專利名稱：包含含硅聚合物的絮凝劑組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及絮凝劑組合物。更具體地,本發明涉及用于制備氧化鋁的方法中的包含含硅聚合物的組合物。
背景技術：
鋁土礦是幾乎所有的生產的鋁化合物的基礎原料。在鋁化合物的生產過程中，可以通過Bayer方法、Sinter方法及它們的組合將鋁土礦精制為氫氧化鋁。根據它們的主要的礦物學成分,鋁土礦通常被分類為三水鋁石型、軟水鋁石型和硬水鋁石型。鋁土礦的礦物學組成可能影響加工方法。在用于由鋁土礦制備氧化鋁的Bayer方法的過程中，使用苛性堿液即氫氧化鈉 (NaOH)在高溫和高壓下將鋁土礦石消化，以獲得包含留在混懸液中的不溶性雜質的過飽和的鋁酸鈉溶液(通常被稱為“過飽和的綠液”)。當鋁土礦主要包含三水鋁石時，由鋁土礦提取氧化鋁可以在ioo-i5(rc的溫度范圍中進行。然而,如果鋁土礦主要包含軟水鋁石或硬水鋁石,則氧化鋁的提取變得更為困難,要求高于200°C的溫度。此外，公知在軟水鋁石型或硬水鋁石型鋁土礦的消化期間添加石灰可以改善氧化鋁回收。Sinter方法是Bayer方法的替換方案或輔助方案，其通常用于處理高二氧化硅含量的鋁土礦。在Sinter方法中，在使用NaOH溶液浸取之前,將鋁土礦(或Bayer “赤泥”)在1200°C下與蘇打和/或石灰^-起煅燒,這產生鋁酸鈉液體(通常也被稱作“過飽和的綠液”)和不溶的“燒結泥”。在精制鋁土礦礦石以制備氧化鋁的過程中產生的不溶的殘渣(即懸浮的固體)包括鐵氧化物、鋁硅酸鈉、鋁硅酸鈣、鈦酸鈣、二氧化鈦、硅酸鈣和其他物質。鋁土礦礦物學和加工期間添加的化學添加劑對于存在的固體相具有作用。由接近沸點的過飽和的綠液分離懸浮的固體的方法被稱為“澄清”。在澄清階段中,通常使用“集沙器”旋風分離器除去較粗的固體顆粒。為了由液體分離較細小的固體顆粒,通常將漿料進料至泥沉降器的中央井,在其中將其用絮凝劑組合物處理,所述絮凝劑組合物可以基于多種絮凝劑,包括淀粉、面粉、聚丙烯酸鹽聚合物、丙烯酸鹽/丙烯酰胺共聚物、和/或包含側鏈異羥肟酸或鹽基團的水溶性聚合物。由于泥沉降，澄清的綠液自泥沉降釜頂部處的堰溢流并且進入隨后的加工步驟中。此時,Sinter步驟通常要求另一步驟,其中將脫硅添加劑例如石灰添加至綠液，以自綠液除去可溶性二氧化硅類。用絮凝劑處理漿料,并將其進料至脫硅沉降器以除去包括鋁硅酸鈉和鋁硅酸鈣的不溶性的脫硅產物。獲自絮凝步驟的被稱為泥的沉降的固體自泥沉降器的底部釋出并通過逆流洗滌線路以回收鋁酸鈉和蘇打。根據鋁土礦中的硅酸鹽和含鈦氧化物的水平，赤泥和/或鋁酸鹽液可以包含鋁硅酸鈉、硅酸鈣、鋁硅酸鈣、鈦酸鈣和二氧化鈦。這些通常被稱為脫硅產物(DSP)的不溶性物質可以保持懸浮于赤泥和/或鋁酸鹽液中。在澄清步驟中，如果整個方法是有效的,則優選地以相對快的速率將懸浮的固體分離。已經提出以多種方法以精制鋁土礦石制備氧化鋁的方法中將懸浮的固體自工藝物流中有效除去，所述方法包括但不限于使用聚丙烯酸鹽作為絮凝劑；在Bayer氧化鋁回收線路中使用聚丙烯酸鹽和淀粉的組合；在泥沉降器中使用聚丙烯酰胺；使用不同的絮凝劑組合物在Bayer氧化鋁回收線路中處理不同的階段；通過使Bayer工藝物流接觸異羥肟酸化的聚合物并與之混合自Bayer氧化鋁工藝物流中除去懸浮的固體；和使用異羥肟酸化的聚合物乳液與聚丙烯酸鹽乳液的共混物以自Bayer氧化鋁工藝物流中除去懸浮的固體。已公開將含硅聚合物用于水的澄清。實例包括但不限于含硅氨基甲基磷酸鹽用于絮凝水中的懸浮的固體；二烯丙基二甲基鹵化銨和乙烯基三烷氧基硅烷的共聚物作為混凝劑,用于油性廢水的去乳化、無機漿液的脫水、和廢水的澄清中；和乙烯基三烷氧基硅烷作為交聯劑，用于修飾非離子型、陽離子 型和陰離子型水溶性聚合物的結構和使用經結構修飾的聚合物作為絮凝劑。 含硅聚合物還被用于控制鋁硅酸鹽結垢。US 2008/0257827描述了使用含硅聚合物的水溶液以改善Bayer方法中的赤泥絮凝。