Водорастворимые полимеры POLYOX - Методики растворения.

Ключ к растворению – хорошее изначальное диспергирование:

Наиболее важный этап всей процедуры растворения полимеров POLYOX происходит в первые несколько секунд, когда индивидуальные частицы полимера отделяются друг от друга.

Высокоскоростные мешалки не требуются, и их следует избегать:

В воде полимеры POLYOX моментально смачиваются. Если порошок водорастворимого полимера POLYOX не диспергирован должным образом, то частично растворенные, смоченные частицы склеиваются в агломераты и образуют гели, которые, возможно, не удастся растворить. Высокоскоростного перемешивания растворенных полимеров POLYOX следует избегать, чтобы предотвратить деградацию полимера от сдвига. Органические растворители ввиду их более низкой полярности сольватируют (смачивают) POLYOX не так быстро, как вода. Благодаря этому при растворении полимеров POLYOX в органических растворителях обычно не возникает проблема агломерации и гелеобразования.

Три основных метода, обеспечивающих хорошее диспергирование частиц полимера:

Для заводских или лабораторных требований существует три основных категории методов:

• Добавление непосредственно в воду.
• Предварительное диспергирование в водорастворимом веществе, не растворяющем полимер.
• Использование механических устройств, обеспечивающих диспергирование с минимальным сдвигом.

Выбор используемой методики зависит от конечной вязкости и требуемого объема.

Для лабораторных условий и объемов, не превышающих бочку (63,5 кг) рекомендуется прямое добавление полимеров POLYOX в воду или предварительное диспергирование в жидкостях, не растворяющих полимер. Для более крупных объемов или непрерывной работы существуют специальные механические устройства. Далее описан каждый из этих методов.

Прямое добавление в воду:

Относительная легкость растворения водорастворимых полимеров POLYOX непосредственно в воде определяется тремя факторами: (a) скорость наращивания вязкости (которая зависит от концентрации раствора и молекулярной массы полимера), (b) размер частиц и (c) тип используемого перемешивания. Основополагающим фактором является получение хорошей дисперсии полимера до того, как вязкость раствора дойдет до точки, после которой нельзя будет диспергировать дополнительные порции полимера без высокого сдвига. Лучше всего выдерживать при добавлении водорастворимых полимеров POLYOX "правильные" скорости добавления. Если полимер добавлять слишком медленно, вязкость будет нарастать слишком быстро, и не удастся добавить остальную часть полимера. С другой стороны, если полимер добавлять слишком быстро, будут образовываться комки, которые не удастся растворить.

Использование подходящей мешалки:

Однопроцентный (вес. %) раствор высокомолекулярных полимеров POLYOX и пятипроцентный раствор полимеров POLYOX могут быть приготовлены прямым добавлением сухих полимеров в воду, если используется подходящий тип мешалки. Было установлено, что в лабораторных условиях для растворения полимеров POLYOX хорошо подходят стандартная турбинная мешалка (см. рисунок 1) или стандартная многопропеллерная мешалка (см. рисунок 2). Эти мешалки создают большую воронку с умеренным сдвигом. Для создания воронки вначале следует установить скорость перемешивания около 600 об/мин, затем всыпать полимер POLYOX с "правильной" скоростью, после чего уменьшить скорость перемешивания приблизительно до 60 об/мин. На этой скорости следует продолжить перемешивание от 30 минут до одного часа, пока раствор не станет гомогенным. При таком подходе с увеличением вязкости сдвиговая деградация будет минимальной. По этой методике могут быть приготовлены также растворы полимеров марок POLYOX WSR и WSRN и с другими концентрациями. В зависимости от выбранной концентрации и молекулярной массы полимера может потребоваться более продолжительное перемешивание – до трех часов.

Метод добавления в горячую воду:

Полимеры POLYOX полностью растворимы в воде при всех температурах, исключая температуры вблизи точки кипения. При этой температуре POLYOX выпадает в осадок. Это явление обратной растворимости позволяет применить альтернативную методику диспергирования и растворения полимеров POLYOX. При выборе этой методики следует позаботиться, чтобы пар от горячей воды не увлажнил порошок POLYOX! В лаборатории этого можно избежать, используя небольшой полипропиленовый или деревянный совок с сужающимися кверху сторонами. Сужающиеся стенки уменьшат контакт между паром и водорастворимым полимером POLYOX.

