8,51 <SEP> 51,1
<tb> <SEP> 5 <SEP> 0,0125 <SEP> 13,31 <SEP> 79,9
<tb> <SEP> 10 <SEP> 0,025 <SEP> 14,34 <SEP> 1 <SEP> 86,0
<tb> <SEP> 15 <SEP> 0,0375 <SEP> 14,66 <SEP> ! <SEP> <SEP> 88,0
<tb> <SEP> 20 <SEP> 0,05 <SEP> 14,73 <SEP> 88,4
<tb>
Exemple d'application B
200 parties d'une suspension de boue anaérobie présentant une teneur de5%en solide sec sont traitées avec W parties d'une solution conditionnée à 0,23% d'eau du produit de l'exemple 1, agitées 10 s.

dans un agitateur-"Triton à 1000 tr/min, puis immédiatement filtrées à travers un filtre à tissu. Pour chaque échantillon, le volume de filtrat après 30, 60,90, 120 et 180 s. est mesuré, et la valeur moyenne de ces mesures est calculée. Les résultats sont représentés au tableau B suivant.

TABLEAU B

<tb> W <SEP> (partiés <SEP> en <SEP> poids)~ <SEP> Volume <SEP> de <SEP> filtrat
<tb> <SEP> moyen
<tb> <SEP> (parties <SEP> en <SEP> volume
<tb> <SEP> 0 <SEP> 1,5
<tb> <SEP> O <SEP> 1,5
<tb> <SEP> 13 <SEP> 15,3
<tb> <SEP> 15 <SEP> 40,4
<tb> <SEP> 17 <SEP> 49,1
<tb> <SEP> 19 <SEP> 81,9
<tb>
Les produits des exemples 2-22 peuvent être utilisés de façon analogue dans les exemples d'application A et B.

Claims (31)

REVENDICATIONS

1. Composition miscible dans l'eau, caractérisée en ce qu'elle comporte

a) un polymère c#ationique hydrophile et,

b) un agent tensioactif anionique, la quantité molaire de b) étant égale ou inférieure à la quantité molaire des unités monomères cationiques de a).

2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le constituant a) comprend au moins 70 % en poids de polymères d'addition vinyliques, de monomères vinyliques, cationiques et éventellement non ioniques.

3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que le monomère vinylique cationique est choisi parmi les composés de formules I - VIII

dans lesquelles R1 est H ou du méthyle,

R2 est du méthyle ou de l'éthyle,

R3 est du méthyle ou de l'éthyle,

R4 est de l'hydrogène, du méthyle ou de

l'éthyle,

X est -0- ou -NH

Y est H ou -OH, lorsque X est -0- et

H lorsque X est -NH

n est O ou 1, pourvu que lorsque Y est

-OH, n = 1

et 1 ou 2 lorsque X est -NH

et As est un anion.

4. Composition selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le monomère vinylique non-ionique est choisi parmi l'acrylamide, le méthacrylamide, la N-vinylpyrrolidone, l'éther méthyl-viny #lique, 11 éther éthyl-vinylique, et les composés de formule IX.

dans laquelle R1 est tel que défini dans la revendication 3.

5. Composition selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le constituant a) est un copolymère de sel de méthacryloyloxy-é thyltr iméthylammon ium et d'acrylamide.

6. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le constituant b) est choisi parmi les mono-, di- et triglycérides d'acides gras sulfatés ; les alcools gras sulfatés, les alcanolamides gras sulfatés ; les hydrocarbones sulfonés ; les esters et les acides carboxyliques aliphatiques sulfonés ; les esters partiels d'alkyle d'acides phosphoriques ; les acides carboxyliques aliphatiques ; et les produits de carboxyméthylation d'alcools gras, les monoglycérides et les alcanolamides d'acides gras.

7. Composition selon la revendication 6, caractérisée en ce que la constituant b) est un sulfonate de pétrole,

8. Composition selon la revendication 7, caractérisée en ce que le sulfonate de pétrole est présent initialement sous la forme de sel de calcium.

9. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte outre a) et b),

c) une huile non miscible dans l'eau dans laquelle a) est insoluble.

10. Composition selon la revendiction 9, caractérisée en ce que l'huile c) est choisie parmi les hydrocarbures aromatiques inférieurs et les esters d'acides gras aliphatiques.

11. Composition selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisée en ce que le constituant c) comporte un mélange d'au moins deux huiles c1 et c2 choisies de sorte que l'indice hydrophile/lipophile à l'équilibre nécessaire pour une émission huile dans l'eau (O#W-RHL-B) de cl est supérieur à celui du mélange de. C1 et

12. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend outre a), b), et c),

d) un agent tensicàctif lipophile non-ionique.

