ЧИСТЯЩИЕ КОМПОЗИЦИИ И АГЕНТ, СВЯЗЫВАЮЩИЙ ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ, ДЛЯ ОЧИСТКИ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2016 года по МПК C11D3/37 C11D17/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к чистящей композиции, содержащей агент, связывающий загрязнитель, для очистки объектов.

Уровень техники

В прошлом, чистящие изделия, такие как бумажные полотенца, широко использовались в комбинации с жидкими чистящими композициями для мытья окон, зеркал, столешниц и других твердых поверхностей. Известные чистящие изделия обычно обеспечивают эффективность очистки в первую очередь за счет абсорбции жидкости, содержащей загрязнитель, следовательно, эффективность очистки известных чистящих изделий ограничена способностью чистящих изделий абсорбировать и удерживать жидкость, содержащую загрязнитель.

Улучшенное удаление загрязнителя с различных поверхностей по-прежнему является важной потребительской необходимостью. Составители композиций пытались улучшить свойства удаления загрязнителя известных чистящих изделий путем включения агентов, связывающих загрязнитель, в жидкие чистящие композиции. Существуют известные жидкие чистящие композиции, такие как жидкие очистители для распыления, которые содержат агент, связывающий загрязнитель, например Mirapol^® полимер (сополимер акриловой кислоты и дичетвертичного аммонийного соединения), доступный от Rhodia, и/или полиакриламидный полимер, такой как Hyperfloc^® полимер, доступный от Hychem Inc., и/или Lupasol^® полимер (полиэтиленимин), доступный от BASF Corporation, которые предназначены для помощи в удалении загрязнителей с различных поверхностей при нанесении на поверхность в жидком виде.

Одной из проблем, с которой сталкиваются составители композиций, является то, что потребители ожидают улучшенной способности адсорбировать загрязнитель от чистящих композиций по сравнению с такими свойствами известных чистящих композиций.

Тем не менее, все еще существует необходимость в чистящей композиции, содержащей агент, связывающий загрязнитель, которая проявляют улучшенную способность адсорбировать загрязнитель по сравнению с известными жидкими чистящими растворами.

Сущность изобретения

В соответствии с одним осуществлением, чистящая композиция характеризуется средним индексом адсорбции загрязнителя приблизительно 38 мг или более, измеренным согласно методу тестирования адсорбции загрязнителя, описанному в данной заявке, и содержит агент, связывающий загрязнитель. Агент, связывающий загрязнитель, содержит полимер. Полимер содержит два или более мономерных звеньев, выбранных из группы, состоящей из неионных мономерных звеньев, анионных мономерных звеньев, катионных мономерных звеньев и цвиттерионных мономерных звеньев. Полимер содержит по меньшей мере одно мономерное звено, выбранное из группы а, и по меньшей мере,одно мономерное звено, выбранное из групп b, с и d.

Одним из решений проблемы, обозначенной выше, является обеспечение чистящих композиций, содержащих агент, связывающий загрязнитель, который улучшает способность чистящей композиции адсорбировать загрязнитель по сравнению с известными чистящими композициями.

В соответствии с другим осуществлением, чистящая композиция содержит агент, связывающий загрязнитель. Агент, связывающий загрязнитель, содержит полимер. Полимер содержит три или более мономерных звеньев, выбранных из группы, состоящей из неионных мономерных звеньев, анионных мономерных звеньев, катионных мономерных звеньев и цвиттерионных мономерных звеньев. Полимер содержит по меньшей мере одно мономерное звено, выбранное из группы а, и по меньшей мере два мономерных звена, выбранных из групп b, с и d. По меньшей мере два мономерные звена присутствуют в полимере в молярном соотношении от приблизительно 3:1 до приблизительно 1:3.

В соответствии с еще одним осуществлением, чистящая композиция содержит агент, связывающий загрязнитель. Агент, связывающий загрязнитель, содержит полимер. Полимер содержит два или более мономерных звеньев, выбранных из группы, состоящей из неионных мономерных звеньев, анионных мономерных звеньев, катионных мономерных звеньев и цвиттерионных мономерных звеньев. Полимер содержит по меньшей мере одно мономерное звено, выбранное из группы а, и по меньшей мере одно мономерное звено, выбранное из групп b, с и d. Полимер имеет среднечисловую молекулярную массу от приблизительно 500000 г/моль до приблизительно 2000000 г/моль.

Хотя описание заканчивается формулой изобретения, конкретно указывающей и отчетливо заявляющей объект, который считается настоящим изобретением, полагают, что настоящее изобретение будет более понятным из нижеследующего описания.

Детальное описание изобретения

I. Определения

Как используют в данной заявке, следующие термины имеют значение, указанное ниже:

«Анионный мономер», как используют в данной заявке, означает мономер, который проявляет суммарный отрицательный заряд при pH 7 и/или идентифицируется как анионный мономер в данной заявке. Анионный мономер, как правило, связан с одним или более катионами, такими как протоны или катионы щелочных металлов или щелочно-земельных металлов, например натрия, или катионными группами, такими как аммоний.

«Анионное мономерное звено», как используют в данной заявке, означает мономерное звено, которое проявляет суммарный отрицательный заряд при pH 7 и/или идентифицируется как анионное мономерное звено в данной заявке. Анионное мономерное звено может происходить из анионного мономера. Анионное мономерное звено, как правило, связано с одним или более катионами, такими как протоны или катионы щелочных металлов или щелочно-земельных металлов, например натрия, или катионными группами, такими как аммоний.

«Изделие», как используют в данной заявке, означает любой твердый материал, такой как полотно, губка, пенная структура, совместно формованный материал или частица. В одном примере, изделие является сухим изделием.

«Основная масса», как используют в данной заявке, представляет собой массу на единицу площади пробы, сообщенную в г/м² и измеренную согласно тестовому методу основной массы, описанному в данной заявке.

«Катионный мономер», как используют в данной заявке, означает мономер, который проявляет суммарный положительный заряд при pH 7 и/или идентифицируется как катионный мономер в данной заявке. Катионный мономер, как правило, связан с одним или более анионами, такими как хлорид-ион, бромид-ион, сульфонатная группа и/или метилсульфатная группа.

«Катионное мономерное звено», как используют в данной заявке, означает мономерное звено, которое проявляет суммарный положительный заряд при pH 7 и/или идентифицируется как катионное мономерное звено в данной заявке. Катионное мономерное звено, как правило, связано одним или более анионами, такими как хлорид-ион, бромид-ион, сульфонатная группа и/или метилсульфатная группа.

«Сухое изделие», как используют в данной заявке, означает, что изделие содержит менее чем приблизительно 30%, и/или менее чем приблизительно 20%, и/или менее чем 10%, и/или менее чем 5%, и/или менее чем 3%, и/или менее чем 2%, и/или менее чем 1%, и/или менее чем 0,5% по массе влаги, как измерено согласно тестовому методу содержания влаги, описанному в данной заявке.

«Волокно» и/или «филамент», как используют в данной заявке, означает удлиненную частицу, имеющую видимую длину, значительно превышающую ее видимую ширину, то есть отношение длины к диаметру составляет по меньшей мере приблизительно 10. В одном примере, «волокно» является удлиненной частицей, которая проявляет длину менее чем 5,08 см (2 дюйма) и «филамент» является удлиненной частицей, которая проявляет длину более, чем или равную 5,08 см (2 дюйма).

«Волокнистая структура», как используют в данной заявке, означает структуру, которая содержит один или более волокнистых филаментов и/или волокон. В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением означает упорядоченное расположение филаментов и/или волокон внутри структуры в целях выполнения функции. Неограничивающие примеры волокнистых структур могут включать бумагу, ткани (в том числе тканые, трикотажные и нетканые) и абсорбирующие вкладки (например, для подгузников или женских гигиенических изделий).

«Пленка» относится к листообразным материалам, в которых длина и ширина материала намного превышают толщину материала.

«Твердая поверхность» относится к любому виду поверхностей, которые обычно можно найти внутри и вокруг домов, таким как ванные комнаты, кухни, подвалы и гаражи, например полы, стены, плитка, окна, столешницы, раковины, душевые кабины, душевые пластиковые шторы, умывальники, унитазы, посуда, оборудование и приспособления и т.п., которые изготовлены из различных материалов, таких как керамика, эмаль, окрашенный и не окрашенный бетон, гипс, кирпич, винил, не восковой винил, линолеум, меламин, Formica^®, стекло, любые пластмассы, металлы, хромированные поверхности и тому подобное. Термин «поверхности», как используют в данной заявке, также включает бытовую технику, включая, но не ограничиваясь приведенным, стиральные машины, автоматические сушилки, холодильники, морозильные камеры, печи, микроволновые печи, посудомоечные машины и так далее.

«Мономерное звено», как используют в данной заявке, представляет собой составляющее звено (иногда называют структурным звеном) полимера.

«Неионный мономер», как используют в данной заявке, означает мономер, который не проявляет суммарный заряд при pH 7 и/или идентифицируется как неионный мономер в данной заявке.

«Неионное мономерное звено», как используют в данной заявке, означает мономерное звено, которое не проявляет суммарный заряд при pH 7 и/или идентифицируется как неионное мономерное звено в данной заявке. Неионное мономерное звено может происходить из неионного мономера.

«Среднечисловая молекулярная масса», как используют в данной заявке, означает среднечисловую молекулярную массу M_n, как определено с использованием гель-проникающей хроматографии в соответствии с протоколом, приведенным в Colloids and Surfaces A. Physico Chemical & Engineering Aspects, Vol. 162, 2000, pg. 107-121.

«Индекс полидисперсности» или «PDI», как используют в данной заявке, означает соотношение средневесовой молекулярной массы к среднечисловой молекулярной массе, M_w/M_n, как определено с использованием гель-проникающей хроматографии.

«Санитарно-гигиеническое изделие», как используют в данной заявке, означает мягкое, с низкой плотностью (т.е. < приблизительно 0,15 г/см³) полотно, полезное как средство для вытирания для очистки выделений из мочевого пузыря и кишечника (туалетная бумага), для отоларингологических выделений (салфетки для лица) и многофункциональных впитывающих и чистящих применений (впитывающие полотенца), и складные санитарно-гигиенические изделия, такие как пеленки и/или салфетки для лица, включая складные санитарно-гигиенические изделия, распределяемые из контейнера, например коробки. Санитарно-гигиеническое изделие может быть спирально намотано на основу или без основы, чтобы сформировать рулон санитарно-гигиенического изделия.

«Загрязнитель» означает органический или неорганический материал, часто в виде частиц по природе, который может включать грязи, глины, пищевые частицы, кожное сало или жирный остаток, сажу и т.д.

«Полотно», как используют в данной заявке, означает волокнистую структуру или пленку.

«Средневесовая молекулярная масса», как используют в данной заявке, означает средневесовую молекулярную массу M_w, как определено с использованием гель-проникающей хроматографии в соответствии с протоколом, найденным в Colloids and Surfaces A. Physico Chemical & Engineering Aspects, Vol. 162, 2000, pр. 107-121.

«Цвиттерионный мономер», как используют в данной заявке, означает мономер, который проявляет как отрицательный заряд, так и положительный заряд на том же мономере при pH 7 и/или идентифицируется как цвиттерионный мономер в данной заявке. Цвиттерионный мономер, как правило, связан с одним или более катионами, такими как протоны или катионы щелочного металла или щелочно-земельного металла, например натрия, или катионными группами, такими как аммоний, и одним или более анионами, такими как хлорид-ион, бромид-ион, сульфонатная группа и/или метилсульфатная группа.