目前已發現自用于精制鋁土礦石以提取三水合鋁的方法特別是Bayer和/或Sintei 工藝物流絮凝懸浮的固體特別是硅酸鈣、鋁硅酸鈣、鈦酸鈣和二氧化鈦顆粒可以通過將包括兩種油包水乳液的共混物的組合物單獨地或在常規的絮凝劑之后、之前或^-起添加至并有效地混合至用于制備氧化鋁的方法中而實現。處理通常(但并非總是)在沉降泥的方法中的步驟前進行，并且可以顯著地降低對于過濾的需要。由于懸浮的固體可能包含不期望的雜質，因此通過實踐本發明而實現的懸浮的固體的減少還可能導致生成的氧化鋁產品的純度增加。已發現，可以制備包含具有高硅烷含量的聚合物的油包水乳液。與已知的溶液相比，該油包水乳液具有更低的凝固點，并且因此在較低的溫度下保持液體且可用。還發現，含硅聚合物的油包水乳液可以容易地以任何比例通過簡單混合與陰離子型聚合物(例如聚丙烯酸鹽和/或異羥肟酸化的聚丙烯酰胺)的乳液共混。
發明內容
一方面，本發明提供了絮凝劑組合物,其包含在其水相中具有含硅聚合物的第一油包水乳液和在其水相中具有陰離子型聚合物的第二油包水乳液的共混物,其中組合物中存在的含硅聚合物和陰離子型聚合物的重量比為100:1-1:100。此處描述的一個方面是包含含硅聚合物和陰離子型聚合物的絮凝劑組合物，即通過將油、表面活性劑和包含陰離子型聚合物的油包水乳液互相混合以形成乳液并將所述乳液與包含含硅聚合物的水溶液互相混合而制備的絮凝劑組合物。此處描述的另^-個方面是包含含硅聚合物和陰離子型聚合物的絮凝劑組合物，即通過將包含陰離子型聚合物的油包水乳液與包含含硅聚合物的油包水乳液互相混合而制備的絮凝劑組合物。另一個方面，本發明提供了絮凝方法,包括將如上所述的絮凝劑組合物轉相以形成包含含硅聚合物和陰離子型聚合物的水溶液；將所述溶液與制備氧化鋁的方法中的工藝物流互相混合，互相混合的絮凝劑組合物的量能夠有效地使其中懸浮的固體的至少一部分絮凝。
另一方面提供了在其水相中包含含硅聚合物和陰離子型聚合物的油包水絮凝劑組合物，其中含硅聚合物與陰離子型聚合物的重量比在1:100-100:1的范圍內。以下更詳細地描述這些方面和其他方面。
具體實施例方式以下描述和實施例詳細地解釋說明了本發明的多個實施方案。本領域技術人員將認識到存在被其范圍涵蓋的此發明的多種變體和修改。因此,此處的實施方案的描述不應被認為是限制本發明的范圍。已發現,在制備氧化鋁的方法例如Bayer法和Sinter法中，多種含硅聚合物可用做用于工藝物流中的懸浮的固體的絮凝劑。更具體地，已發現包括油包水乳液的組合物可用作絮凝劑。如此處詳述的，一個實施方案涉及形成在其水相中具有含硅聚合物的第一油包水 乳液和在其水相中具有陰離子型聚合物的第二油包水乳液。盡管含硅聚合物和陰離子型聚合物可以被一起引入乳液的水相中，但提供第一油包水乳液和第二油包水乳液并將這兩種乳液共混在一起也是適合的。此處使用的術語“共混”指使用或不使用機械攪拌將兩種或多種物質組合在一起或混合在一起。一個實施方案包括在其水相中具有含硅聚合物的第一油包水乳液和在其水相中具有陰離子型聚合物的第二油包水乳液的共混物。組合物中存在的含硅聚合物和陰離子型聚合物的重量比為約100:1-1:100。在另一個實施例中，組合物中存在的含硅聚合物和陰離子型聚合物的重量比為約10:1-約1:10。在另一個實施例中，組合物中存在的含硅聚合物和陰離子型聚合物的重量比為約2:1-1: I。油包水乳液(也被稱為“轉相乳液”)在水相中通常包括陽離子型、陰離子型或非離子型含硅聚合物、用于油相的烴油(以下稱為“油”)和乳化劑(以下稱為“表面活性齊U”)。此處描述的第一油包水乳液包括溶于乳液的分散的水相中的含硅聚合物。此處描述的第二油包水乳液包括溶于乳液的分散的水相中的陰離子型聚合物。通過剪切力、稀釋或其他表面活性劑使聚合物自顆粒釋放,從而將轉相乳液“轉相”或活化。參見美國專利第3，734，873號，其描述了轉相。對于第一油包水乳液,含硅聚合物通常被設計為在消化鋁土礦礦石的工藝中用于增強懸浮的固體的絮凝。含硅聚合物的實例包括具有與其連接的式(I)的側鏈硅烷基團(例如含硅側鏈基團)的聚合物 Si (OR)3 (I)其中各R獨立地為氫、C"。烷基、C2_2。