L’invention fournit une suspension aqueuse d’une matière minérale, par exemple du carbonate de calcium, qui est préparée au moyen d’une dispersion aqueuse de polymère (méth)acryliqe neutralisé au moyen d’un ion monovalent. L’invention concerne également un agent dispersant ainsi que l’utilisation de cette suspension minérale pour la préparation d’une charge de masse pour la préparation de papier ou pour son utilisation pour la préparation d’une sauce de couchage de papier ou pour la préparation d’une composition de revêtement.

On connaît des méthodes de préparation de suspension de matière minérale. En particulier, on connaît des méthodes qui mettent en œuvre des agents dispersants ou des agents d’aide au broyage, notamment pour contrôler la rhéologie de la suspension lors de sa préparation ou de son stockage.

Le document WO 2007077484 décrit la préparation, en présence d’un polyacrylate, d’une suspension aqueuse comprenant du carbonate de calcium broyé et du carbonate de calcium précipité. Le document WO 2008010055 décrit la dispersion dans l’eau d’une matière minérale en présence d’un copolymère (méth)acrylique-maléique.

De manière générale, les méthodes de dispersion ou de broyage de matière minérale doivent être efficaces et permettre de contrôler la granulométrie des particules obtenues. De plus, les méthodes de broyage de matière minérale doivent avoir une efficacité élevée en termes de durée de broyage pour une granulométrie particulière pour une quantité définie de matière minérale. En effet, pour la préparation d’une quantité définie de particules minérales de granulométrie particulière, un temps d’utilisation réduit des installations de broyage permet une amélioration du rendement global de la méthode de broyage.

De même, il est important de disposer de méthodes de dispersion ou de broyage de matière minérale qui permettent de préparer des suspensions aqueuses de particules de matière minérale qui soient stables peu après leur préparation mais également plusieurs heures ou plusieurs jours après. Les phénomènes de dérive de la viscosité doivent être contrôlés car ils peuvent conduire à une gélification des suspensions préparées qui en rendrait la manipulation difficile voire impossible. De même, les phénomènes de sédimentation des particules doivent être évités ou fortement ralentis.

Outre le contrôle de la stabilité, le contrôle de la viscosité des suspensions aqueuses de particules de matière minérale dispersées ou broyées est également essentiel. Il est également important de pouvoir préparer des suspensions aqueuses de particules de matière minérale possédant un extrait sec élevé. Un extrait sec élevé de ces suspensions aqueuses de particules de matière minérale permet notamment d’augmenter la productivité des méthodes qui utilisent ces suspensions.

Par ailleurs, les agents dispersants ou les agents d’aide au broyage devraient pouvoir être préparés en l’absence de composés pouvant être considérés comme préjudiciables d’un point de vue environnemental ou bien en l’absence de composés à l’emploi restreint par des dispositions réglementaires. En particulier, la préparation de ces agents en l’absence de composé comprenant du phosphore devrait être privilégiée, notamment l’absence de phosphore au degré d’oxydation I, III ou V.

Par ailleurs, lors de la fabrication du papier, des compositions aqueuses de charge minérale sont utilisées pour apporter une charge minérale au sein de la pulpe comprenant de l’eau et des fibres d’origine végétale, en particulier des fibres de matière cellulosique. Au sein de ces compositions, la charge minérale est sous la forme de particules. L’utilisation de telles charges minérales permet notamment d’améliorer les propriétés physiques du papier, en particulier d’améliorer ses propriétés optiques, ou bien de réduire la quantité relative de matière cellulosique par rapport à la quantité de charge minérale. L’amélioration de l’efficacité des méthodes de fabrication de papier est également permise grâce à l’utilisation de ces charges minérales. La formation de flocs de particules de charge minérale ou de fibres perturbant la qualité du papier doit également être limitée. Améliorer la compatibilité des différents composés utilisés lors de la préparation du papier doit également être recherché.

Ainsi, bien qu’il existe des méthodes de dispersion ou de broyage humide de matière minérale qui mettent en œuvre des polymères comme agent dispersant ou comme agent d’aide au broyage, les méthodes de l’état de la technique ne permettent pas toujours d’apporter de solution satisfaisante aux problèmes rencontrés avec les suspensions minérales aqueuses obtenues. Il existe donc un besoin de disposer de suspensions aqueuses de matière minérale améliorées. L’invention permet d’apporter une solution àtout ou partie des problèmes des suspensions de l’état de la technique.