«Цвиттерионные мономерное звено», как используют в данной заявке, означает мономерное звено, которое проявляет как отрицательный заряд, так и положительный заряд на том же мономерном звене при pH 7 и/или идентифицируется как цвиттерионное мономерное звено в данной заявке. Цвиттерионное мономерное звено может происходить из цвиттерионного мономера. Цвиттерионное мономерное звено, как правило, связано с одним или более катионами, такими как протоны или катионы щелочного металла или щелочно-земельного металла, например натрия, или катионными группы, такими как аммоний, и одним или более анионами, такими как хлорид-ион, бромид-ион, сульфонатная группа и/или метилсульфатная группа.

II. Полимеры и агенты, связывающие загрязнители

Агент, связывающий загрязнитель, как описано в данной заявке, обеспечивает улучшенные полезные эффекты при связывании загрязнителей. Такие агенты, связывающие загрязнители, могут быть использованы отдельно или в сочетании с другими компонентами с образованием чистящей композиции (например, жидкого чистящего раствора). В определенных осуществлениях, такие агенты, связывающие загрязнители, могут содержать полимеры. Такие полимеры могут содержать несколько мономерных звеньев, поэтому они могут называться сополимером, скорее чем гомополимером, который состоит из одного типа мономерных звеньев. Полимеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть терполимером (3 различных мономерных звена). Полимеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть случайным сополимером. В одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может быть водорастворимым и/или диспергируемым в воде, что означает, что полимер в пределах, по меньшей мере, определенного диапазона pH и концентраций, не образует двухфазную композицию в воде при 23±2,2°C и относительной влажности 50±10%.

В одном примере, полимеры в соответствии с настоящим изобретением проявляют среднечисловую молекулярную массу менее чем 2000000 г/моль, и/или менее чем 1750000 г/моль, и/или менее чем 1700000 г/моль, и/или менее чем 1500000 г/моль, и/или более чем 500000 г/моль, и/или более чем 900000 г/моль. В другом примере, полимеры проявляют среднечисловую молекулярную массу от приблизительно 500000 до 2000000 г/моль, и/или от приблизительно 900000 до 1700000 г/моль, и/или от приблизительно 1000000 до 1500000 г/моль.

В другом примере, полимеры в соответствии с настоящим изобретением характеризуются индексом адсорбции загрязнителя по меньшей мере 38 мг, и/или по меньшей мере 40 мг, и/или по меньшей мере 42 мг, и/или по меньшей мере 45 мг, и/или по меньшей мере 47 мг, и/или по меньшей мере 50 мг, и/или по меньшей мере 53 мг, и/или по меньшей мере 55 мг, и/или по меньшей мере 57 мг, и/или по меньшей мере 60 мг, и/или по меньшей мере 62 мг, измеренным согласно методу тестирования адсорбции загрязнителя, описанному в данной заявке.

В еще одном примере, полимеры в соответствии с настоящим изобретением проявляют плотность заряда (при pH 4,5) от приблизительно -0,1 мэкв/г, и/или от приблизительно -0,05 мэкв/г, и/или от приблизительно -0,02 мэкв/г, и/или от приблизительно 0 мэкв/г. и/или до приблизительно +0,1 мэкв/г, и/или до приблизительно +0,09 мэкв/г, и/или до приблизительно +0,08 мэкв/г, и/или до приблизительно +0,06 мэкв/г, и/или до приблизительно +0,05 мэкв/г, и/или до приблизительно +0,02 мэкв/г, как измерено согласно тестовому методу плотности заряда, описанному в данной заявке. В еще одном примере, полимеры в соответствии с настоящим изобретением проявляет плотность заряда от приблизительно -0,1 мэкв/г до приблизительно +0,1 мэкв/г, и/или от -0,05 мэкв/г до приблизительно +0,1 мэкв/г, и/или от приблизительно 0 до менее чем +0,1 мэкв/г, и/или до менее чем +0,09 мэкв/г, и/или до менее чем +0,08 мэкв/г, и/или до менее чем +0,06 мэкв/г, и/или до менее чем +0,05 мэкв/г, как измерено согласно тестовому методу плотности заряда, описанному в данной заявке. В одном примере, полимеры в соответствии с настоящим изобретением проявляют избыточный заряд (плотность заряда) от приблизительно 0 до приблизительно 0,1 мэкв/г. В другом примере, полимеры в соответствии с настоящим изобретением проявляют избыточный заряд (плотность заряда) приблизительно 0,05 мэкв/г или менее.

В другом примере, полимеры проявляют индекс полидисперсности менее чем 2,5, и/или менее чем 2,0, и/или менее чем 1,7, и/или менее чем 1,5, и/или менее чем 1,3.

В одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением содержит два или более мономерных звеньев, выбранных из группы, состоящей из: а) неионных мономерных звеньев; b) анионных мономерных звеньев; с) катионных мономерных звеньев; d) цвиттерионных мономерньгх звеньев; и их смесей.

Полимеры в соответствии с настоящим изобретением могут характеризоваться индексом адсорбции загрязнителя по меньшей мере 38 мг, как измерено согласно методу тестирования адсорбции загрязнителя, описанному в данной заявке.

a) Неионные мономерные звенья

Неионные мономерные звенья могут быть выбраны из группы, состоящей из: неионных гидрофильных мономерных звеньев, неионных гидрофобных мономерных звеньев и их смесей.

Неограничивающие примеры неионных гидрофильных мономерных звеньев, приемлемых для настоящего изобретения, включают неионные гидрофильные мономерные звенья, происходящие из неионных гидрофильных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: гидроксиалкильных сложных эфиров α,β-этилен-ненасыщенных кислот, таких как гидроксиэтил или гидроксипропилакрилаты и метакрилаты, глицерилмонометакрилат, α,β-этилен-ненасыщенных амидов, таких как акриламид, N,N-диметилметакриламид, N-метилолакриламид, α,β-этилен-ненасыщенных мономеров, несущих водорастворимый полиоксиалкиленовый сегмент поли(этиленоксидного) типа, таких как поли(этиленоксидные) α-метакрилаты (Bisomer S20W, S10W и т.д., от Laporte) или α,ω-диметакрилаты, Sipomer ВЕМ от Rhodia (ω-бегенил полиоксиэтилен метакрилат), Sipomer SEM-25 от Rhodia (ω-тристирилфенил полиоксиэтилен метакрилат), α,β-этилен-ненасыщенных мономеров, которые являются предшественниками гидрофильных звеньев или сегментов, таких как винилацетат, которые после полимеризации могут быть гидролизованы для получения звеньев винилового спирта или сегментов поливинилового спирта, винилпирролидонов, α,β-этилен-ненасыщенных мономеров уреидо типа и, в частности, 2-имидазолидинон-этил метакриламид (Sipomer WAM II от Rhodia), и их смесей. В одном примере, неионное гидрофильное мономерное звено получают из акриламида.

Неограничивающие примеры неионных гидрофобных мономерных звеньев, приемлемых для настоящего изобретения, включают неионные гидрофобные мономерные звенья, происходящие из неионных гидрофобных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: винилароматических мономеров, таких как стирол, альфа-метилстирол, винилтолуол, винилгалогенидов или винилиденгалогенидов, таких как винилхлорид, винилиденхлорид, сложных C₁-C₁₂ алкилэфиров α,β-моноэтилен-ненасыщенных кислот, таких как метил, этил или бутилакрилаты и метакрилаты, 2-этилгексилакрилат, сложных виниловых эфиров или сложных аллильных эфиров насыщенных карбоновых кислот, таких как винил или аллилацетаты, пропионаты, верзататы, стеараты, α,β-моноэтилен-ненасыщенных нитрилов, содержащих от 3 до 12 атомов углерода, таких как акрилонитрил, метакрилонитрил, α-олефинов, таких как этилен, сопряженных диенов, таких как бутадиен, изопрен, хлоропрен и их смесей.

b) Анионные мономерные звенья

Неограничивающие примеры анионных мономерных звеньев, приемлемых для настоящего изобретения, включают анионные мономерные звенья, происходящие из анионных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: мономеров, имеющих по меньшей мере одну карбоксильную функциональную группу, например α,β-этилен-ненасыщенных карбоновых кислот или соответствующих ангидридов, таких как акриловая, метакриловая или малеиновая кислоты или ангидриды, фумаровая кислота, итаконовая кислота, N-метакроилаланин, N-акрилоилглицин и их водорастворимые соли, мономеров, которые являются предшественниками карбоксилатных функциональных групп, такие как трет-бутилакрилат, которые после полимеризации приводят к карбоксильным функциональным группам гидролиза, мономеров, имеющих по меньшей мере одну сульфатную или сульфонатную функциональную группу, таких как 2-сульфоокиэтилметакрилат, винилбензолсульфоновая кислота, аллилсульфоновая кислота, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота (AMPS), сульфоэтилакрилат или метакрилат, сульфопропилакрилат или метакрилат, и их водорастворимые соли, мономеров, имеющих по меньшей мере одну фосфонатную или фосфатную функциональную группу, таких как винилфосфоновая кислота и т.д., сложных эфиров этиленненасыщенных фосфатов, таких как фосфаты, происходящие из гидроксиэтилметакрилата (Empicryl 6835 от Rhodia) и фосфаты, происходящие из полиоксиалкиленовых метакрилатов и их водорастворимые соли, и 2-карбоксиэтилакрилат (СЕА) и их смесей. В одном примере, анионное мономерное звено получают из анионного мономера, выбранного из группы, состоящей из: акриловой кислоты, AMPS, СЕА и их смесей. В другом примере, анионное мономерное звено получают из акриловой кислоты.

c) Катионные мономерные звенья

Неограничивающие примеры катионных мономерных звеньев, приемлемых для настоящего изобретения, включают катионные мономерные звенья, происходящие из катионных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: N,N-(диалкиламино-ω-алкил)амидов α,β-моноэтилен-ненасыщенных карбоновых кислот, таких как N,N-диметиламинометилакриламид или -метакриламид, 2-(N,N-диметиламино) этилакриламид или -метакриламид, 3-(N,N-диметиламино)пропилакриламид или -метакриламид, и 4-(N,N-диметиламино)бутилакриламид или -метакриламид, α,β-моноэтилен-ненасыщенных сложных эфиров аминокислот, таких как 2-(диметиламино)этилакрилат (DMAA), 2-(диметиламино)этилметакрилат (DMAM), 3-(диметиламино)пропилметакрилат, 2-(трет-бутиламино)этилметакрилат, 2-(дипентиламино)этилметакрилат и 2(диэтиламино)этилметакрилат, винилпиридинов, виниламина, винилимидазолинов, мономеров, которые являются предшественниками аминных функциональных групп, таких как Ν-винилформамид, Ν-винилацетамид, которые приводят к основным аминным функциональным группам с помощью простого кислотного или основного гидролиза, акрилоил- или акрилоилоксиаммонийных мономеров, таких как триметиламмоний пропилметакрилат хлорид, триметиламмоний этилакриламид или -метакриламид хлорид или бромид, триметиламмоний бутилакриламид или -метакриламид метилсульфат, триметиламмоний пропилметакриламид метилсульфат, (3-метакриламидопропил) триметиламмоний хлорид (МАРТАС), (3-метакриламидопропил) триметиламмоний метилсульфат (MAPTA-MES), (3-акриламидопропил) триметиламмоний хлорид (АРТАС), метакрилоилоксиэтил-триметиламмоний хлорид или метилсульфат, и акрилоилоксиэтилтриметиламмоний хлорид; 1-этил-2-винилпиридиний или 1-этил-4-винилпиридиний бромид, хлорид или метилсульфат; Ν,Ν-диалкилдиаллиламин мономеров, таких как Ν,Ν-диметилдиаллиламмоний хлорид (DADMAC); поличетвертичных мономеров, таких как диметиламинопропилметакриламид хлорид и N-(3-хлоро-2-гидроксипропил) триметиламмоний (DIQUAT или DQ) и 2-гидрокси-N¹-(3-(2((3-метакриламидопропил)диметиламино)-ацетамидо)пропил)-N¹,N²,N³,N³,N³-пентаметилпропан-1,3-диаминий хлорид (TRIQUAT или TQ) и их смесей. В одном примере, катионное мономерное звено содержит четвертичное аммонийное мономерное звено, например, моночетвертичное аммонийное мономерное звено, дичетвертичное аммонийное мономерное звено и тричетвертичное мономерное звено. В одном примере, катионное мономерное звено получают из МАРТАС. В другом примере, катионное мономерное звено получают из DADMAC. В еще одном примере, катионное мономерное звено получают из TQ.