烯基、C6_12芳基、C7_2。芳烷基、I族金屬離子、II族金屬離子、或NR’ 4+ ;其中各R，獨立地為H、C:l_20烷基、C2_2f)烯基、C6_12芳基、和C7_2。芳烷基；其中R和R’各自獨立地為未取代的或羥基取代的。R基團的實例包括低級烷基基團例如(V6烷基基團和CV3烷基基團；苯基、芐基、Na+、K+、和NH4+。在一些實施方案中，-Si (OR)3基團(即式I)為三甲氧基硅烷基團(R=甲基)或三乙氧基硅烷基團(R=乙基)。其他烷基基團也可以被有利地用作式(I)中的R。此處使用的術語“烷基”是廣義的術語并且以其常規的意義使用，包括但不限于指包含一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、或十個碳原子的直鏈的或支化的、非環的或環狀的、飽和的脂族烴,而術語“低級烷基”具有與烷基相同的含義,但包含一個、兩個、三個、四個、五個、或六個碳原子。代表性的飽和的直鏈燒基基團包括甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基等。飽和的支化的烷基基團的實例包括異丙基、仲丁基、異丁基、叔丁基、異戊基等。代表性的飽和的環狀的烷基基團包括環丙基、環丁基、環戊基、環己基、-CH2環丙基、-CH2環丁基、-CH2環戊基、-OI2環己基等。環狀的烷基基團也可以被稱為“同素環”并且包括二-同素環和多-同素環例如萘烷和金剛烷。不飽和的烷基基團在相鄰的碳原子之間包含至少一個雙鍵或三鍵(分別被稱為“烯基”或“炔基”)。代表性的直鏈的和支化的烯基基團包括乙烯基、丙烯基U-丁烯基、2-丁稀基、異]稀基、I-戊稀基、2_戊稀基、3_甲基-I-]稀基、2_甲基_2_ J稀基、2，3_ 二甲基-2-丁烯基等。代表性的直鏈的和支化的炔基基團包括乙炔基、丙炔基、I-丁炔基、2-丁炔基、I-戊炔基、2-戊炔基、3-甲基-I-丁炔基等。代表性的不飽和的環狀烷基基團包括環戊基和環己基等。
盡管未取代的烷基、烯基和炔基基團通常是適合的,但也可以有利地使用取代的燒基、稀基和塊基基團。在某些實施方案中，R可以為芳基基團或可以包括芳基基團。此處使用的術語“芳基”是廣義的術語并且以其常規的意義使用，包括但不限于指芳族碳環部分例如苯基或萘基，以及芳烷基和烷基芳基部分。此處使用的術語“芳烷基”是廣義的術語并且以其常規的意義使用，包括但不限于指至少一個烷基氫原子被芳基部分替代的烷基例如芐基、-CH2 (I或2-萘基)、-(CH2)2苯基、-(CH2)3苯基、-CH(苯基)2等。此處使用的術語“烷基芳基(或烷芳基)”是廣義的術語并且以其常規的意義使用，包括但不限于指至少一個芳基氫原子被烷基部分代替的芳基。特別優選的芳基基團包括C6_l2芳基和C7_2。芳烷基基團。盡管未取代的烷基或芳基基團通常是優選的,但在某些實施方案中可以有利地使用取代的烷基或芳基基團。此處使用的術語“取代的”是廣義的術語并且以其常規的意義使用，包括但不限于指其中至少一個氫原子被取代基代替的任何上述基團(例如烷基、芳基)。在酮取代基(“-c(=0)- ”)的情況中兩個氫原子被代替。當被取代時，在優選的實施方案的上下文中取代基”包括鹵素、羥基、氰基、硝基、磺酰胺、甲酰胺、羧基、醚、羰基、氣基、燒基氣基、_■燒基氣基、燒氧基、燒硫基、齒代燒基等。可選地,R基團的一個或多個碳原子可以被雜原子例如氮、氧或硫取代。在一個實施方案中，-Si(OR)3S團以側鏈基團的形式連接至含硅聚合物的主鏈。側鏈的-Si (OR)3基團可以直接地結合至含硅聚合物的主鏈中的原子(例如碳原子)，或通過適合的連接基團結合至聚合物的主鏈。連接基團的實例包括完全飽和的直鏈C1.6烷基鏈、以及具有醚鍵(例如烷氧基或聚(烷氧基)連接基團)的烷基鏈。其他連接基團包括具有酰胺鍵和羥基取代基的烷基鏈，例如-C (=0) (NII) CII2CII2CH2-—NHCH:2CH:()HCH:2OCH2CH2CH2—-NHC (=0) NHCH2CH2CH2-在一個實施方案中，包括的-Si (OR) 3基團在聚合物主鏈和/或聚合物的任何適合的部分之上或與其連接(例如作為端基、在接枝的部分或側鏈上等)。