Ainsi, l’invention fournit une suspension aqueuse S de particules minérales préparée en dispersant dans l’eau au moins une matière minérale M en présence d’une dispersion aqueuse comprenant : a) au moins un polymère P a-sulfoné préparé dans l’eau et en l’absence de composé phosphoré, par une réaction de polymérisation d’au moins un monomère A choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide acrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons, en présence d’au moins un composé initiateur et d’au moins un composé soufré T comprenant du soufre au degré d’oxydation IV (soufre IV ou S IV), et totalement ou partiellement neutralisé uniquement au moyen d’au moins un ion monovalent, b) au moins un composé B choisi parmi un acide sulfo-carboxylique, un sel d’acide sulfo-carboxylique et leurs combinaisons, présent en une quantité molaire inférieure à 25 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV.

De manière préférée pour la suspension S selon l’invention, les particules de matière M dispersée ont une taille inférieure à 50 pm ou bien une taille allant de 0,05 à 50 pm ou bien une taille inférieure à 10 pm, de préférence inférieure à 5 pm ou à 2 pm, plus préférentiellement inférieure à 1 pm ou inférieure à 0,5 pm. Également de manière préférée pour la suspension S selon l’invention, la matière M est broyée dans l’eau en présence de la dispersion aqueuse. De préférence, les particules de matière M broyée ont alors une taille inférieure à 50 pm ou bien une taille allant de 0,05 à 50 pm ou bien une taille inférieure à 10 pm, de préférence inférieure à 5 pm ou à 2 pm, plus préférentiellement inférieure à 1 pm ou inférieure à 0,5 pm.

De manière préférée selon l’invention, la suspension S a une viscosité Brookfield, mesurée après préparation et à 100 tour/min et à 25°C, inférieure à 1 000 mPa.s, de préférence inférieure à 800 mPa.s, plus préférentiellement inférieure à 500 mPa.s ou à 400 mPa.s.

Également de manière préférée selon l’invention, la suspension S a une viscosité Brookfield, mesurée à 100 tour/min à 25°C après repos de 24 heures à 60°C et agitation à 100 tour/min, inférieure à 1 000 mPa.s, de préférence inférieure à 800 mPa.s, plus préférentiellement inférieure à 500 mPa.s ou à 400 mPa.s.

De manière préférée, la suspension S met en œuvre une seule matière M ou deux ou trois matières M. De manière plus préférée, la suspension S met en œuvre une seule matière M. Selon l’invention, la matière M est synthétique ou d’origine naturelle. De préférence, la matière M est choisie parmi carbonate de métal alcalino-terreux, plus préférentiellement du carbonate de calcium (carbonate de calcium naturel ou carbonate de calcium précipité), carbonate de strontium, carbonate de magnésium, carbonate de baryum, dolomie, kaolin, dioxyde de titane, talc, chaux, sulfate de calcium, sulfate de baryum. De manière toute préférée, la matière M est choisie parmi carbonate de calcium naturel, carbonate de calcium précipité, carbonate de magnésium, dolomie, kaolin, dioxyde de titane, talc, chaux. De manière préférée selon l’invention, l’extrait sec de la suspension S est supérieur à 60 % en poids, de préférence supérieur à 70 % en poids ou supérieur à 75 % en poids. De manière également préférée selon l’invention, l’extrait sec de la suspension S est compris entre 60 % en poids et 80 % en poids, de préférence entre 70 % en poids et 80 % en poids ou entre 75 % en poids et 80 % en poids. L’extrait sec de la suspension est mesuré par pesée d’une quantité de 100 g de suspension dont l’eau et les substances volatiles à température ambiante sont séparées, par exemple par chauffage.

De manière essentielle selon l’invention, la suspension S est préparée en présence d’une dispersion aqueuse qui comprend le polymère a-sulfoné P. De manière préférée selon l’invention, le polymère P est choisi parmi un polymère PI a-co-disulfoné, un polymère P2 a-monosulfoné et leurs combinaisons.

De manière préférée selon l’invention, le polymère P est mis en œuvre en une quantité en poids sec allant de 0,02 % en poids à 5 % en poids, de préférence de 0,05 % en poids à 2 % en poids, plus préférentiellement de 0,1 % en poids à 1,5 % en poids par rapport à la quantité en poids sec de matière minérale M.