В одном примере, катионные мономерные звенья получают из катионных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: диметиламиноэтил(мет)акрилата, диметиламинопропил(мет)акрилата, ди-трет-бутиламиноэтил(мет)акрилата, диметиламинометил(мет)акриламида, диметиламинопропил(мет)акриламида, этиленимина, виниламина, 2-винилпиридина, 4-винилпиридина и винилимидазола и их смесей.

В другом примере, катионные мономерные звенья получают из катионных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: триметиламмоний этил(мет)акрилатбромида, хлорида или метилсульфата, триметиламмоний этил(мет)акрилатбромида, хлорида или метилсульфата, триметиламмоний этил(мет)акрилатбромида, хлорида или метилсульфата, диметиламиноэтил(мет)акрилатбензилхлорида, 4-бензоилбензилдиметиламмонийметил(мет)акрилатбромида, хлорида или метилсульфата, триметиламмоний этил(мет)акриламидобромида, хлорида или метилсульфата, триметиламмоний пропил(мет)акриламидобромида, хлорида или метилсульфата, винилбензилтриметиламмоний бромида, хлорида или метилсульфата, диаллилдиметиламмоний хлорида, 1-этил-2-винилпиридиний бромида, хлорида или метилсульфата, 4-винилпиридиний бромида, хлорида или метилсульфата и их смесей.

d) Цвиттерионные мономерные звенья

Неограничивающие примеры цвиттерионных мономерных звеньев, приемлемых для настоящего изобретения, включают цвиттерионные мономерные звенья, происходящие из цвиттерионных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: сульфобетаиновых мономеров, таких как сульфопропил диметиламмоний этилметакрилата (SPE от Raschig), сульфопропилдиметиламмонийпропилметакриламида (SPP от Raschig) и сульфопропил-2-винилпиридиния (SPV от Raschig), 3-((3-метакриламидопропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфоната (SZ), фосфобетаиновых мономеров, таких как фосфатоэтил триметиламмоний этилметакрилат, карбоксибетаиновых мономеров, N-(карбоксиметил)-3-метакриламидо-N,N-диметилпропан-1-аминий хлорида (CZ). В одном примере, цвиттерионное мономерное звено получают из CZ, SZ и их смесей.

В одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать по меньшей мере одно мономерное звено, выбранное из группы а (неионные мономерные звенья) и b (анионные мономерные звенья) и, по меньшей мере, одно мономерное звено, выбранное из группы с (катионные мономерные звенья) и d (цвиттерионные мономерные звенья).

В одном примере, полимер содержит по меньшей мере 69,9 мас.%, и/или по меньшей мере 70 мас.%, и/или по меньшей мере 75 мас.%, и/или по меньшей мере 80 мас.%, и/или по меньшей мере 85 мас.%, и/или по меньшей мере 90 мас.%, и/или по меньшей мере 95 мас.%, и/или по меньшей мере 98 мас.%, и/или по меньшей мере 99 мас.%, и/или по меньшей мере 99,5 мас.% мономерного звена из группы а. Баланс полимера (не более чем 30,1 мас.%, и/или не более чем 30 мас.%, и/или не более чем 25 мас.%, и/или не более чем 20 мас.%, и/или не более чем 15 мас.%, и/или не более чем 10 мас.%, и/или не более чем 5 мас.%, и/или не более чем 2 мас.%, и/или не более чем 1мас.%, и/или не более чем 0,5 мас.% всего) содержит одно или более мономерных звеньев, выбранных из групп b, с и d. В одном примере, полимер содержит от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы а, от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 10 мас.% мономерного звена из группы b, и от приблизительно 0,3 мас.% до приблизительно 29 мас.% мономерного звена из группы с. В еще одном примере, полимер содержит от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы а, от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 30 мас.% суммарно мономерных звеньев из групп b и с.

В одном примере, полимер содержит по меньшей мере 0,1 мас.%, и/или по меньшей мере 1%, и/или по меньшей мере 5 мас.%, и/или по меньшей мере 7 мас.%, и/или по меньшей мере 10 мас.%, и/или до приблизительно 25 мас.%, и/или до приблизительно 20 мас.%, и/или до приблизительно 15 мас.% мономерного звена из группы b .

В одном примере, полимер содержит по меньшей мере 0,1 мас.%, и/или по меньшей мере 0,3 мас.%, и/или по меньшей мере 0,5 мас.%, и/или по меньшей мере 1%, и/или по меньшей мере 5 мас.%, и/или по меньшей мере 7 мас.%, и/или по меньшей мере 10 мас.%, и/или до приблизительно 75 мас.%, и/или до приблизительно 70 мас.%,и/или до приблизительно 65 мас.%, и/или до приблизительно 55 мас.%, и/или до приблизительно 40 мас.%, и/или до приблизительно 30 мас.%, и/или до приблизительно 25 мас.%, и/или до приблизительно 20 мас.%, и/или до приблизительно 15 мас.% мономерного звена из группы с.

В одном примере, полимер содержит по меньшей мере 0,1 мас.%, и/или по меньшей мере 0,3 мас.%, и/или по меньшей мере 1%, и/или по меньшей мере 5 мас.%, и/или по меньшей мере 7 мас.%, и/или по меньшей мере 10 мас.%, и/или до приблизительно 75 мас.%, и/или до приблизительно 70 мас.%, и/или до приблизительно 65 мас.%, и/или до приблизительно 55 мас.%, и/или до приблизительно 40 мас.%, и/или до приблизительно 30 мас.%, и/или до приблизительно 25 мас.%, и/или до приблизительно 20 мас.%, и/или до приблизительно 15 мас.% мономерного звена из группы d.

В другом примере, полимер содержит не более чем 30,1 мас.% мономерного звена, выбранного из группы, состоящей из: группы b, группы с, группы d и их смесей.

В одном примере, полимер может содержать мономерное звено из группы а и мономерное звено из группы b.

В одном примере, полимер может содержать мономерное звено из группы а и мономерное звено из группы с.

В другом примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать мономерное звено из группы а и мономерное звено из группы d.

В еще одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать мономерное звено из группы b и мономерное звено из группы с.

В еще одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать мономерное звено из группы b и мономерное звено из группы d.

В еще одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать мономерное звено из группы с и мономерное звено из группы d.

В еще одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать мономерное звено из группы а, мономерное звено из группы b и мономерное звено из группы с.

В еще одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать мономерное звено из группы а, мономерное звено из группы b и мономерное звено из группы d.

В еще одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать мономерное звено из группы а, мономерное звено из группы с и мономерное звено из группы d.

В другом примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать мономерное звено из группы b, мономерное звено из группы с и мономерное звено из группы d.

В еще одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением может содержать мономерное звено из группы а, мономерное звено из группы b, мономерное звено из группы с и мономерное звено из группы d.

В одном примере, если присутствует в полимере, мономерное звено из группы b и мономерное звено из группы с присутствуют в полимере в молярном соотношении от приблизительно 3:1 до 1:3, и/или от приблизительно 2:1 до 1:2, и/или от приблизительно 1,3:1 до 1:1,3, и/или приблизительно 1:1, или менее или приблизительно 1:1, или более.

В другом примере, если присутствует в полимере, мономерное звено из группы b и мономерное звено из группы d присутствуют в полимере в молярном соотношении от приблизительно 3:1 до 1:3, и/или от приблизительно 2:1 до 1:2, и/или от приблизительно 1,3:1 до 1:1,3, и/или приблизительно 1:1, или менее или приблизительно 1:1, или более.

В другом примере, если присутствует в полимере, мономерное звено из группы с и мономерное звено из группы d присутствуют в полимере в молярном соотношении от приблизительно 3:1 до 1:3, и/или от приблизительно 2:1 до 1:2, и/или от приблизительно 1,3:1 до 1:1,3, и/или приблизительно 1:1, или менее или приблизительно 1:1,или более.

В еще одном примере, полимер содержит мономерное звено из группы а и мономерное звено из группы с. Например, полимер может содержать акриламидное мономерное звено и четвертичное аммонийное мономерное звено. Четвертичное мономерное звено может быть выбрано из группы, состоящей из: моночетвертичных аммонийных мономерных звеньев, дичетвертичных аммонийных мономерных звеньев и тричетвертичных аммонийных мономерных звеньев. В одном примере, полимер может содержать по меньшей мере 69,9 мас.% мономерного звена из группы а и не более чем 30,1 мас.% мономерного звена из группы с.

В еще одном примере, полимер содержит мономерное звено из группы а и мономерное звено из группы b. Например, полимер может содержать акриламидное мономерное звено и мономерное звено акриловой кислоты. В одном примере, полимер может содержать по меньшей мере 69,9 мас.% мономерного звена из группы а и не более чем 30,1 мас.% мономерного звена из группы b.

В еще одном примере, полимер содержит мономерное звено из группы b и мономерное звено из группы с. Например, полимер может содержать анионное мономерное звено, происходящее из анионного мономера, выбранного из группы, состоящей из: акриловой кислоты, метакриловой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, карбоксиэтилакрилата и их смесей, и четвертичное аммонийное мономерное звено. Четвертичное аммонийное мономерное звено может происходить из четвертичного мономера, выбранного из группы, состоящей из: моночетвертичных аммонийных мономерных звеньев, дичетвертичных аммонийных мономерных звеньев, тричетвертичных аммонийных мономерных звеньев и их смесей. В одном примере, полимер содержит анионное мономерное звено, происходящее из акриловой кислоты, и четвертичное аммонийное мономерное звено, происходящее из МАРТАС. В одном примере, полимер может содержать не более чем 25 мас.% мономерного звена из группы b и не более чем 75 мас.% мономерного звена из группы с.

В еще одном примере, полимер содержит мономерное звено из группы а, и мономерное звено из группы b, и мономерное звено из группы с. Например, полимер может содержать акриламидное мономерное звено, и анионное мономерное звено, происходящее из анионного мономера, выбранного из группы, состоящей из: акриловой кислоты, метакриловой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, карбоксиэтилакрилата и их смесей, и четвертичное аммонийное мономерное звено. Четвертичное аммонийное мономерное звено может происходить из четвертичного мономера, выбранного из группы, состоящей из: моночетвертичных аммонийных мономерных звеньев, дичетвертичных аммонийных мономерных звеньев, тричетвертичных аммонийных мономерных звеньев и их смесей. В одном примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, анионное мономерное звено, происходящее из акриловой кислоты, и катионное мономерное звено, происходящее из МАРТАС. В другом примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, анионное мономерное звено, происходящее из акриловой кислоты, и катионное мономерное звено, происходящее из DADMAC. В еще одном примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, анионное мономерное звено, происходящее из акриловой кислоты, и катионное мономерное звено, происходящее из TQ. В другом примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, анионное мономерное звено, происходящее из СЕА, и катионное мономерное звено, происходящее из МАРТАС. В еще одном примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, анионное мономерное звено, происходящее из AMPS, и катионное мономерное звено, происходящее из МАРТАС. В одном примере, полимер может содержать по меньшей мере 69,9 мас.% мономерного звена из группы а и не более чем 30,1 мас.% суммарно мономерных звеньев из групп b и с. В другом примере, полимер может содержать от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы а, от 0,1 мас.% до приблизительно 30 мас.% мономерного звена из группы b, и от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 30 мас.% мономерного звена из группы с. В еще одном примере, полимер может содержать от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы а и от приблизительно 0,5 мас.% до 30 мас.% суммарно мономерных звеньев из групп b и с.