在含硅聚合物的某些實施方案中，除-Si (OR) 3基團以外,還可以期望包括其他側鏈基團。其他側鏈基團的實例包括羧酸根基團例如-C(=0)0—或_C( = 0)0H,酰胺基團例如-C(=0)NR，R”，其中R’和R”各自獨立地可以為H、烷基或烯基、異羥肟酸化的基團例如-C(=0)NH0、和胺基團例如-nh2。如本領域技術人員所理解的,也可以使用其他側鏈基團。在一些實施方案中，含硅聚合物的主鏈包括取代的乙烯重復單元例如-[CH2C(Rx)H]-，其中Rx包含具有或不具有本文別處描述的連接基團的-Si (OR)3基團,或其他的側鏈取代基。可以使用單一種類的連接基團，或可以使用連接基團的組合。在某些實施方案中，乙烯重復單元的其他氫原子可以被側鏈硅烷基團或一些其他側鏈基團取代。根據聚合物的種類和應用，含硅聚合物中的-Si (OR)3基團的適合的量可以變化。例如，在一個實施方案中含硅聚合物的單體單元的至少2%包括-Si (OR) 3基團。在另一個實施方案中，含硅聚合物的單體單元的至少8%包括-Si (OR)3基團。 在其他實施方案中，含硅聚合物可以具有至少10%、12%、15%、或20%的具
有-Si (OR)3基團的單體單元。絮凝劑組合物中存在高含量的-Si (OR)3基團可以增加絮凝劑組合物的絮凝益處。具有含娃聚合物的第一油包水乳液可以以多種方式制備。在一個實施方案中，？L液通過使轉相乳液的水相中存在的主鏈聚合物與娃燒化合物反應以提供具有側鏈Si (OR) 3基團的聚合物而制備。在另一個實施方案中，乳液通過使用轉相乳液聚合技術使含硅單體共聚合而制備。在另一個實施方案中，具有含硅聚合物的油包水乳液通過以下方法制備形成包括含硅聚合物的水溶液并將所述水溶液與表面活性劑和油互相混合，由此形成具有含硅聚合物的油包水乳液。油包水乳液為油連續的,且具有溶解于分散的水相中的含硅聚合物。包括含硅聚合物的水溶液可以以多種方式制備。在一個實施方案中，聚合物主鏈通過溶液聚合合成且含硅基團通過在溶液中的一系列反應被引入。可選地，含硅聚合物可以在溶液中制備,其中將含硅單體用于提供聚合物結合含硅基團。例如,在一些實施方案中，含硅聚合物可以通過包含式⑴的基團- Si (OR)3的單體的聚合而制備，或通過這樣的單體與一種或多種共聚單體共聚合而制備。適合的單體包括但不限于乙稀基二乙氧基娃燒、乙煉'基二甲氧基娃院、煉'丙基二乙氧基娃燒、丁煉'基二乙氧基硅烷、Y-N-丙烯酰基酰氨基丙基三乙氧基硅烷、對-三乙氧基甲硅烷基苯乙烯、2-(甲基_ 二甲氧基甲娃燒基)丙烯酸、2-(甲基二甲氧基甲桂燒基)-1, 4- 丁二烯、N- 二乙氧基甲硅烷基丙基-馬來酰亞胺和馬來酸酐和其他不飽和的酸酐與包含-Si (OR)3基團的氨基化合物的其他反應產物。在聚合之前或之后，單體或生成的重復單元可以通過含水的堿水解。適合的共聚單體包括但不限于乙烯基醋酸酯、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸及其酯、丙烯酰胺和取代的丙烯酰胺例如丙烯酰基酰氨基甲基丙烷磺酸。共聚物也可以為接枝共聚物例如聚丙烯酸-接枝(g)_聚(乙烯基三乙氧基硅烷)或聚(乙烯基醋酸酯-共-巴豆酸)_接枝-聚(乙烯基三乙氧基硅烷)。這些聚合物可以在多種溶劑例如丙酮、四氫呋喃、甲苯、二甲苯等中制備。在一些情況中，聚合物可溶于反應溶劑中并且可以方便地通過汽提出溶劑而回收,或者,如果聚合物不溶于反應溶劑中，則產物可以方便地通過過濾回收;然而，可以使用任何適合的回收方法。適合的抑制劑包括2，2’-偶氮雙-(2，4-二甲基戊腈)和2，2-偶氮雙異丁腈、過氧化苯甲酰、過氧化氫異丙苯等。