Selon l’invention, le polymère P est préparé au moyen du monomère A. De préférence, le monomère A est choisi parmi l’acide acrylique, un sel d’acide acrylique et leurs combinaisons. Avantageusement, le monomère A peut être combiné à au moins un autre monomère choisi parmi acétate de vinyl, acrylate de methyl, acrylate d’ethyl, hydroxyethylmethacrylate, hydroxyethylacrylate, hydroxypropylmethacrylate, hydroxypropylacrylate, acide 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonique (AMPS), acide maléique, anhydride maléique, acide itaconique et leurs combinaisons. Plus avantageusement, le monomère A est choisi parmi l’acide acrylique, un sel d’acide et leurs combinaisons, combiné à au moins un autre monomère choisi parmi acétate de vinyl, acrylate de methyl, acrylate d’ ethyl, hydroxy ethylmethacrylate, hydroxy ethylacrylate, hydroxypropylmethacrylate, hydroxypropylacrylate, acide

2-acrylamido-2-methylpropane sulfonique (AMPS), acide maléique, anhydride maléique, acide itaconique et leurs combinaisons. Bien plus avantageusement, le monomère A peut être combiné à un autre monomère qui est différent de l’acide maléique et de l’anhydride maléique.

De manière essentielle selon l’invention, la polymère P est préparé en présence d’au moins un composé T comprenant du soufre IV. De manière préférée, le composé T est choisi parmi hydrogénosulfite de lithium, hydrogénosulfite de sodium, hydrogénosulfite de potassium, hydrogénosulfite d’ammonium, di (hydrogénosulfite) de calcium, di(hydrogénosulfite) de magnésium et leurs combinaisons. Préférentiellement selon l’invention, le composé T est un mono-hydrogénosulfite. L’hydrogénosulfite de sodium ou bisulfite de sodium est tout particulièrement préféré.

De manière préférée selon l’invention, la réaction de polymérisation est réalisée à une température supérieure à 30°C et inférieure à 100°C, de préférence inférieure à 90°C, plus préférentiellement inférieure à 80°C ou à 75 °C.

Selon l’invention, le polymère A est préparé en présence d’au moins un composé initiateur. De préférence, le composé initiateur est choisi parmi un peroxyde (par exemple peroxyde d’hydrogène, hydroperoxyde de /c/V-butyl), un persulfate (par exemple persulfate de sodium, persulfate d’ammonium, persulfate de potassium), leurs combinaisons et leurs associations avec un sel métallique, de préférence un sel métallique choisi parmi un sel de fer (par exemple Fe II ou Fe III), un sel de cuivre (par exemple Cu I ou Cu II) et leurs combinaisons.

De manière essentielle selon l’invention, le polymère P est partiellement ou totalement neutralisé au moyen d’un ion monovalent. Selon l’invention, les groupements carboxyliques du polymère P peuvent être partiellement neutralisés à un taux de 70 à 97 % molaire, de préférence à un taux de 90 à 95 % molaire. De préférence, le polymère P est partiellement non-neutralisé. Également de préférence, le polymère P est totalement neutralisé.

De manière préférée selon l’invention, l’ion monovalent est choisi parmi K ⁺ , Na ⁺ , Li ⁺ , NH ₄ ⁺ et leurs combinaisons. L’ion particulièrement préféré est Na ⁺ . Selon l’invention, le polymère P peut être neutralisé au moyen d’au moins un composé choisi parmi NaOH, KOH, LiOH et dérivés ammonium.

De manière préférée, le polymère P a une masse moléculaire moyenne en poids Mw (mesurée par CES) inférieure à 20 000 g/mol, de préférence inférieure à 15 000 g/mol, inférieure à 10 000 g/mol, plus préférentiellement inférieure à 7 000 g/mol ou inférieure à 6 000 g/mol. Le polymère P a généralement une masse moléculaire moyenne en poids Mw (mesurée par CES) supérieure à 1 000 g/mol ou supérieure à 1 200 g/mol.

De manière préférée, le polymère P a un indice de polymolécularité IP (mesuré par CES) inférieur à 4 ou allant de 1,2 à 4 ou de 1,5 à 4 ; de 1,2 à 3 ou de 1,5 à 3 ; de 1,2 à 2,5 ou bien encore de 1,5 à 2,5.