В еще одном примере, полимер содержит мономерное звено из группы а и мономерное звено из группы с и мономерное звено из группы d. Например, полимер может содержать акриламидное мономерное звено, четвертичное аммонийное мономерное звено и цвиттерионное мономерное звено, выбранное из группы, состоящей из: CZ, SZ и их смесей. Четвертичное аммонийное мономерное звено может происходить из четвертичного мономера, выбранного из группы, состоящей из: моночетвертичных аммонийных мономерных звеньев, дичетвертичных аммонийных мономерных звеньев, тричетвертичных аммонийных мономерных звеньев и их смесей. В одном примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, катионное мономерное звено, происходящее из МАРТАС, и цвиттерионное мономерное звено, происходящее из CZ. В другом примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, катионное мономерное звено, происходящее из МАРТАС, и цвиттерионное мономерное звено, происходящее из SZ. В одном примере, полимер может содержать по меньшей мере 69,9 мас.% мономерного звена из группы а и не более чем 30,1 мас.% суммарно мономерных звеньев из групп с и d. В другом примере, полимер может содержать от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы а, от 0,1 мас.% до приблизительно 30 мас.% мономерного звена из группы с, и от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 30 мас.% мономерного звена из группы d. В еще одном примере, полимер может содержать от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы а и от приблизительно 0,5 мас.% до 30 мас.% суммарно мономерных звеньев из групп end.

В еще одном примере, полимер содержит мономерное звено из группы а и мономерное звено из группы b и мономерное звено из группы d. Например, полимер может содержать акриламидное мономерное звено, и анионное мономерное звено, происходящее из анионного мономера, выбранного из группы, состоящей из: акриловой кислоты, метакриловой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, карбоксиэтил акрилата и их смесей, и цвиттерионное мономерное звено, выбранное из группы, состоящей из: CZ, SZ и их смесей. В одном примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, анионное мономерное звено, происходящее из акриловой кислоты, и цвиттерионное мономерное звено, происходящее из CZ. В другом примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, анионное мономерное звено, происходящее из акриловой кислоты, и цвиттерионное мономерное звено, происходящее из SZ. В одном примере, полимер может содержать по меньшей мере 69,9 мас.% мономерного звена из группы а и не более чем 30,1 мас.% суммарно мономерных звеньев из групп b и d. В другом примере, полимер может содержать от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы а, от 0,1 мас.%» до приблизительно 30 мас.% мономерного звена из группы b, и от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 30 мас.% мономерного звена из группы d. В еще одном примере, полимер может содержать от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы а и от приблизительно 0,5 мас.% до 30 мас.% суммарно мономерных звеньев из групп b и d.

В еще одном примере, полимер содержит мономерное звено из группы а и мономерное звено из группы d. Например, полимер может содержать акриламидное мономерное звено, и цвиттерионное мономерное звено, выбранное из группы, состоящей из: CZ, SZ и их смесей. В одном примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, и цвиттерионное мономерное звено, происходящее из CZ. В другом примере, полимер содержит неионное мономерное звено, происходящее из акриламида, и цвиттерионное мономерное звено, происходящее из SZ. В одном примере, полимер может содержать по меньшей мере 69,9 мас.% мономерного звена из группы а и не более чем 30,1 мас.% мономерного звена из группы d. В другом примере, полимер может содержать от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы а, от 0,5 мас.% до приблизительно 30 мас.% мономерного звена из группы d.

В одном примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением содержит неионное гидрофильное мономерное звено. Неограничивающие примеры приемлемых гидрофильных мономерных звеньев получают из неионных гидрофильных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: гидроксиалкильных сложных эфиров α,β-этилен-ненасыщенных кислот, α,β-этилен-ненасыщенных амидов, α,β-этилен-ненасыщенных моноалкил амидов, α,β-этилен-ненасыщенных диалкил амидов, α,β-этилен-ненасыщенных мономеров, несущих водорастворимый полиоксиалкиленовый сегмент поли(этиленоксидного) типа, α,β-этилен-ненасыщенных мономеров, которые являются предшественниками гидрофильных звеньев или сегментов, винилпирролидонов, α,β-этилен-ненасыщенных мономеров уреидо типа, и их смесей. В одном примере, неионное гидрофильное мономерное звено получают из акриламида.

В другом примере, полимер в соответствии с настоящим изобретением содержит неионное гидрофобное мономерное звено. Неограничивающие примеры приемлемых неионных гидрофобных мономерных звеньев получают из неионных гидрофобных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: винилароматических мономеров, винилгалогенидов, винилиденгалогенидов, сложных C₁-C₁₂ алкилэфиров α,β-моноэтилен-ненасыщенных кислот, сложных виниловых эфиров насыщенных карбоновых кислот, сложных аллильных эфиров насыщенных карбоновых кислот, α,β-моноэтилен-ненасыщенных нитрилов, содержащих от 3 до 12 атомов углерода, α-олефинов, конъюгированных диенов и их смесей.

В одном примере, полимер содержит анионное мономерное звено. Неограничивающие примеры приемлемых анионных мономерных звеньев получают из анионных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: мономеров, имеющих по меньшей мере одну карбоксильную функциональную группу, например α,β-этилен-ненасыщенные карбоновые кислоты или соответствующие ангидриды, мономеров, которые являются предшественниками карбоксилатных функциональных групп, мономеров, имеющих по меньшей мере одну сульфатную или сульфонатную функциональную группу, мономеров, имеющих по меньшей мере одну фосфонатную или фосфатную функциональную группу, сложных эфиров этилен-ненасыщенных фосфатов и их смесей. В одном примере, анионное мономерное звено получают из анионного мономера, выбранного из группы, состоящей из: акриловой кислоты, метакриловой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропан сульфоновой кислоты, карбоксиэтил акрилата и их смесей.

В одном примере, полимер содержит катионное мономерное звено. Неограничивающие примеры приемлемых катионных мономерных звеньев получают из катионных мономеров, выбранных из группы, состоящей из: акрилоил- или акрилоилоксиаммонийных мономеров, 1-этил-2-винилпиридиний или 1-этил-4-винилпиридиний бромида, хлорида или метилсульфата, Ν,Ν-диалкилдиаллиламинных мономеров, поличетвертичных мономеров, N,N-(диалкиламино-ω-алкил)амидов α,β-моноэтилен-ненасыщенных карбоновых кислот, α,β-моноэтиленненасыщенных сложных эфиров амино кислот, винилпиридинов, виниламина, винилимидазолинов, мономеров, которые являются предшественниками аминных функциональных групп, которые приводят к основным аминным функциональным группам с помощью простого кислотного или основного гидролиза, и их смесей. В одном примере, катионное мономерное звено получают из МАРТАС. В другом примере, катионное мономерное звено получают из DADMAC. В еще одном примере, катионное мономерное звено получают из 2-гидрокси-N¹-(3-(2((3-метакриламидопропил)диметиламино)-ацетамидо)пропил)-N¹,Ν¹,Ν³,Ν³,Ν³-пентаметилпропан-1,3-диаминий хлорида.

В одном примере, полимеры в соответствии с настоящим изобретением являются водорастворимыми.

Способ получения полимеров

Полимеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены любым приемлемым способом, известным из уровня техники. Например, полимер может быть получен радикальной полимеризацией.

Полимеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены широким разнообразием методов, включая объемную, в растворе, эмульсионную или суспензионную полимеризацию. Способы и методы полимеризации описаны, в общем в Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Interscience Publishers (New York), Vol. 7, pp. 361-431 (1967), и Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd edition, Vol 18, pp. 740-744, John Wiley & Sons (New York), 1982, оба включены в данную заявку путем ссылки. См. также Sorenson W.P. and Campbell Т.W. Preparative Methods of Polymer Chemistry. 2nd edition, Interscience Publishers (New York), 1968, pp. 248-251, включенную путем ссылки в данную заявку, для общих методов реакций, приемлемых для настоящего изобретения. В одном примере, полимеры получают свободнорадикальной сополимеризацией, используя водорастворимые инициаторы. Приемлемые свободнорадикальные инициаторы включают, но не ограничиваясь приведенным, термические инициаторы, окислительно-восстановительные пары и фотохимические инициаторы. Оксилительно-восстановительные и фотохимические инициаторы могут быть использованы для способов полимеризации, которые начинаются при температурах ниже приблизительно 30°C (86°F). Такие инициаторы описаны, в общем, в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd edition, John Wiley & Sons (New York), Vol. 13, pp. 355-373 (1981), включенном путем ссылки в данную заявку. Типичные водорастворимые инициаторы, которые могут обеспечить радикалы при 30°C или ниже, включают окислительно-восстановительные пары, такие как персульфат калия/нитрат серебра и аскорбиновая кислота/перекись водорода. В одном примере, способ использует термические инициаторы в способе полимеризации, который проводят при выше 40°C (104°F). Могут быть использованы водорастворимые инициаторы, которые могут обеспечить радикалы при 40°C (104°F) или выше. Они включают, но не ограничиваясь приведенным, перекись водорода, персульфат аммония и 2,2′-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлорид. В одном примере, водорастворимые исходные мономеры полимеризуются в водном спиртовом растворителе при 60°C (140°F) с использованием 2,2′-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлорида в качестве инициатора. Растворитель должен типично содержать по меньшей мере приблизительно 10% по объему, спирта для предотвращения гелеобразования среды реакции полимеризации. Приемлемые спирты для использования в такой реакции включают низкомолекулярные спирты, такие как, но не ограничиваясь приведенным, метанол, этанол, изопропанол и бутанол.

Другой метод представляет собой полимеризацию в растворе, как описано в патенте США №3317370, Kekish, выданном 2 мая 1967 г. и патенте США №3410828, Kekish, выданном 12 ноября 1968 г., оба из которых включены в данную заявку путем ссылки. В соответствии с таким способом, акролеин, или другой альдегидный мономер, сополимеризуется с ненуклеофильным, водорастворимым, азот-гетероциклическим полимеризуемым мономером и окислительно-восстановительной инициаторной системой. Сополимер затем получают катионнным путем взаимодействия сополимера с водорастворимым амином или аминным четвертичным производным. Амины, в том числе аминные четвертичные производные, которые являются полезными, включают, но не ограничиваясь приведенным, первичные, вторичные и третичные амины, такие как этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, тетраэтиленпентамин, или частично или полностью кватернизованные производные любых из вышеуказанных, гидразиды и их четвертичные производные, такие как бетаин гидразид хлорид, Ν,Ν-диметилглицин гидразид, несимметричные диметил гидразиды, полимеры, например, образованные путем взаимодействия мочевины и полиалкиленполиаминов, гуанидины, бигуаниды, гуанилмочевины, моно- и полигидрокси полиамины и их четвертичные производные и т.д. С помощью этого метода эмульсионной сополимеризации будет необходимо контролировать молекулярную массу в пределах диапазонов, представленных в данной заявке.

