[发明专利]用于分散水溶性聚合物粉末的方法

说明书

相关申请

本申请要求2013年4月22日提交的美国非临时专利申请号 13/867,317的权益，其全部内容以引用方式全部并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及水溶性聚合物粉末配制物，并且更具体地涉及粉 末形式的水溶性纤维素醚配制物，其适于直接添加到水基体系中以产生顺 滑的无团块的溶液。本发明另外涉及用于产生适于直接添加到水基体系中 的、粉末形式的水溶性纤维素醚配制物的方法。所述水溶性纤维素醚粉末 配制物可用于个人护理、家庭护理、建筑和结构材料、油田、药物、食品 中，并且最特别地可用于油漆和涂料中。本发明进一步涉及用于在粉末处 置和混合装置中分散具有改进的分散性质的水溶性纤维素醚粉末的方法。

背景技术

在许多终端用途的应用中，水溶性聚合物被使用者接收并且首先作 为粉末处置，其随后溶解到各种水基体系中。然而，这提出了一个技术挑 战，因为水溶性聚合物粉末在被添加到水基体系中时，倾向于结块。该问 题起因于水溶性聚合物粉末在被添加到水基体系中时的快速水合和溶胀。 当水溶性聚合物粉末被大批量地添加时，粉末相与液相之间的界面处的水 溶性聚合物颗粒开始快速水合并溶胀。该界面处的水溶性聚合物颗粒的溶 胀和由此导致的颗粒堵塞减慢了流体向粉末相内部的渗透。该过程最终导 致各种大小的、持久的、缓慢溶解的凝胶团聚物的产生。除了减慢水溶性 聚合物溶解的速率之外，所述团聚物的形成还导致配制物中存在不期望的 物质。

本领域内已知已用于产生水溶性聚合物的无团块溶解的多种方法。 常用的方法有(a)缓慢添加水溶性聚合物粉末、(b)用水混溶性溶剂将水溶性 聚合物粉末预先润湿和(c)利用前将水溶性聚合物粉末与其它干材料掺合。 上述方法中的每一种都有不利方面。例如，方法(a)大大减慢了粉末的利用， 方法(b)和(c)可带来大浓度的添加剂，从环境依从性或性能的观点来看，所 述添加剂可能对添加有水溶性聚合物产物的产品具有负面影响。

用于抑制溶解期间的团块形成的另一方法基于使用高剪切诱导设 备。在该方法中，使水溶性聚合物粉末/水体系混合物经受高剪切，所述高 剪切机械破坏通过将水溶性聚合物粉末水合成单个聚合物颗粒所形成的团 块。该方法的缺点在于它在使用时需要专用设备。

基于水溶性聚合物粉末的物理或化学改性，还研发了多种方法以尝 试提供水溶性聚合物的无团块溶解。例如，美国专利号6,197,100教导了使 用当被涂覆到颗粒表面上时使被涂覆的颗粒更易于分散的表面活性剂。专 利申请US2007/0175361A教导了通过喷雾干燥具有水溶性盐或糖或各种聚 合物的水溶性聚合物粉末来制备可分散的水溶性聚合物的方法。

美国专利号2,879,268教导了借助于粉末表面的化学改性用于改进 粉末的可分散性的方法。该专利教导了使用甲醛或二醛来产生允许颗粒在 其溶解前分散的表面交联。

美国专利号6,639,066B2教导了使用与各种电解盐掺合的乙二醛化 纤维素醚。干掺合物被教导适于通过在单一步骤中将所述干掺合物添加到 水中来制备稳定的悬浮液。

美国专利号4,720,303教导了使用纤维素醚与固体有机酸如柠檬酸、 酒石酸、草酸、丙二酸和琥珀酸的掺合物来产生适于稠化水基体系而无团 块形成的干掺合物。然而，将纤维素醚与固体有机酸掺合对纤维素醚、尤 其是羟乙基纤维素具有有害影响。固体有机酸和纤维素醚的此类掺合物降 低了掺合物的贮存稳定性，这降低了聚合物的溶解度。

对于抑制水溶性纤维素醚在溶解期间形成团块的方法存在需要，所 述方法无需使用专门的高剪切诱导设备，或无需使用不利于最终用途或不 利于纤维素醚的贮存期限的添加剂，而是通过直接添加到水基体系中，从 而产生能够快速溶解而不产生团块的纤维素醚粉末，并且不损害贮存稳定 性。

发明内容

本发明涉及一种干掺合物，其包含至多约99重量％的醛-反应性水溶 性纤维素醚和20重量％或更少的弱酸，所述纤维素醚用至多约8重量％的 具有至少一个醛部分的交联剂处理过，所述弱酸向经交联的纤维素醚提供 储存稳定性。