在一些實施方案中，此處描述的含硅聚合物可以通過使包含-Si(OR)3S團以及可以與現有聚合物的側鏈基團或主鏈原子反應的反應性基團的化合物反應而制備。聚胺可以與多種包含一個或多個-Si (OR)3基團的化合物反應，以得到可以用于優選的實施方案中的聚合物。反應性基團可以為燒基齒化物基團例如氣丙基、漠乙基、氣甲基、漠____|燒基、或其他適合的基團。包含^-個或多個- Si (OR)3基團的化合物可以包含環氧官能團例如縮水甘油氧基丙基、1，2_環氧基戊基、1，2_環氧基癸基、或3，4-環氧基環-己基乙基。反應性基團也可以為羥基基團和鹵化物的組合例如3-氯-2-羥基丙基。反應性部分也可以包含異氰酸酯基團例如異氰酸基丙基或異氰酸基甲基,其與胺基團反應以形成脲鍵或與羥基基團反應以形成聚氨酯鍵。此外，可以使用包含酸酐基團的硅烷例如三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐。可以“純的(neat)”進行反應或在適合的溶劑中進行反應。此外，可以通過使聚合物上的其他氨基基團或氮原子與烷基鹵化物、環氧化物或異氰酸酯反應而添加其他官能基團例如烷基基團。聚胺可以通過多種方法制備。例如，它們可以通過氮雜環丙烷或相似化合物的開環聚合而制備。它們也可以通過胺例如氨、甲基胺、二甲基胺、乙二胺等與反應性化合物例如1，2- 二氯乙烷、表氯醇、表溴醇或相似化合物的縮合反應而制備。
包含酸酐基團的聚合物可以與多種含硅化合物(例如包含一個或多個-Si (OR) 3基團)反應以制備此處描述的含硅聚合物的實施方案。適合的起始聚合物包括馬來酸酐均聚物、和馬來酸酐與單體例如苯乙烯、乙烯、甲基乙烯基醚等的共聚物。起始聚合物也可以為接枝共聚物例如聚(1，4- 丁二烯)-接枝-馬來酸酐或聚乙烯-接枝-馬來酸酐等。其它適合的酸酐單體包括衣康酸酐和檸康酸酐。適合的反應性硅烷化合物包括但不限于Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、雙(Y-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、N-苯基-Y-氨基丙基三乙氧基桂燒、對_氨基苯基二乙氧基娃燒、3-(間-氨基苯氧基丙基)-二甲氧基娃院、Y -氨基丁基三乙氧基硅烷等。其他官能基團可以通過使其與胺、醇、和其他化合物反應而被添加至聚合物。在一個優選的實施方案中，含娃聚合物包含重復單元,所述重復單元包含具有結構-[C(R1)H-C(R2)H]-的第一重復單元和具有結構—[C(R3)H-C(R4)H]-的第二重復單元，其中R1、R3和R4為-C (=0) 0R,且其中R2為-C ( = 0) NH-Rj -Si (OR) 3且其中R為I族或II族金屬離子，優選地為Na或K,且R’為包含1-12個碳原子的亞烷基,更優選地為包含2-6個碳原子的亞烷基,更優選地為亞丙基。在一個實施方案中，第一重復單元的量為至少約5%,優選地為至少約8%,數目基于聚合物中的重復單元的總數。聚合物可以包含源自乙烯基單體例如苯乙烯、烷基乙烯基醚和N-乙烯基吡咯烷酮的其他重復單元。在另一個優選的實施方案中，含硅聚合物包含重復單元,所述重復單元包含具有結構-[C(R1)H-C(R2)H]-的第一重復單元、具有結構-[C(R3)H-C(R4)H]-的第二重復單元和具有結構-[C(R5)H-C(R6)H]-的第三重復單元,其中R1、R3、R4和R5為-C (=0) 0R,其中R2為-C ( = 0) NH-R’ -Si (OR) 3’其中R6為-C (=0) NR，，R，，，且其中R為I族或II族金屬離子，優選地為Na或K,且R’為包含1-12個碳原子的亞烷基,更優選地為包含2-6個碳原子的亞烷基，更優選地為亞丙基,且其中R”為氫■或燒基或燦基基團且R”’為燒基或稀基基團，優選地包含1-18個碳基團。聚合物可以包含源自乙烯基單體例如苯乙烯、烷基乙烯基醚和N-乙烯基吡咯烷酮的其他重復單元。在一個實施方案中，第一重復單元的量為至少約5%,優選地為至少約8%，且第三重復單元的量為至少約10%,數目基于聚合物中的重復單元的總數。