В одном примере, способ получения полимера в соответствии с настоящим изобретением включает стадии, на которых:

i) Обеспечивают два или более мономерных звеньев, выбранных из группы, состоящей из:

a) неионных мономерных звеньев;

b) анионных мономерных звеньев;

c) катионных мономерных звеньев;

d) цвиттерионных мономерных звеньев; и

e) их смесей; и

ii) Полимеризуют два или более мономерных звеньев таким образом, что получают полимер, который характеризуется индексом адсорбции загрязнителя по меньшей мере 38 мг, как измерено согласно методу тестирования адсорбции загрязнителя, описанному в данной заявке. В одном примере, стадия, на которой полимеризуют, включает стадию, на которой смешивают два или более мономерных звеньев или мономеров, из которых они получены, с водой, с образованием мономерного раствора. Мономерный раствор может быть деоксигенирован. Дополнительно, мономерный раствор может быть подвергнут (нагрет) до температуры по меньшей мере 25°C, например 60°C. Температуры, используемые для получения полимера, могут быть любой приемлемой температурой до тех пор, пока получают полимер в соответствии с настоящим изобретением. Полимер может быть подвергнут воздействию такой температуры в течение времени, достаточного для полимеризации мономерных звеньев в полимер, например по меньшей мере 10 мин, и/или по меньшей мере 18 ч в зависимости от условий реакции. Инициатор, такой как свободнорадикальный инициатор, может быть добавлен в мономерный раствор для полимеризации мономерных звеньев (мономеров) в мономерном растворе с получением полимера в соответствии с настоящим изобретением. Уровни свободнорадикального инициатора(ов), используемого для получения полимера, могут быть любым приемлемым уровнем до тех пор, пока получают полимер в соответствии с настоящим изобретением. Уровни различных мономерных звеньев (мономеров), используемых для получения полимера, могут быть любым приемлемым уровнем до тех пор, пока получают полимер в соответствии с настоящим изобретением.

Неорганичивающие примеры синтеза

Получение пробы

Получение раствора инициатора

10 мл воды добавляют в колбу с 1 г 2,2′-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорида (доступен от Wako Chemicals), в данной заявке называется V-50. Этот раствор продувают газообразным аргоном для удаления кислорода.

Получение мономера

Синтез 2-гидрокси-N¹-(3-(2-((3-метакриламидопропил)диметиламмонио)-ацетамидо)пропил)-N¹,N¹,Н³,N³,Н³-пентаметилпропан-1,3-диаминий хлорида (в данной заявке называется ТQ).

В круглодонную колбу с рубашкой, оснащенную механической мешалкой, подводом газа, холодильником и термометром, добавляют 340,6 г диметиламинопропилметакриламида (DMAPMA, доступен от Sigma-Aldrich), 238,8 г метилхлороацетата (доступен от Sigma-Aldrich), 0,5 г 4-метоксифенола (доступен от Sigma-Aldrich) и 423 г метанола (доступен от Sigma-Aldrich). Круглодонную колбу нагревают при 70°C в течение 5 ч. Реакцию охлаждают до комнатной температуры и затем 0,5 г 4-метоксифенола (доступен от Sigma-Aldrich) и 225 г диметиламинопропиламина (доступен от Sigma-Aldrich) добавляют равномерно в течение 2 часового периода. Через 2 ч реакционную смесь нагревают до 65°C в течение 2 ч, после чего метанол отгоняют при 50°C в вакууме. К этому добавляют 690 г (3-хлоро-2-гидроксипропил)триметиламмоний хлорида (доступен как 60% водный раствор от Sigma-Aldrich). Температуру поддерживают при 65-70°C в течение 2 ч. В течение этих 2 ч метанол отгоняют и воду добавляют с получением 55% водного раствора по массе. Реакцию продолжают в воде при 65-70°C еще один час с получением TQ мономера.

Синтез 3-((3-метакриламидопропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфоната (в данной заявке называется SZ)

В круглодонную колбу добавляют 26,4 г безводного ацетонитрила (доступен от Sigma-Aldrich) и 15,5 г пропан султона (доступен от Sigma-Aldrich), и перемешивают в течение 30 мин. Через 30 мин добавляют раствор 25,6 г DMAPMA в 56,5 г ацетонитрила. Смесь перемешивают и нагревают до 35°C. Быстро образуется белый осадок. После того, как белый осадок принял объем колбы, жидкость декантируют. Твердое вещество однократно промывают ацетонитрилом и снова жидкость удаляют декантированием. Твердые вещества затем промывают в 2-х объемах диэтилового эфира. Затем их фильтруют через воронку и промывают обильно (фильтрованием) диэтиловым эфиром. ЯМР структура согласуется со структурой целевой молекулы SZ.

Синтез N-(карбоксиметил)-3-метакриламидо-N,N-диметилпропан-1-аминий хлорида (в данной заявке называется CZ).

В круглодонную колбу добавляют 16,5 г метилбромоацетата (доступен от Sigma-Aldrich), 74 г тетрагидрофурана (THF, доступен от Sigma-Aldrich) и 16,5 г DMAPMA. Раствор перемешивают в течение 16 ч при 25°C и затем перемешивание прекращают. После осаждения верхний слой THF отбрасывают. Нижний слой промывают 50 мл гексана (доступен от Sigma-Aldrich) дважды и он становится вязким материалом. Материал затем растворяют в 15 мл метанола (доступен от Sigma-Aldrich) и осаждают в 150 мл диэтилового эфира (доступен от Sigma-Aldrich). Осадок промывают несколько раз диэтиловым эфиром, пока он не станет вязким полутвердым веществом. Его затем сушат всю ночь в высоком вакууме при комнатной температуре. Небольшую порцию отбирают для анализа ЯМР. Оставшееся промежуточное соединение помещают в стеклянный эксикатор, содержащий хлорид кальция, до следующей стадии.

3,3 г промежуточного соединения, полученного выше, растворяют в 10 мл деионизированной воды и пропускают через колонку, состоящую из 50 мл Dowex Marathon А гидроксидной обменной смолы (доступна от VWR Scientific) в стеклянной колонке 2,5 см диаметром при 2,7 мл/мин. Эффлюент собирают и добавляют 13 мл 1N соляной кислоты (доступна от Sigma-Aldrich). Воду высушивают в вакууме при комнатной температуре. Пробу затем сушат всю ночь в высоком вакууме при комнатной температуре. Материал удаляют из вакуума и небольшую порцию отбирают для анализа ЯМР. 2,71 г деионизированной воды добавляют к материалу с образованием готового продукта CZ, который хранят как раствор в воде.

Получение полимера

В реакционный сосуд добавляют мономеры в количествах, перечисленных для примеров в Таблице 1 ниже, и 456 г воды. Мономеры, акриламид (в данной заявке называется ААМ), акриловая кислота (в данной заявке называется АА), диаллилдиметиламмоний хлорид (в данной заявке называется DADMAC), 2-карбоксиэтилакрилат (в данной заявке называется СЕА), 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота (в данной заявке называется AMPS) и [3-(метилакрилоиламино)пропил]триметиламмоний хлорид (в данной заявке называется МАРТАС), все доступны от Sigma Aldrich. МАРТАС используют в виде 50% мас./мас. раствора. TQ, SZ и CZ используют так, как описано выше. Реакционный сосуд продувают азотом для удаления кислорода из системы и атмосферу азота поддерживают в сосуде. Реакционный сосуд и содержимое нагревают до температуры 60°C.

После того, как содержимое достигло 60°C, раствор инициатора 1 мл V-50, полученного, как описано выше, добавляют в виде 10% раствора (кроме Примера 1.17, где используют 0,0562 г чистого V-50). Реакцию поддерживают при 60°C в течение 48 ч.

Следующие Таблицы представляют неограничивающие примеры полимеров в соответствии с настоящим изобретением, которые были получены.

Тестовые методы

Определение процентного содержания твердых веществ

Пустой лоток для взвешивания (VWR одноразовые алюминиевые гофрированные чашки с подвесками, VWR каталог №25433-010; или эквивалентный лоток) взвешивали с точностью до ±0,1 мг (Масса_Лоток). Аликвоту полимерного раствора, например, полимерного раствора, полученного, как описано выше, 2,5±0,5 грамма, помещали в лоток и взвешивали с точностью до ±0,1 мг (Массалоток+полимерным раствор)- Лоток и полимерный раствор помещали в 80°С вентилируемую печь, незакрытую в течение 12 часов. После охлаждения до комнатной температуры, лоток и полимерные твердые вещества затем взвешивали с точностью до ±0,1 мг (Массалоток+полимерное твердое вещество)- Процентное содержание твердых веществ рассчитывали следующим образом.

Получение 0,02% полимерного раствора

Используя количества, указанные в Таблице 2 и 4, соответственно, полимерные растворы, полученные выше, необходимо разбавить до 0,02% процентного содержания твердых веществ деионизированной водой для тестирования адсорбции загрязнителя полимером самостоятельно или с коммерческим чистящим раствором (см. ниже для описания) для тестирования адсорбции загрязнителя чистящей композицией, содержащей полимер. Если чистящая композиция уже содержит полимер, подлежащий тестированию, на уровне более чем 0,02% процентного содержания твердых веществ, то его необходимо разбавить большим количеством деионизированной воды, для получения уровня полимера до 0,02% процентного содержания твердых веществ при помощи следующего уравнения.

Если полимерный раствор или чистящая композиция, содержащая полимер, содержит менее чем 0,02% процентного содержания твердых веществ полимера, то разбавление не является необходимым. (Следует иметь ввиду, что чистящая композиция не должна быть раствором Swiffer Wetjet*, обеспеченным ниже, но может включать любую чистящую композицию, о которой идет речь при применении этого способа).

Определяют массу принимающего сосуда, достаточно большого для удержания разбавленного раствора. Желательное количество исходного полимерного раствора добавляют в принимающий сосуд и регистрируют массу (только раствора) с точностью до ±0,01 г (Масса_{Полимерный раствор}). Регистрируют массу полимерного раствора с 0,02% процентного содержания твердых веществ или коммерческой чистящей композиции с точностью до ±0,01 г (Масса_{Полимерный раствор+чистящея композиция}). Полимерный раствор или чистящую композицию затем закрывают и оставляют отстаиваться в течение 24 ч с перемешиванием время от времени перед применением для обеспечения растворения полимеров. Концентрацию рассчитывают следующим образом.

* Сменная бутылка многоцелевого очистителя Swiffer WetJet, выпускаемого Procter & Gamble, Cincinnati, Ohio (Свежий аромат, 42,2 жидких унций, доступный в Walmart)

Определение молекулярной массы полимера

Молекулярную массу полимера определяют при помощи GPC SEC/MALS. ВЭЖХ представляет собой Waters Alliance 2695 ВЭЖХ с ауто-инжектором, оснащенным батареей двух линейных колонок µStyragel НТ при комнатной температуре. Скорость потока составляет 1,0 мл/мин и подвижная фаза представляет собой диметилсульфоксид (DMSO) с 0,1% (масса/объем) LiBr. Детекторы представляют собой Wyatt Dawn EOS светорассеивающий детектор, калиброванный толуолом и нормализованный при помощи 25К декстрана в подвижной фазе и Wyatt Optilab rEX детектор показателя преломления при 30°C.

Образцы для анализа получали при известной концентрации в диапазоне от 1 до 5 мг/мл. Образцы фильтровали при помощи 0,2 мкм полипропиленовых мембранных фильтров. Объем впрыскивания составляет 100 мкл. Данные собирали и анализировали при помощи ASTRA 5.3.4.14. Значения для dn/dc рассчитывали из RI следов, предполагая 100% восстановление массы. Рассчитывают и сообщают среднечисловую молекулярную массу и индекс полидисперсности.