Selon l’invention, le poids ou masse moléculaire du polymère P est déterminé par Chromatographie d'Exclusion Stérique (CES) ou en anglais « Size Exclusion Chromatography » (SEC). Une prise d'essai de la dispersion de polymère correspondant à 90 mg de matière sèche est introduite dans un flacon de 10 mL. On ajoute de la phase mobile, additionnée de 0,04 % de diméthylformamide (DMF), jusqu'à une masse totale de 10 g. La composition de cette phase mobile est la suivante : NaHCOs : 0,05 mol/L, NaNOs : 0,1 mol/L, triéthanolamine : 0,02 mol/L, NaNi : 0,03 % massique. La chaîne de CES est composée d'une pompe isocratique de type Waters 510, dont le débit est réglé à 0,8 mL/min, d'un passeur d'échantillons Waters 717+, d'un four contenant une précolonne de type Guard Column Ultrahydrogel Waters de 6 cm de longueur et 40 mm de diamètre intérieur, suivie d’une colonne linéaire de type Ultrahydrogel Waters de 30 cm de longueur et de 7,8 mm de diamètre intérieur. La détection est assurée au moyen d’un réfractomètre différentiel de type RI Waters 410. Le four est porté à la température de 60°C et le réfractomètre est porté à la température de 45°C. Le dispositif de CES est étalonné avec une série d'étalons polyacrylate de sodium fournis par Polymer Standard Service de poids moléculaire au sommet de pic compris entre 900 et 2 250 000 g/mol et d’indice de polymolécularité compris entre 1,4 et 1,7. La courbe d'étalonnage est de type linéaire et prend en compte la correction obtenue grâce au marqueur de débit : le diméthylformamide (DMF). L'acquisition et le traitement du chromatogramme sont effectués par l'utilisation du logiciel PSS WinGPC Scientific v 4.02. Le chromatogramme obtenu est intégré dans la zone correspondant à des poids moléculaires supérieurs à 250 g/mol.

De manière préférée selon l’invention, la quantité molaire de composé soufré T présente au sein de la suspension S, de préférence la quantité molaire de soufre IV, est comprise entre 1 % et 15 %, de préférence entre 1,5 % et 12 %, par rapport à la quantité molaire totale de monomères mis en œuvre. De manière plus préférée selon l’invention, la quantité molaire de composé soufré T présente au sein de la suspension S, de préférence la quantité molaire de soufre IV, est comprise entre 1 % et 15 %, de préférence entre 1,5 % et 12 %, par rapport à la quantité molaire totale de groupements insaturés des monomères mis en œuvre.

Selon l’invention, la suspension S comprend au moins un composé B choisi parmi un acide sulfo-carboxylique, un sel d’acide sulfo-carboxylique et leurs combinaisons. Selon l’invention, le composé B est choisi parmi les acides sulfo-carboxy-aromatiques et les acides sulfo-carboxy-alkyliques, en particulier l’acide 3-sulfopropionique, l’acide 3-sulfo-2-methyl-propionique, l’acide sulfo-succinique, leurs sels et leurs combinaisons. Les sels du composé B sont généralement le sel de sodium, le sel de potassium, le sel de lithium, le sel de calcium, le sel de magnésium ou le sel d’ammonium. De préférence, les sels du composé B sont le sel de sodium, le sel de potassium, le sel de lithium ou le sel d’ammonium.

De manière essentielle selon l’invention, la quantité molaire de composé B présent au sein de la suspension S est inférieure à 25 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV. De manière préférée, la quantité molaire de composé B présent au sein de la suspension S est inférieure à 20 % ou plus préférentiellement inférieure à 15 % ou à 12 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV. Généralement selon l’invention, la quantité molaire de composé B présent au sein de la suspension S est supérieure à 0,2 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV. En particulier, la quantité molaire de composé B est supérieure à 2 % ou à 5 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV. Selon l’invention, la quantité molaire de composé B présent au sein de la suspension S par rapport à la quantité molaire de soufre IV est donc généralement comprise dans les intervalles de 0,2 % à 25 %, de 2 % à 25 %, de 5 % à 25 %, de 0,2 % à 20 %, de 2 % à 20 %, de 5 % à 20 %, de 0,2 % à 15 %, de 2 % à 15 %, de 5 % à 15 %, de 0,2 % à 12 %, de 2 % à 12 %, de 5 % à 12 %.

