PT85958B - Processo para a preparacao de terpolimeros de n-sulfometil acrilamida, de acrilamida e de acido acrilico a partir de poliacrilonitrilo - Google Patents
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Description
O presente invento refere-se, de um modo geral, à preparação de terpolímeros e, mais particularmente, a um processo para a preparação de terpolímeros de N-sulfome til acrilamida, acrilamida,e de ácido acrílico a partir de poliacrilonitrilo.
É sabido que a poliacrilamida pode ter uma porção ou a totalidade dos seus grupos amida transformados em grupos N-sulfometil amida fazendo reagir a poliacrilamida com bissulfito de sódio formaldeído para sulfometilar o grupo amida. Esta técnica química foi descrita de um modo geral no artigo intitulado Ionic Derivative of Po lyacrjrl amida retirado da publicação Industrial and Engineering Chemistry, Dezembro de 1956, por A.M. Schiller e T.J. Suen.
Progressos recentes mostraram que a reacção de sulfometilação não se verifica, a menos que a temperatura da reacção entre a poliacrilamida e bissulfito de sódio formaldeído seja de pelo menos 100°C.
Um dos inconvenientes da preparação do po
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I límero de acrilamida N-sulfometilado, consiste no facto de a mesma exigir a utilização de poliacrilamida como material de partida. Se fosse possível preparar polímeros N-sulfometilados sem necessidade da utilização de poliacrilamida como polímero de partida mas, em vez dela, um polímero não dispendioso, por exemplo, poliacrilonitrilo, seriaconseguido um avanço na técnica.
presente invento proporciona um processo para a preparação de terpolímeros de N-sulfometil acrilamida acrilamida de ácido acrílico a partir de poliacrilonitrilo, caracterizado por se fazerem reagir os reagentes de poliacriloni trilo , água e bissulfito de sódio formaldeído a uma temperatura de pelo menos 100°C durante um período de tempo suficiente para transformar os reagentes num terpolímero de N-sulfometil acrilamida, acrilamida de ácido acrílico e depois recuperar-se este terpolímero.
Na prática do presente invento, os copoíimjs ros de N-sulfometil acrilamida podem ser preparados a partir de poliacrilonitrilo através de uma reacção de uma ou de duas fases;
A. Reacção de uma fase; Uma mistura de poliacrilonitrilo e bissulfito de sódio formaldeído em água, com ou sem um catalisador (por exemplo, NH^OH ou um metal catalítico tal como o cobre) é aquecida até 200°C, até que seja obtido um desejado grau de conversão;
B. Reacção em duas fases: 0 poliacrilonitrilo é primeiramente hidrolizado, com ou sem um catalisador, a uma temperatura até 200°C. 0 poliacrilonitrilo hidrolizado é sulfometilado com NaHSO^-HCHO a 150°C.
poliacrilonitrilo de partida deve ter um
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peso molecular compreendido na gama de 1.000-500.000, variando o peso molecular preferido entre 3.OOO-2OO.OOO. Os polímeros com peso molecular dentro desta gama facilmente resistem às reacções aqui descritas e produzem um polímero acabado que tem uma variedade de utilizações industriais tais como agentes de controlo de escala para torres de refrigeração e caldeiras, dispersantes para uma variedade de suspensões aquosas, e análogas.
È também benéfico que a área de superfície do poliacrilonitrilo seja suficientemente grande de modo a aumentar a rapidez da reacção. Portanto, partículas finas, por exemplo na gama de tamanho de partícula de alguns micronu ou menores, facilitam a velocidade e integralidade da reacção.
A quantidade de água pode variar, embora s£ ja necessário proporcionar água suficiente na mistura de reacção para fornecer pelo menos um mínimo de 0,5 moles por mole de grupos nitrilo presentes no polímero de partida.Uma gama geral é de 0,5-55 moles. De um modo geral, a quantidade de água não é crítica, visto que é benéfico que esteja presente um grande excesso de água para permitir que a mistura poliacrilonitrilo-água reaja sob a forma de uma pasta.
A temperatura à qual os grupos amida são formados durante as reacções ou transformados em grupos N-sulfometilamida deve ser pelo menos de 100°C e de preferência situa-se nos limites de 110-250°C. Uma temperatura preferida é a de 150°C. Quando o poliacrilonitrilo é feito reagir com água a pH's quer ácidos quer básicos, forma-se um copolímero de acrilamida e ácido acrílico. De acordo com o pH e a mistura de reacção, pode variar a proporção de ácido acrílico para os grupos acrilamida. É preferível conduzir a reacção a um pH superior a 8.
modo operatório para a reacção segundo o qual o poliacrilonitrilo é feito reagir com um catalisador
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U.S. Ser. NS. 922.219 metálico capaz de transformar grupos nitrilo, em presença da água, em grupos amida, utiliza catalisadores que são bem conhecidos e estão descritos em pormenor nas colunas 2 e 3 da patente norte-americana N?. 3.997.606, cuja descrição é aqui incorporada como referência.
São preferidos catalisadores metálicos de cobre, sendo o catalisador mais preferido um catalisador de cobre de Raney especial, que contém cerca de 2 a 45 % em peso de alumínio. Este catalisador, na sua forma preferida, contém partículas que têm um diâmetro de partícula médio que varia entre 0,050θ e 12,7 mm 0,002 e 0,5 polegadas) e tem uma actividade relativa de pelo menos cerca de 2. Catalisadores deste tipo assim como o seu processo de preparação são descritos na patente norte-americana N®. 3.920.740, cuja descrição é aqui incorporada como referência.
peso molecular do polímero acabado corresponderá geralmente ao peso molecular do poliacrilonitrilo de partida.
bissulfito de sódio formaldeído é formado quando o formaldeído e o bissulfito de sódio são adicionados a água. Esta reacção é quase instantânea. Utilizando o processo do presente invento, o bissulfito de sódio formaldeído pode ser adicionados sob a forma de uma solução prjj parada previamente ou o formaldeído e o bissulfito podem ser adicionados separadamente.
A quantidade do bissulfito de sódio formaldeído deve ser suficiente para reagir com pelo menos 5 se forem preferidos os grupos nitrilo presentes nos polímeros de partida em quantidades que variam entre 5 ® 15 % ou mais.
Para ilustrar o presente invento, uma varie dade de polímeros de poliacrilonitrilo foi submetida às condições de reacção acima descritas. Os resultados estão indicados na Tabela I.
Claims (4)
- -REIVINDICAÇÕES1* - Processo para a preparação de terpolímeros de N-sulfometilacrilamida, de acrilamida e de ácido acrílico a partir de poliacrilonitrilo, caracterizado por se fazer reagir poliacrilonitrilo, água e bissulfito de sódio formaldeído a uma temperatura de pelo menos 100°C durante um período de tempo suficiente para transformar os reagentes num terpolímero de N-sulfometil acrilamida, de acrilamida e de ácido acrílico, e depois se recuperar este terpolímero.
- 2a - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se fazer reagir primeiro o poliacrilonitrilo com um catalisador contendo metal capaz de transformar uma porção dos grupos nitrilo do poliacrilonitrilo em grupos amida e depois se fazer reagir o polímero com bissulfito de sódio formaldeído para transformar uma porção dos grc pos acrilamida em grupos N-sulfometil acrilonitrilo, produzindo-se assim um terpolímero de N-sulfometil acrilamida, de acrilamida e de ácido acrílico.
- 3- - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o peso molecular do poliacrilonitrilo de partida estar compreendido entre 1.000-500.000.
- 4? - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o peso molecular estar compreendido
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