Получение обработанного изделия

Прямоугольные 3,00 дюйма ×4,00 дюйма куски листа бумаги ручного отлива, полеченного и обработанного, как приведено ниже, разрезали, при необходимости, используя 3 дюйма ×4 дюйма штанцевого резака, получая в результате часть образца, имеющую основную массу от 19 г/м² до 33 г/м² (образцы за пределами этого диапазона отбрасывают). Все образцы получают из части тестового материала, по меньшей мере, 0,5 дюйма от любых краев. Лист бумаги ручного отлива маркируют названием образца с помощью шариковой ручки или эквивалентного маркера. После того, как лист бумаги ручного отлива кондиционируют при температуре 70F±2°F и относительной влажности 50±2% в течение по меньшей мере 2 ч (предпочтительно всю ночь), лист бумаги ручного отлива взвешивают с точностью до ±10 мг (Масса_{подложка}) при сохранении условий кондиционирования. Остальную часть работы выполняют в лаборатории при температуре 73F±3,5°F и относительной влажности <70%. Лист бумаги ручного отлива затем помещают на решетку (23,75 дюйма×47,75 дюйма полистирольная световая панель производства Plaskolite, Inc., Columbus, Ohio, доступна от Home Depot как модель №1425005А, или эквивалентная решетка). Каждый лист бумаги ручного отлива затем обрабатывают в общей сложности 3,8 мл (в 1-4 аликвот, чтобы избежать перенасыщения при необходимости) полимерного раствора или чистящей композиции с 0,02% процентного содержания твердых веществ, полученных, как описано выше, или если полимерный раствор или чистящая композиция, которые тестируют, содержит менее чем 0,02% процентного содержания твердых веществ, то общее количество полимерного раствора или чистящей композиции, которое должно быть добавлено к каждому листу бумаги ручного отлива (в 1-4 аликвот, чтобы избежать перенасыщения при необходимости) определяется при помощи следующего уравнения.

Полимерный раствор или чистящую композицию наносят только на верхнюю (обработанную) сторону листа бумаги ручного отлива. Дается перерыв между аликвотами по меньшей мере 1,5 ч, чтобы позволить листу бумаги ручного отлива частично высохнуть. После нанесения всего полимерного раствора или чистящей композиции лист бумаги ручного отлива оставляют сушиться на воздухе в течение по меньшей мере 4 ч на решетке.

Получение раствора загрязнителя

Центрифужную пробирку (VWR бренд 50 мл суперпрозрачная ультравысокоэффективная передвижная центрифужная пробирка с плоской крышкой, VWR каталог №82018-052; или эквивалентная пробирка) маркируют названием образца и взвешивают с точностью до ±1 мг (Масса_{Виала+крышка}). Затем взвешивают 0,1784±0,0005 г модельного загрязнителя (Black Todd Clay, доступен от Empirical Manufacturing Co., 7616 Reinhold Drive, Cincinnati, Ohio 45237-3208) (Массадобавленнию загрязнителя) и затем помещают в центрифужную пробирку. Деионизированную воду, 25,0±0,2 мл, добавляют медленно в центрифужную пробирку с использованием приемлемого дозатора. Деионизированную воду осторожно выливают в центрифужную пробирку во избежание образования шлейфа пыли модельного загрязнителя. В случае образования шлейфа пыли, пробирку отбрасывают и готовят новую пробирку. Пробирку затем повторно взвешивают с точностью до ±1 мг (Масса_{Виала+крышка+дисперсия}).

Чашку Петри (VWR стерильную чашку Петри, Simport пластик, 60 мм ×15 мм, 28 мл объем, VWR каталог №60872-306; или эквивалентную) маркируют названием образца и взвешивают с точностью до ±1 мг (Масса_чашка).

Метод тестирования адсорбции загрязнителя

Образец 3 дюйма ×4 дюйма складывают пополам с обработанной стороной, обращенной так, что она имеет 1,5 дюйма в длину ×4 дюйма в ширину. Затем используют технику складывания в гармошку (бумажный веер) для складывания образца в 5 раз, чтобы получить образец, содержащий 6 сегментов, каждый приблизительно Уз дюйма в ширину. Закрытую центрифужную пробирку, содержащую модельный загрязнитель и воду перемешивают/встряхивают для диспергирования загрязнителя в воде с образованием дисперсии загрязнителя. Центрифужную пробирку затем открывают, позволяя сложенному образцу полностью погрузиться в дисперсию модельного загрязнителя и воды в центрифужной пробирке так, чтобы складки шли параллельно длине центрифужной пробирки. Пробирку сразу же повторно закрывают и встряхивают в WS 180 градиентном шейкере в течение 60×1 секунд. WS 180 градиентный шейкер (Glas-Col №099AWS18012; или эквивалентный шейкер) устанавливают (скорость 50%) так, чтобы он переворачивал образец на 160-170 градусов каждую 1 секунду.

После встряхивания сложенный образец осторожно удаляют из чашки Петри при помощи лабораторного пинцета. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы гарантировать, что вся дисперсия хранится либо в исходной центрифужной пробирке, или соответствующей чашке Петри. Дисперсию отжимают из образца, используя «выжимающее» движение и собирают в чашке Петри (должно быть собрано ≥85% дисперсии загрязнителя). После того, как дисперсия была удалена из образца, образец отбрасывают. Оставшуюся дисперсию выливают из центрифужной пробирки в чашку Петри после встряхивания смеси для того, чтобы повторно диспергировать модельный загрязнитель в воде, тем самым гарантируя, что ни один модельный загрязнитель не будет случайно оставлен в центрифужной пробирке. Чашку Петри, содержащую смесь модельного загрязнителя/воды, взвешивают с точностью до ±1 мг (Масса_{чашка+эффлюент}). Чашку Петри помещают затем в лабораторную вентилируемую сушильную печь при 60°С, пока образец не высохнет, предпочтительно в течение ночи.

После того, как образец высох, его удаляют из печи и охлаждают до комнатной температуры (73±3,5°F). Чашку Петри, содержащую высушенный модельный загрязнитель, повторно взвешивают с точностью до ±1 мг (Масса_{чашка+высушенный загрязнитель}).

Получение листа бумаги ручного отлива, с целью тестирования способности материала, такого как полимер, адсорбировать загрязнитель лист бумаги ручного отлива получают следующим образом, а затем используют в методе тестирования адсорбции загрязнителя, описанном выше.

Лист бумаги ручного отлива является сделанным вручную образцом волокнистой структуры. Листы бумаги ручного отлива получают при целевой основной массе 26,8 г/м², но не менее чем 19 г/м² и не более чем 33 г/м², используя следующую процедуру.

а. Получение целлюлозной массы - Целлюлозную суспензию Northern Softwood Kraft (NSK) целлюлозной массы получают следующим образом. Используя аналитические весы, способные взвешивать с точностью до ±0,0002 г, взвесьте 30 г NSK сухих витков (целлюлозной массы). Зарегистрируйте массу NSK сухих витков. Зарегистрируйте процентное содержание абсолютно сухой целлюлозной массы или консистенцию для данной целлюлозной массы. Поместите 500 мл 23°C±2°C воды города Цинциннати, штат Огайо (или эквивалентной, обладающей следующими свойствами: общая жесткость =155 мг/л в расчете на СаСО₃; содержание кальция =33,2 мг/л; содержание магния =17,5 мг/л; содержание фосфатов =0,0462) в 2000 мл полипропиленовый стакан. Добавьте взвешенный NSK сухой виток к воде в стакане сразу же после добавления воды в стакан. После того, как NSK сухой виток полностью смачивается (приблизительно 50-60 с), удалите смоченный NSK сухой виток и вручную разорвите на небольшие кусочки смоченный NSK сухой виток, на кусочки приблизительно по 2 см² или менее. Добавьте небольшие кусочки смоченного NSK сухого витка обратно в воду в стакане. Оставьте смоченный NSK сухой виток замачиваться в воде в течение по меньшей мере 1 ч, обычно 1-2 ч. В конце периода замачивания перенесите содержимое стакана (воду и целлюлозную массу) в дезинтеграторный бак дезинтегратора целлюлозной массы, который коммерчески доступен от Testing Machines, Inc под торговой маркой 73-18 Pulp Disintegrator или его эквивалент. Следуйте инструкциям производителя для поддержания, калибровки и очистки дезинтегратора, по мере необходимости. Дезинтегратор должен соответствовать Стандарту TAPPI Standard Τ-205. Используя большее количество воды города Цинциннати, штат Огайо (или эквивалентной воды, как описано выше), поставляемой в полиэтиленовой промывной бутылке промойте и удалите какую-либо оставшуюся прилипшую к стакану целлюлозную массу в дезинтеграторный бак. Дополнительное количество воды города Цинциннати, штат Огайо (или эквивалентной воды, как описано выше) добавляют в дезинтеграторный бак, получая в общей сложности 1500 мл общего объема в дезинтеграторном баке.

Далее, поместите дезинтеграторный бак, содержащий целлюлозную массу и воду города Цинциннати, штат Огайо (или эквивалентную воду, как описано выше) (23±2°C) на платформу дезинтегратора и разместите его под валом и лопастью рабочего колеса дезинтегратора. Зажмите дезинтеграторный бак плотно на месте на платформе дезинтегратора. Опустите лопасть рабочего колеса в положение и зафиксируйте на месте в соответствии с инструкциями производителя. Поместите крышку бака дезинтегратора на место на бак дезинтегратора. Установите интервальный таймер с установленным на время переключателем коммутатора ровно на 10 мин. Включите дезинтегратор и запустите таймер со звуковым сигналом по таймеру, который включен таким образом, что звуковой сигнал и дезинтегратор автоматически выключаются спустя ровно 10 мин работы. Выключите звуковой сигнал. Используйте целлюлозную суспензию (целлюлозная масса плюс вода города Цинцинатти, штат Огайо (или эквивалентная вода, как описано выше)) в дезинтеграторе в течение часа после завершения 10 мин работы. Не позволяйте целлюлозной суспензии простаивать в течение более часа до использования, чтобы изготовить листы бумаги ручного отлива.

b. Дозировка целлюлозной массы - После получения целлюлозной суспензии в баке дезинтегратора, как описано выше, целлюлозную суспензию затем дозируют в дозатор, такой как Noble and Wood Handsheet Forming Machine или дозатор и машину формования листов бумаги ручного отлива, который коммерчески доступен от корпорации Adirondack Machine Corporation, следующим образом.

В дозатор, имеющий 19-21 л бак из нержавеющей стали, добавляют воду города Цинциннати, штат Огайо (или эквивалентную воду, как описано выше), чтобы заполнить бак приблизительно наполовину (приблизительно 9-10 л). Мешалку дозатора включают и скорость мешалки устанавливают на 23 оборота в минуту ±2 оборота в минуту, чтобы обеспечить хорошее перемешивание после добавления целлюлозной суспензии. Хорошее перемешивание может быть определено путем наблюдения, что целлюлозная суспензия равномерно смешивается с водой города Цинциннати, штат Огайо (или эквивалентной водой, как описано выше), которую добавляют в бак. Далее, добавьте эквивалент 30 г абсолютно сухой целлюлозной массы в целлюлозную суспензию, полученную выше, в бак. После добавления целлюлозной суспензии в бак, установите шкалу объема дозатора до 19 л отметки. Добавьте дополнительное количество воды города Цинциннати, штат Огайо (или эквивалентной воды, как описано выше), чтобы сделать уровень жидкости равной верхней части крюка на индикаторе раствора указателя дозатора.