包含羥基基團的聚合物可以與環氧基官能團例如縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷反應。包含羥基基團的聚合物的實例包括多糖例如淀粉和羥基乙基纖維素。在一個實施方案中，含硅聚合物包含重復單元，重復單元包含具有結構-[CH2C(R1)H]-的第一重復單元和具有結構-[CH2C(R2)H]-的第二重復單元,其中R1為-C ( = 0) 0_ 或-C ( = 0) NH2 或其組合,且其中 R2 為-C (=0) NHCH2CH2CH2CH2Si (0_) 3。在一個實施方案中，第二重復單元的量為至少約8%，例如至少約10%，數目基于聚合物中的重復單元的總數。在另一個實施方案中，含硅聚合物包含重復單元,重復單元包括任選存在的0-50%的具有結構-[CH2C(R1)H]-的第^-重復單元,任選存在的0-90%的具有結構-[CH2C(Ra)H]-的第二重復單元，任選存在的0-60%的具有結構-[CH2C (R3) H]-的第三重復單元,8-100%的具有結構-[CH2C(R4)H]-的第四重復單元，和任選存在的0-30%的具有結構-[CH2C(R5)H]-的第五重復單元，其中 R1 為 C (=0)NH2、R2 為-C (=(〕)()_、R3 為-C(=0)NHO' R4 為-NHCH2CH (OH) CH2OCH2CH2CH2Si (013,且 R5 為-NH2。在一個實施方案中,含硅聚合物包含至多約50%數目的第一重復單元,至多約90%數目的第二重復單元,至多約60%數目 的第三重復單元，8-50%數目的第四重復單元，和至多30%數目的第五重復單元。在另一個實施方案中，含娃聚合物包含重復單元，重復單元包括具有結構-[CH2C(R1)H]-的第…-重復單元，具有結構-[CH2C(R2)H]-的第二重復單元,具有結構[CH2C (R3) H]-的第三重復單元，具有結構-[CH2C (R4) H]-的第四重復單元，和具有結構-[CH2C(R5)H]—的第五重復單元,其中 R1 為 C(=0)NII2, R2 為-C(=0)0—，R3 為-C(=0)NH0'R4為-NHC (=0) NHCH2CH2CH2Si (()_) 3,且:R5為-NH2。在一個實施方案中，第一重復單元和第二重復單元^-起占重復單元數目的約65%-約70%,第三重復單元占重復單元數目的約20-約30%,且第四和第五重復單元一起為剩余的重復單元。另一個實施方案提供了包含結構(I)的重復單元，任選存在的結構(II)的重復單元,和結構(III)的重復單元的聚合物
—(^ CB2CH2N^(^ CH2CH2N^)—~
A1A2
Si(ORlt)3Q
① (n) (ill)其中Q為H或任選地被取代的包含約I-約20個碳的徑基基團；A1和A2各自獨立地為直接鍵或包含約I-約20個碳的有機連接基團；且R” =H、任選地被取代的C1-C2q烷基,任選地被取代的C6-C12芳基,任選地被取代的C7-C20芳烷基、任選地被取代的C2-Cm烯基、I族金屬離子、II族金屬離子、或NR14,其中各R1獨立地選自H、任選地被取代的C1-C2tl烷基、任選地被取代的C6-C12芳基、任選地被取代的C7-C20芳烷基、和任選地被取代的c2-c2。烯基。此處可以將術語“聚合物P1”用于指包含結構(I)的重復單元,任選存在的結構(II)的重復單元,和結構(III)的重復單元的聚合物。在一個實施方案中,聚合物Pl包含結構⑴的重復單元，其中R”為I族金屬離子(例如Na)、(II)族金屬離子(例如K)和/或NR1J例如銨)。聚合物Pl中的重復單元的量可以在廣泛的范圍內變化。例如，在一個實施方案中,基于聚合物Pl中的重復單元的總摩爾數,聚合物Pl包含至少約8摩爾百分比、優選至少約15摩爾百分比的結構(I)的重復單元。如上所述,聚合物Pl中的結構(I)和(II)的重復單元包括A1和A2,其各自獨立地為直接鍵或包含約卜約20個碳的有機連接基團。適合的有機連接基團的實例包括其中A1和A2各自獨立地由-A3-A4-A5-表示的那些，其中 A3=直接鍵、C=0、任選地被取代的C1-Clti亞烷基,或任選地被取代的C6-C12芳基； A4=直接鍵、O、NR”’、酰胺、聚氨酯或脲，其中R”’為H或C:l_3烷基；且A5=直接鍵、O、任選地被取代的C1-C2ci烷基、任選地被取代的C2-C2tl烯基或任選地被取代的c7-c2。