Как правило, всю воду требуется нагреть почти до кипения (примерно до 97^оC). На стенках сосуда выше уровня воды часто наблюдается конденсация пара. Если это случается, может произойти нежелательное оседание на стенки порошка полимера. Чтобы избежать этого, почти кипящую воду следует энергично перемешивать для создания воронки (500–600 об/мин). При перемешивании уровень воды поднимется ближе к верху емкости. При этом (1) устранится или уменьшится конденсация на стенках сосуда и (2) дополнительно диспергируются частицы водорастворимого полимера POLYOX.

После перемешивания в течение минуты скорость перемешивания следует снизить приблизительно до 50–60 об/мин. Затем источник нагревания убирают, а перемешивание со скоростью 50-60 об/мин продолжают до полного растворения. Эта методика подходит для процедур растворения небольшого или среднего масштаба в случаях, когда в наличии имеется лишь минимальное оборудование для перемешивания.

Предварительное диспергирование в жидкостях, смешивающихся с водой, но не растворяющих полимер:

Диспергирование водорастворимых полимеров POLYOX в жидкостях, смешивающихся с водой, но не растворяющих полимер, отделяет индивидуальные частицы полимера друг от друга. В этом случае при добавлении воды каждая отдельная частица имеет шанс набухнуть, гидратироваться и после этого раствориться. При этой методике удается избежать комкования, которое может происходить при использовании только воды. Применение спиртов или гликолей дает также дополнительное преимущество, уменьшая падение вязкости раствора при старении, так как эти растворители являются стабилизаторами вязкости раствора.

Например, для приготовления однопроцентного раствора путем предварительного диспергирования диспергируйте 10 г водорастворимого полимера POLYOX в 40 г безводного 2-пропанола. Поместите эту суспензию в стакан. Затем добавьте сразу 950 г дистилированной или водопроводной воды. Перемешивайте смесь со скоростью приблизительно 60 об/мин от 30 минут до 1-3 часов, пока раствор не станет гомогенным.

Большинство методов предварительного диспергирования в жидкостях, смешивающихся с водой, но не растворяющих полимер, подойдет для больших партий полимера при серийной подготовке растворов водорастворимых полимеров POLYOX на оборудовании масштабов завода. Для удобства в заводских условиях предварительное диспергирование производят в смесевом реакторе. Затем к диспергированному водорастворимому полимеру POLYOX в реактор добавляется необходимое количество воды. Перемешивание продолжается с продолжительностью, обсужденной выше.

Водные солевые и щелочные растворы:

Добавление солей к воде снижает растворимость полимеров POLYOX. В таких солевых или щелочных растворах также происходит разделение частиц, подобное описанному в предыдущей методике. Растворение полимера происходит при разбавлении этих растворов водой.

Например, 1.5-процентный раствор полимера марки POLYOX Coagulant можно легко приготовить, предварительно диспергировав полимер в 20-процентном растворе гидроокиси натрия. Конкретнее, растворите 7,5 г гидроокиси натрия в 30 г дистилированной или водопроводной воды. Затем диспергируйте 15 г водорастворимого полимера POLYOX Coagulant в приготовленном концентрированном растворе гидроокиси натрия. В миксер добавьте дистилированную или водопроводную воду (955 g). При перемешивании со скоростью 600 об/мин влейте в миксер жидкую суспензию полимера. После добавления всего полимера снизьте скорость перемешивания приблизительно до 300 об/мин. Когда вязкость достаточно возрастет, чтобы предотвратить выпадение нерастворенного полимера, скорость перемешивания снизьте приблизительно до 60 об/мин. Продолжайте перемешивание с этой скоростью до полного растворения полимера.

Оба метода — предварительное диспергирование в жидкостях, смешивающихся с водой, но не растворяющих полимер, и диспергирование в водных растворах солей и щелочей — полезны для растворения полимера как в мелких, так и в крупных масштабах в случаях, когда оборудование для перемешивания ограничено, а диспергирующая среда не препятствует.

Также Вы можете ознакомится с дополнительной информацией по водорастворимым полимерам серии POLYOX:

Водорастворимые полимеры POLYOX - Общие сведения.
Водорастворимые полимеры POLYOX - Применение.
Водорастворимые полимеры POLYOX - Свойства.
Водорастворимые полимеры POLYOX - Методики растворения.
Водорастворимые полимеры POLYOX - Загущение чистящих составов на основе кислот.

Для получения детальной консультации, пожалуйста, свяжитесь:

+38 050 3127173

ionin_v@ukr.net

Автор: Владимир Ионин