с. Формирование листов бумаги ручного отлива - Лист бумаги ручного отлива получали из целлюлозной суспензии, присутствующей в дозаторе, описанном выше, следующим образом.

Лист бумаги ручного отлива получают с использованием 12″×12″ формы из листовой нержавеющей стали, коммерчески доступной от Adirondack Machine Corporation. Сначала откройте сливной клапан на напускном ящике листовой формы и полностью слейте напускной ящик. Напускной ящик должен быть чистым и свободным от загрязнений. Закройте сливной клапан и откройте напускной ящик. Включите водоснабжение водой города Цинциннати, штат Огайо (или эквивалентной водой, как описано выше) и оставьте напускной ящик переполняться. Поместите чистую формирующую проволоку (84М 14″×14″ сложно полиэфирная обмотка из монофиламентов пластика, коммерчески доступна от Appleton Wire Co.), на напускной ящик из грубой проволоки, чтобы не захватывать пузырьки воздуха под формирующую проволоку. Если пузырьки воздуха продолжают существовать, устраните, потерев проволоку аккуратно руками перед закрытием напускного ящика. Пузырьки воздуха под формирующей проволокой, если их не удалить, приведут к образованию отверстий в листе бумаги ручного отлива и сделают лист бумаги ручного отлива неприемлемым для использования в тестах, описанных в данной заявке.

После того, как формирующая проволока была тщательно смочена водой, закройте и заприте напускной ящик и дайте воде подняться до 8½″ от формирующей проволоки в напускном ящике. Отметку на внутренней части напускного ящика следует использовать для постоянного указания этого объема. Добавьте 2543 мл целлюлозной суспензии из дозатора в воду в напускном ящике с использованием контейнера дозатора образца. Используя перфорированный металлической поршень напускного ящика, распределите целлюлозную суспензию равномерно, перемещая поршень от верхней части целлюлозной суспензии к нижней части целлюлозной суспензии в напускном ящике и обратно в течение трех полных циклов вверх и вниз. Не прикасайтесь к формирующей проволоке при нисходящих движениях. После третьего цикла, доведите поршень вверх и остановите, в течение двух секунд удерживая пластину поршня непосредственно под поверхностью целлюлозной суспензии (для устранения волнового движения), а затем медленно выводите. Убедитесь, что целлюлозная суспензия в напускном ящике находится без изменений.

Нажмите на переключатель, чтобы активировать выставленное на определенное время открытие откидного клапана напускного ящика. Откидной клапан закроется автоматически после того, как напускной ящик полностью стечет. Большинство устройств полностью стекают за приблизительно 20-25 секунд. После закрытия откидного клапана, откройте напускной ящик и осторожно удалите формирующую проволоку с волоконной сетки, повернутой стороной вверх, из напускного ящика. Сразу же поместите формирующую проволоку с волокнистой сеткой, повернутой стороной вверх, на поверхность вакуумной камеры (стол вакуумной камеры), имеющей поверхность в вакуумной щели (13″×1/16″ 90° вспышки), через которую проходит формирующая проволока с волокнистой сеткой. Оставьте край формирующей проволоки, который находится рядом с оператором, в той же относительной позиции во время этой передачи из напускного ящика к столу вакуумной камеры.

Вакуумные клапаны в столе вакуумной камеры устанавливаются таким образом, что вакуум низкого уровня (форвакуума) имеет пики при 4,0±0,5″ рт.ст.и пики вакуума высокого уровня при 10,0±0,5″ рт.ст. в соответствии с Ashcroft Vacuum Gauge Model 1189, диапазон 0-15″ рт.ст., коммерчески доступного от Ashcroft Inc.

Включите вакуумный насос (Nash Н4 насос с вытяжкой 106 кубометров в минуту Motor-10 HP, 1745 оборотов в минуту, 3 Ph, 60 Гц доступен от ЕСМ Inc.), связанный со столом вакуумной камеры. Включите вакуум низкого уровня (форвакуум). Установите формирующую проволоку с волокнистой сеткой, повернутой стороной вверх, на столе вакуумной камеры таким образом, что передний край формирующей проволоки (край рядом с оператором) проходит через вакуумную щель приблизительно ¼″-½″. Вытяните формирующую проволоку с волокнистой сеткой через вакуумную щель за 1±0,3 секунды с равномерной скоростью. Манометр должен достичь своего пика при 4,0±0,5″ рт.ст. Эту стадию называют форвакуумной стадией.

Затем включите вакуум низкого уровня и откройте сторону высокого уровня вакуумной системы. Поместите узелковую сторону сверху передаточной проволоки (44М 16″×14″ сложно полиэфирная обмотка из монофиламентов пластика, коммерчески доступна от Appleton Wire Со. с узелковой стороной, которая является листовой стороной, отмеченной стрелкой, указывающей продольное направление) на столе вакуумной камеры позади вакуумной щели. Передаточную проволоку помещают на стол вакуумной камеры таким образом, что 16″ длина перпендикулярна вакуумной щели. Осторожно поверните формирующую проволоку с волокнистой сеткой, сохраняя край формирующей проволоки, который был рядом с оператором, в той же относительной позиции. Аккуратно поместите формирующую проволоку с волокнистой сеткой на центр передаточной проволоки, образуя «сэндвич» таким образом, что передний край передаточной проволоки (край рядом с оператором) проходит через вакуумную щель приблизительно ¼″-½″. Направление движения волокнистой сетки через вакуумную щель должно быть идентично направлению движения формирующей проволоки с волокнистой сеткой в течение описанной выше форвакуумной стадии. «Сэндвич» тянут через вакуумную щель за 1±0,3 секунды с равномерной скоростью. Манометр должен достичь своего пика при 10,0±0,5″ рт.ст. Эта стадия, на которой передают волокнистую сетку от формирующей проволоки к передаточной проволоке, называется стадией передачи вакуума.

Закройте вакуум высокого уровня и выключите всю вакуумную систему. К этому времени волокнистая сетка становится листом бумаги ручного отлива. Далее, поместите «сэндвич» на стол вакуумной камеры. Отделите формирующую проволоку от листа бумаги ручного отлива и передаточной проволоки, осторожно поднимая один из углов формирующей проволоки и удаляя ее, оставляя лист бумаги ручного отлива, прикрепленным к передаточной проволоке. Держите край ткани рядом с оператором в той же относительной позиции, что и лист бумаги ручного отлива, как это было во время стадии передачи вакуума. Наведите стрелку химическим карандашом (акварельный карандаш, коммерчески доступный от Dick Blick Art Supplies) на углу листа бумаги ручного отлива, чтобы указать направление движения через вакуумную щель. Это определяет продольное направление листа бумаги ручного отлива.

Затем пропустите передаточную проволоку с прикрепленным листом бумаги ручного отлива, через Е-100 барабанную сушилку, коммерчески доступную от Adirondack Machine Corporation, с передаточной проволокой рядом с барабанной сушилкой и с краем, который был удержан рядом с оператором и проходит последним в барабанную сушилку. Пропускают передаточную проволоку с прикрепленным листом бумаги ручного отлива через барабанную сушилку второй раз с листом бумаги ручного отлива рядом с барабанной сушилкой.

Лист бумаги ручного отлива удаляют сразу после выхода из барабанной сушилки во второй раз, пока он еще теплый.

Сформированный лист бумаги ручного отлива должен иметь целевую основную массу 26,8 г/м², но не менее чем 19 г/м² и не более чем 33 г/м², приемлемую для тестирования. Если основная масса составляет менее чем 19 г/м², или более чем 33 г/м² любое количество целлюлозной массы слишком мало, или слишком велико и способ требует регулировки соответственно для получения листов бумаги ручного отлива с целевой основной массой 26,8 г/м², но не менее чем 19 г/м² и не более чем 33 г/м².

Расчеты

Для расчета количества остаточного модельного загрязнителя (Масса_{остаточного загрязнителя}), оставшегося в чашке Петри, использовали следующее уравнение.

Масса_{остаточного загрязнителя}=Масса_{чашка+высушенный загрязнитель}-Масса _чашка

Количество остаточного модельного загрязнителя сообщали в мг.

Для расчета количества адсорбированного загрязнителя (удержанного загрязнителя) в образце, использовали следующий расчет.

Удержанный загрязнитель=Масса_{добавленного загрязнителя}-Масса_{остаточного загрязнителя}

Количество адсорбированного загрязнителя сообщали в мг.

Для расчета процентного содержания удержанного загрязнителя (% удержанного загрязнителя), использовали следующий расчет.

Тест выполняют на четырех репликатах и среднее количество адсорбированного загрязнителя (также известное как индекс адсорбции загрязнителя) и среднее процентное содержание удержанного загрязнителя (% удержанного загрязнителя_сред) рассчитывали для изделия.

Тестовый метод плотности заряда

Плотность заряда полимера, например полимера, адсорбирующего загрязнитель, может быть определена с помощью Mutek PCD-04 детектора заряда частиц, доступного от BTG, или эквивалентного инструмента. Используют следующие рекомендации, предоставленные BTG.

Начните с 0,1% раствора (0,1 г полимера +99,9 г деионизированной воды) (образец). В зависимости от потребления титранта увеличьте или уменьшите содержание полимера, если это необходимо. pH раствора регулируют до конечного разведения, так как плотность заряда многих полимеров и/или добавок зависит от pH раствора. В данной заявке используют pH 4,5.

1. Поместите 20 мл образца в измерительную ячейку PCD и вставьте поршень.

2. Поместите измерительную ячейку с поршнем и образцом в PCD, электроды обращены к задней повехности. Сдвиньте ячейку вдоль направляющей, пока она не коснется задней поверхности.

3. Потяните поршень вверх и поверните его против часовой стрелки, чтобы зафиксировать поршень на месте.

4. Включите двигатель. Потоковый потенциал показан на сенсорной панели. Подождите 2 мин, пока сигнал не станет стабильным.

5. Используйте противоположно заряженный титрант (например, для катионного образца, имеющего положительный потоковый потенциал: используйте анионный титрант). Титранты доступны от BTG и состоят из 0,001Ν PVSK или 0,001Ν PolyDADMAC.

6. Используют автоматический титратор, доступный от BTG. После выбора подходящего титранта, установите титратор для промывания пробирки путем диспергирования 10 мл, обеспечивая, что все пузырьки воздуха будут продуты.

7. Поместите наконечник пробирки ниже поверхности пробы и начните титрование. Автоматический титратор устанавливают для автоматической остановки, когда потенциал достигает 0 мВ.

8. Зарегистрируйте потребление титранта, в идеале, потребление титранта должно составлять от 0,2 мл до 10 мл; в ином случае уменьшите или увеличьте содержание полимера.

9. Повторите титрование второй 20 мл аликвотой образца полимера.

10. Рассчитайте потребление заряда (раствор) или потребление заряда (твердые вещества).

Потребление заряда (плотность заряда) полимера сообщают в единицах мэкв/г.

Тестовый метод основной массы

Прямоугольный кусок образца 3,00 дюйма ×4,00 дюйма, разрезанный, как описано выше в методе тестирования адсорбции загрязнителя, кондиционировали в камере кондиционирования при 70±2°F и относительной влажности 50±2% в течение по меньшей мере 2 ч, типично в течение ночи. Образец взвешивают с точностью до ±10 мг (Массаподложки) при сохранении условий кондиционирования. Основную массу образца затем рассчитывают следующим образом.

Тестовый метод содержания влаги

Содержание влаги, присутствующей в изделии, измеряют при помощи следующего тестового метода содержания влаги.