芳烷基。有機連接基團A1 和 A2 的實例包括-(CH2) 3_、-CH(OH)-CH2-、-CH2-CH(OH)-、-CH(OH) -CH2-O-' -CH2-CH (OH) _0_、-CH2-CH (OH) -CH2-O-' -CH2-CH (OH) -CH2-O-CH2CH2CH2' -C (=0)-CII (CO2M) -、-C (=0) -CU (CH2CO2M) -、-C (=0) -CII2-CII (CO2M)-和-C (=0) -NH-CH2CH2CH2-,其中M為H、金屬陽離子例如Na、銨陽離子例如四燒基銨或NH4、或有基基團例如任選地被取代的C1-C2tl烷基、任選地被取代的C6-C12芳基、任選地被取代的C7-C2。芳烷基、或任選地被取代的C2-C2ci烯基。在一個優選的實施方案中,有機連接基團A1和A2中的至少一個為-CH2-CH(OH) -CH2-O-CH2CH2CH2-。本領域技術人員應理解,可以以多種形式任選地將以基團Q的形式的疏水性引入聚合物Pl中。在一個實施方案中,Q為任選地被取代的C1-C2tl烷基、任選地被取代的C6-C12芳基、任選地被取代的C7-Cm芳烷基、或任選地被取代的C2-C2ci烯基。優選地，Q選自丙基、丁基、戊基、己基、2—乙基己基、-半'基、癸基、C7mC20燒基苯基(例如甲苯基、壬基苯基)、十八燒基、羊稀基、和十八燒基。在一些實施力案中，Q選自丁基、2-乙基己基、苯基、甲苯基、壬基苯基、十六烷基、辛烯基、和十八烷基。在^-個實施方案中,A2為-CH2-CH(OH)-CH2-O-且Q為C8-Cw烷基。另一個實施方案提供了包含至少一種聚乙烯亞胺、第一氮-反應性化合物、和任選存在的第二氮-反應性化合物的聚合反應產物的組合物，所述聚合反應產物具有至少約500的重均分子量,優選地,具有至少約20000的重均分子量,其中第一氮-反應性化合物包含-Si (0R”) 3基團和氮-反應性基團，其中R” =H,任選地被取代的C1-C2ci烷基，任選地被取代的C6-C12芳基、任選地被取代的C7-C2tl芳烷基、任選地被取代的C2-C2ci烯基、I族金屬離子、II:族金屬離子、或NR14,各R1獨立地選自H、任選地被取代的C1-C2ci烷基,任選地被取代的C6-C12芳基、任選地被取代的C7-C2。芳烷基、和任選地被取代的C2-C2t5烯基；第二氮-反應性化合物包含氮-反應性基團且不包含Si (0R，，) 3基團；并且包含具有約I-約40個碳的任選地被取代的烴基基團。此處可以將術語“PRP1”用于指這樣的聚合反應產物。可以使用直鏈的或支化的聚乙烯亞胺制備PRPl,其中支化的聚乙烯亞胺的結構包括下示的連接，如本領域普通技術人員應理解的。
權利要求
1.絮凝劑組合物，所述絮凝劑組合物包含在其水相中具有含硅聚合物的第一油包水乳液和在其水相中具有陰離子型聚合物的第二油包水乳液的共混物,其中所述組合物中存在的所述含硅聚合物和所述陰離子型聚合物的重量比為100:1-1:100。
2.絮凝劑組合物，所述絮凝劑組合物包含含硅聚合物和陰離子型聚合物，所述絮凝劑組合物通過以下方法制備將油、表面活性劑和包含陰離子型聚合物的油包水乳液互相混合以形成第一乳液,并將所述第^-乳液與包含含硅聚合物的水溶液互相混合。
3.如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物，其中所述組合物中存在的所述含硅聚合物或所述陰離子型聚合物的重量比為10:1-1:10。
4.如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物,其中所述含硅聚合物包含-Si(OR)3基團。
5.如權利要求4所述的絮凝劑組合物,其中R獨立地選自氫、Cm。烷基、C2_2。烯基、C6_12芳基、C7_2。芳烷基、I族金屬離子、II族金屬離子、和NR’ 4+ ;其中R，獨立地選自:氫、C卜20烷基、C2_2。烯基、C6_12芳基、和C7,芳烷基；且其中R和R’獨立地為未取代的、羥基取代的、或β羥基取代的。