33. Composition selon la revendication 12, caractérisée en ce que d) est soit i) un ou plus d'un composé présentant au moins un résidu hydrocarboné lipophile d'au moins 9 atomes de carbone, et au moins un résidu hydrophile non-ionique, qui est un groupe monoou polyéthylène glycol, renfermant éventuellement des unités de propylène glycol, ou le résidu d'un polyol, soit ii) un ou plus d'un

Pluronics et Tetronics hydrophobes présentant une teneur en oxyde de propylène élevée.

14. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'e#lle renferme outre les composants a), b, c,

e) de l'eau.

15. Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend, outre les constituants a), b), et c),

f) un solvant polaire miscible dans l'huile, qui est seulement

faiblement soluble dans l'eau, ne se disperse pas de lui

même dans l'eau, et qui ne présente aucune propriété émul

sifiante de son propre chef, mais qui réduit la tension

superficielle interfaciale eau/huile.

16. Composition selon la revendication 15, caractérisée en ce que le composant f) est choisi parmi les alcools aliphatiques en

C5 à C1 0' les triesters d'acides phosphoriques et les Pluronics.

17. Composition selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisée en ce qu'elle présente la composition, pour chaque 100 parties en poids du constituant a), 1 à 30 parties de b), 30 à 400 parties de c), 1 à 80 parties de d), O à 300 parties de e) et O à 30 parties f), le poids de f) étant inférieur au tiers de celui de c).

18. Composition selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle présente la composition pour chaque 100 parties en poids de constituant a), 1,5-10 parties de b), 40-200 parties de c), 2-30 parties de d), 2-200 parties de e) et 0-15 parties de f), le poids de f) étant inférieur au 1/5 de celui de c).

19. Composition partiellement diluée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle renferme au moins 0,001 % en poids de constituant a).

20. Sel de monomère vinylique cationique et d'un agent tensioactif ionique.

21. Sel de monomère vinylique cationique tel que défini dans la revendication 3 et d'un agent tensioactif anionique tel que défini dans la revendication 7.

22. Sel de formule

dans laquelle R1, X, n, Y, R2, R3 et R4 sont définis comme dans la revendication 3 et AO est l'anion d'un sulfonate hydrocarboné,

23. Sel de polymère cationique, caractérisé en ce qu'au moins une partie des groupes cationiques sont associés avec les anions d'un agent tensioactif #anionique.

24..Emulsion eau dans l'huile, caractérisée en ce qu'elle renferme un sel tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 21 à 24.

25. Procédé selon la préparation d'une composition telle que revendiquée dans la revendication 1, caractérisé par les stades de mélangeage du constituant b) avant, pendant ou après la polymérisation avec le polymère a) -ou les monomères correspondants.

26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'une émulsion eau dans l'huile renfermant des monomères vinyliques solubles dans l'eau en phase aqueuse est polymérisée en présence du constituant b).

27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que de l'eau est éliminée par la suite par distillation.

28. Procédé selon la revendication 26 ou 27, caractérisé en ce que les monomères cationiques sont au moins en partie sous la forme de sels tensioactifs tels que revendiqués dans l'une quelconque des revendications 20 à 22.

29. Méthode de dilution d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisée en ce que la composition est pompée à travers une buse dans un courant d'eau qui entoure la buse, le courant d'eau présentant une vitesse supérieure à celle du courant de composition, cette vitesse étant suffisante pour surmonter au moins en partie les forces internes d'adhésion et de cohésion dans la composition, mais insuffisante pour réduire la taille des molécules de polymères, et que le mélange de produit et d'eau est ensuite accé lérfi de façon alternative dans des tubes étroits puis décéléré dans des zones de mélangeage plus larges jusqu'à ce que l'on obtienne le degré désiré de mélangeage.

30. Appareil de mélangeage approprié pour la mise en oeuvre du procédé selon la-revendication 29, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux chambres de mélangeage cylindriques connectées par une tuyauterie rigide ou flexible de diamètre inférieur ou égal à la moi tié decelui de chacune des chambres de mélangeage, la première chambre étant pourvue de a) un tube coaxlalement monté pour.I'écoule- ment d'un.courant d'eau Z b) un second tube, disposé sensiblement à angle droit par rapport au premier, se terminant dans une buse située entre l'axe et la circonférence du premier tube, et juste au-dessus de l'extrémité du premier tube ; et c), à proximité de l'autre extrémité de la chambre de mélangeage, un tube de sortie conduisant à la seconde chambre de mélangeage ; la seconde chambre de mélangeage et sa suivante étant chacune pourvue d'une entrée et d'un tube de sortie.

31. Procédé pour la floculation d'une pâte aqueuse, caractérisé en ce qu'il comporte le stade d'ajouter à la pâte une quantité efficace d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 19.

32. Procédé pour la fabrication du papier, caractérisé en ce qu'il comporte l'addition d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 à la pâte pour fabriquer le papier.