Изделие или его часть («образец») помещают в камеру кондиционирования при температуре 73±4°F (приблизительно 23±2,2°C) и относительной влажности 50±10% в течение, по меньшей мере, 24 ч до тестирования. Массу образца регистрируют, когда никаких дальнейших изменений массы не обнаруживают в течение по меньшей мере 5-минутного периода. Регистрируют эту массу как «равновесную массу» образца. Затем поместите образец в сушильную печь в течение 24 ч при 70°C при относительной влажности приблизительно 4%, чтобы высушить образец. После 24 ч сушки удалите образец из сушильной печи и сразу же взвесьте образец. Зарегистрируйте эту массу как «сухую массу» образца. Содержание влаги в образце рассчитывают следующим образом.

% влаги в образце для 3 репликатов усредняют с получением сообщенного % влаги в образце.

III. Чистящие композиции

Данная заявка дополнительно относится к агенту, связывающему загрязнитель (как описано в данной заявке), включенному в чистящую композицию для очистки поверхностей и объектов (например, твердых поверхностей).

В определенных осуществлениях агент, связывающий загрязнитель, может присутствовать в чистящей композиции на уровне более чем 0,005%, и/или более чем 0,01%, и/или более чем 0,05%, и/или более чем 0,1%, и/или более чем 0,15%, и/или более чем 0,2%, и/или до приблизительного 50%, и/или до приблизительного 25%, и/или до приблизительного 10%, и/или до приблизительного 5%, и/или до приблизительного 3%, и/или до приблизительного 2%, и/или до приблизительното 1% по массе чистящей композиции. В одном примере, агент, связывающий загрязнитель, присутствует в чистящей композиции на уровне от приблизительно 0,005% до приблизительно 1% по массе чистящей композиции.

Такие чистящие композиции могут быть водными. Например, такие чистящие композиции могут иметь от приблизительно 70% до приблизительно 99%, по массе чистящей композиции, воды, в определенных осуществлениях от приблизительно 75% до приблизительно 95% воды, и в определенных осуществлениях от приблизительно 80% до приблизительно 95% воды. В других приемлемых осуществлениях чистящая композиция может включать другие растворы не на водной основе, включая, например, растворы на основе спирта.

Чистящие композиции имеют pH, и в определенных осуществлениях имеют pH от приблизительно 2,0 до приблизительно 10,0, в определенных осуществлениях имеют pH от приблизительно 2,5 до приблизительно 7,5, и в определенных осуществлениях от приблизительно 2,5 до приблизительно 5,0, и в определенных осуществлениях от приблизительно 2,8 до приблизительно 4,0.

Чистящие композиции могут иметь водоподобную вязкость. Под «водоподобной вязкостью» в данной заявке имеется ввиду вязкость, которая близка к вязкости воды. Такие чистящие композиции могут иметь вязкость приблизительно 50 сП или меньше при 60 оборотах в минуту, в определенных осуществлениях от 0 сП до приблизительно 30 сП, в определенных осуществлениях от 0 сП до приблизительно 20 сП, и в определенных осуществлениях от 0 сП до приблизительно 10 сП при 60 оборотах в минуту и 20°C при измерении цифровым вискозиметром Brookfield модель DV II, со шпинделем 2.

В альтернативных осуществлениях, чистящая композиция может быть загущенной. Таким образом, такие чистящие композиции могут иметь вязкость от приблизительно 50 сП до приблизительно 5000 сП при 20 с^-1, в определенных осуществлениях от приблизительно 50 сП до приблизительно 2000 сП, в определенных осуществлениях от приблизительно 50 сП до приблизительно 1000 сП, и в определенных осуществлениях от приблизительно 50 сП до приблизительно 500 сП при 20 с^-1 и 20°C при измерении вискозиметром, модель AR 1000 (поставляется ТА Instruments) с коническим шпинделем 4 см из нержавеющей стали, углом 2° (линейный инкремент от 0,1 до 100 с^-1 через максимум 8 мин). Такие загущенные чистящие композиции могут быть композициями, снижающими вязкость, поэтому композиции могут включать загуститель (например, полисахаридный полимер). Такие загустители описаны в патентной заявке№ PCT/US 2011/042644.

Чистящие композиции, как описано в данной заявке, могут характеризоваться улучшенными средними индексами адсорбции загрязнителя, как измерено согласно методу тестирования адсорбции загрязнителя, описанному в данной заявке, по сравнению с известными композициями, использующими другие агенты, связывающие загрязнитель. В определенных осуществлениях, чистящий раствор может проявлять средний индекс адсорбции загрязнителя приблизительно 40 мг или больше; в определенных осуществлениях приблизительно 55 мг или больше; в определенных осуществлениях приблизительно 80 мг или больше; в определенных осуществлениях приблизительно 90 мг или больше; и в определенных осуществлениях приблизительно 100 мг или больше, как измерено согласно методу тестирования адсорбции загрязнителя, описанному в данной заявке.

Чистящая композиция, дополнительно к агенту, связывающему загрязнитель, может включать множество других ингредиентов. Такие необязательные ингредиенты могут быть выбраны исходя из намеченных технических преимуществ и типа обрабатываемых поверхностей. Приемлемые необязательные ингредиенты для использования в данной заявке включают кислоты (например, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, молочну кислоту, лимонную кислоту), хелатирующие агенты, анионные поверхностно-активные вещества, катионные поверхностно-активные вещества, амфотерные поверхностно-активные вещества, цвиттер-ионные поверхностно-активные вещества, винилпирролидоновый гомополимер или сополимер, полисахаридный полимер, уловители радикалов, отдушки, модифицирующие поверхность полимеры, отличные от винилпирролидоновых гомо- или сополимеров и полисахаридных полимеров, растворители, отличные от поверхностно-активных веществ, моющие компоненты, буферы, бактерицидные средства, гидротропы, красящие вещества, стабилизаторы, отбеливатели, активаторы отбеливания, средства, контролирующие пенообразвание, такие как жирные кислоты, ферменты, средства, суспендирующие загрязнения, блескообразователи, противопылевые агенты, дисперсанты, пигменты и красители. Примеры каждого из этих необязательных ингредиентов описаны в патентной публикации США №2010/0154823 А1 и заявке № PCT/US2011/042644.

При применении такие чистящие композиции могут быть использованы During use, в комбинации с чистящим изделием. Такие чистящие изделия могут быть влажными изделиями или сухими изделиями. Чистящие изделия могут включать полотно. Полотно может включать одно или больше из нетканого полотна и тканого полотна или их комбинацию. В определенных осуществлениях, полотно может включать множество целлюлозных волокон. В определенных осуществлениях, полотно может включать волокнистую структуру. Волокнистые структуры в определенных осуществлениях могут быть совместно формованными волокнистыми структурами. Такие приемлемые примеры совместно формованных волокнистых структур описаны в патенте США №4100324.

В еще одном осуществлении, изделие может содержать пенную структуру или губку. Приемлемые пенные структуры или губки описаны в патентах США №№4638017, 4738992 и 4957,810; публикации патентной заявки США №№2007/0061991 А1, 2007/0161533 А1 и 2009/0163598 А1.

Чистящее изделие может иметь чистящую композицию, нанесенную на изделие до использования или нанесенную на поверхность перед использованием изделия. Например, чистящая композиция может быть предварительно нанесена (например, встроена) на поверхность изделия перед использованием его для очистки поверхности объекта. В альтернативных осуществлениях, чистящая композиция может быть нанесена на поверхность, подлежащую очистке (например, поверхность стола), а затем изделие приводят в контакт с поверхностью, чтобы удалить загрязнитель.

Размеры и значения, описанные в данной заявке, не следует понимать как строго ограниченные в точности приведенными значениями. Вместо этого, если не указано иное, каждый такой размер должен обозначать как приведенное значение, так и функционально эквивалентный диапазон, окружающий это значение. Например, размер, раскрытый как «40 мм», предназначен для обозначения «приблизительно 40 мм».

Для большей ясности, общие значения «мас.%» не превышают 100 мас.%.

Все документы, процитированные в подробном описании, в соответствующей части, включены в данную заявку путем ссылки; цитирование любого документа не должно истолковываться как допущение того, что он является известным уровнем техники по отношению к настоящему изобретению. В той степени, в которой любое значение или определение термина в данной заявке противоречит любому значению или определению этого же термина в документе, включенном путем ссылки, значение или определение, назначенное для этого термина в данной заявке, превалируют.

В то время как конкретные осуществления настоящего изобретения были проиллюстрированы и описаны, должно быть очевидно специалистам в данной области техники, что различные другие изменения и модификации могут быть выполнены, не выходя за сущность и объем настоящего изобретения. Поэтому все такие изменения и модификации, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения, предназначены для охвата прилагаемой формулой настоящего изобретения.

Изобретение относится к чистящим композициям. Описана композиция, характеризующаяся индексом адсорбции загрязнителя 38 мг или более, и содержащая агент, связывающий загрязнитель, при этом агент, связывающий загрязнитель, содержит полимер, который содержит три или более мономерных звеньев, выбранных из группы, состоящей из неионных, анионных, катионных и цвиттерионных мономерных звеньев, при этом полимер содержит мономерные звенья в определенных количествах и чистящая композиция имеет pH от 2,0 до 5,0. Технический результат - улучшение способности чистящей композиции адсорбировать загрязнитель. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Чистящая композиция, характеризующаяся индексом адсорбции загрязнителя приблизительно 38 мг или более, измеренным согласно методу тестирования адсорбции загрязнителя, описанному в данной заявке, и содержащая агент, связывающий загрязнитель, при этом агент, связывающий загрязнитель, содержит полимер, причем полимер содержит три или более мономерных звеньев, выбранных из группы, состоящей из:
a) неионных мономерных звеньев, причем неионные мономерные звенья включают неионное гидрофильное мономерное звено, причем неионное гидрофильное мономерное звено происходит из акриламида;
b) анионных мономерных звеньев, причем мономерные анионные звенья происходят из анионных мономеров, выбранных из группы, состоящей из мономеров, имеющих по меньшей мере одну карбоксильную функциональную группу;
c) катионных мономерных звеньев, причем катионное мономерное звено представляет собой четвертичное аммонийное мономерное звено; и
d) цвиттерионных мономерных звеньев, причем цвиттерионные мономерные звенья происходят из цвиттерионных мономеров, выбранных из группы, состоящей из сульфобетаиновых мономеров, фосфобетаиновых мономеров и карбоксибетаиновых мономеров;
при этом полимер содержит от приблизительно 70 мас.% до приблизительно 99,5 мас.% мономерного звена из группы a, от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 10 мас.% мономерного звена из группы b, и от приблизительно 0,3 мас.% до приблизительно 29 мас.% мономерного звена из группы c; и
причем чистящая композиция имеет pH от 2,0 до 5,0.

2. Чистящая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что анионное мономерное звено происходит из акриловой кислоты.

3. Чистящая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что катионное мономерное звено проиходит из (3-метакриламидопропил)триметиламмоний хлорида (МАРТАС).

4. Чистящая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что полимер характеризуется индексом полидисперсности менее чем приблизительно 2,5.

5. Чистящая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что полимер является водорастворимым.

6. Чистящая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит от приблизительно 0,005 мас.% до приблизительно 50 мас.% указанного агента, связывающего загрязнитель.

7. Способ очистки поверхности, в котором чистящую композицию по любому из пп. 1-6 наносят на чистящее изделие перед очисткой поверхности.

8. Способ очистки поверхности, в котором чистящую композицию по любому из пп. 1-6 наносят на поверхность, подлежащую очистке, перед введением в контакт с чистящим изделием.