6.如權利要求5所述的絮凝劑組合物,其中R選自Na+、K+、和NH4'
7.如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物,其中所述含硅聚合物選自含硅聚乙烯亞胺、乙烯基三乙氧基硅烷共聚物、丙烯酸和三乙氧基甲硅烷基丙基丙烯酰胺的共聚物、丙烯酸和三乙氧基乙烯基硅烷的共聚物、含硅多糖、含硅苯乙烯/馬來酸酐共聚物、含硅馬來酸酐/烷基乙烯基醚共聚物、及其混合物。
8.如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物，其中第一乳液的所述含硅聚合物的重均分子量為約1000或更大。
9.如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物，其中所述陰離子型聚合物為異羥肟酸化的聚合物。
10.如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物，其中所述陰離子型聚合物為異羥肟酸化的聚 丙烯酰胺。
11.如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物,其中所述陰離子型聚合物選自聚丙烯酸酉旨、聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸酯)、及其混合物。
12.如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物,其中所述陰離子型聚合物包含至少約50%的陰離子型重復單元。
13.絮凝方法,所述方法包括 將如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物轉相，以形成包含所述含硅聚合物和所述陰離子型聚合物的水溶液；和 將所述溶液與制備氧化鋁的方法中的工藝物流互相混合，互相混合的所述絮凝劑組合物的量有效地使懸浮于其中的固體的至少一部分絮凝。
14.如權利要求13所述的絮凝方法,其中所述固體選自赤泥、鋁硅酸鈉、硅酸鈣、鋁硅酸鈣、鈦氧化物、及其混合物。
15.如權利要求13所述的絮凝方法，還包括分離所述絮凝的固體中的至少一部分。
16.如權利要求13所述的絮凝方法，其中所述含硅聚合物選自含硅聚乙烯亞胺、乙烯基三乙氧基硅烷共聚物、丙烯酸和三乙氧基甲硅烷基丙基丙烯酰胺的共聚物、丙烯酸和三乙氧基乙烯基硅烷的共聚物、含硅多糖、含硅苯乙烯/馬來酸酐共聚物、含硅馬來酸酐/烷基乙烯基醚共聚物、及其混合物。
17.如權利要求13所述的絮凝方法，其中所述陰離子型聚合物為異羥肟酸化的聚丙烯酰胺。
18.如權利要求13所述的絮凝方法，其中所述陰離子型聚合物選自聚丙烯酸酯、聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸酯)、及其混合物。
19.絮凝方法,其包含將如權利要求I或2所述的絮凝劑組合物與制備氧化鋁的方法中的工藝物流互相混合，所述互相混合的絮凝劑組合物的量有效地使懸浮于其中的固體的至少一部分絮凝。
20.在其水相中包含含硅聚合物和陰離子型聚合物的油包水乳液絮凝劑組合物,其中所述含硅聚合物與所述陰離子型聚合物的重量比在1:100-100:1的范圍內。
全文摘要
本發明公開了絮凝劑組合物，所述絮凝劑組合物包括在其水相中具有含硅聚合物的第一油包水乳液和在其水相中具有陰離子型聚合物的第二油包水乳液的共混物，其中所述組合物中存在的所述含硅聚合物和所述陰離子型聚合物的重量比為100:1-1:100。
文檔編號C08J3/09GK102858462SQ201180009190
公開日2013年1月2日 申請日期2011年2月7日 優先權日2010年2月12日
發明者豪恩-林(托尼)·陳, D·A·西維亞爾, M·J·戴維斯, M·盧埃林 申請人:塞特克技術公司