Selon l’invention, le polymère P est préparé en l’absence de composé phosphoré. En particulier, le polymère P est préparé en l’absence de composé comprenant du phosphore au degré d’oxydation I, notamment en l’absence d’acide hypophosphoreux, d’hypophophite de sodium, d’hypophophite de potassium, d’hypophophite de lithium, d’hypophophite d’ammonium, d’hypophophite de calcium et d’hypophophite de magnésium ; ou bien en l’absence de composé comprenant du phosphore au degré d’oxydation III, notamment en l’absence d’acide phosphoreux et de sel d’acide phosphoreux.

L’invention concerne également la préparation de la suspension S.

Ainsi, l’invention fournit une méthode de préparation d’une suspension aqueuse S comprenant la dispersion, éventuellement le broyage, dans l’eau d’au moins une matière minérale M en présence d’une dispersion aqueuse comprenant : a) au moins un polymère P a-sulfoné préparé dans l’eau et en l’absence de composé phosphoré, par une réaction de polymérisation d’au moins un monomère A choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide acrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons, en présence d’au moins un composé initiateur et d’au moins un composé soufré T comprenant du soufre au degré d’oxydation IV, et totalement ou partiellement neutralisé uniquement au moyen d’au moins un ion monovalent, b) au moins un composé B choisi parmi un acide sulfo-carboxylique, un sel d’acide sulfo-carboxylique et leurs combinaisons, présent en une quantité molaire inférieure à 25 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV.

La préparation de la suspension S selon l’invention met en œuvre la dispersion aqueuse de polymère P a-sulfoné comme agent de dispersion ou de broyage de la matière minérale M. L’invention concerne également cet agent.

Ainsi, l’invention fournit un agent de dispersion ou de broyage comprenant une dispersion aqueuse comprenant : a) au moins un polymère P a-sulfoné préparé dans l’eau et en l’absence de composé phosphoré, par une réaction de polymérisation d’au moins un monomère A choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide acrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons, en présence d’au moins un composé initiateur et d’au moins un composé soufré T comprenant du soufre au degré d’oxydation IV, et totalement ou partiellement neutralisé uniquement au moyen d’au moins un ion monovalent, b) au moins un composé B choisi parmi un acide sulfo-carboxylique, un sel d’acide sulfo-carboxylique et leurs combinaisons, présent en une quantité molaire inférieure à 25 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV.

Cet agent permet d’améliorer de manière particulièrement efficace la dispersion ou le broyage de la matière minérale M. Ainsi, l’invention fournit également une méthode d’amélioration de l’efficacité de la dispersion ou du broyage dans l’eau d’au moins une matière minérale M comprenant la mise en œuvre, lors de la dispersion, respectivement du broyage, d’une dispersion aqueuse comprenant au moins un polymère P a-sulfoné préparé dans l’eau et en l’absence de composé phosphoré, par une réaction de polymérisation d’au moins un monomère A choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide acrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons, en présence d’au moins un composé initiateur et d’au moins un composé soufré T comprenant du soufre au degré d’oxydation IV, et totalement ou partiellement neutralisé uniquement au moyen d’au moins un ion monovalent, ayant un taux réduit de composé B choisi parmi un acide sulfo-carboxylique, un sel d’acide sulfo-carboxylique et leurs combinaisons, de préférence comprenant du composé B en une quantité molaire inférieure à 25 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV.

La suspension aqueuse S obtenue grâce à l’invention possède des propriétés particulièrement avantageuses et elle peut être utilisée dans de nombreux domaines techniques, notamment pour la préparation du papier. Ainsi, l’invention fournit une méthode de préparation d’une composition de charge de masse papetière ou d’une composition de sauce de couchage papetière comprenant la préparation d’une suspension aqueuse S de particules minérales préparée par dispersion, éventuellement le broyage, dans l’eau d’au moins une matière minérale M en présence d’une dispersion aqueuse comprenant : a) au moins un polymère P a-sulfoné préparé dans l’eau et en l’absence de composé phosphoré, par une réaction de polymérisation d’au moins un monomère A choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide acrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons, en présence d’au moins un composé initiateur et d’au moins un composé soufré T comprenant du soufre au degré d’oxydation IV, et totalement ou partiellement neutralisé uniquement au moyen d’au moins un ion monovalent, b) au moins un composé B choisi parmi un acide sulfo-carboxylique, un sel d’acide sulfo-carboxylique et leurs combinaisons, présent en une quantité molaire inférieure à 25 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV.

Cette méthode de préparation de papier comprend l’utilisation d’une suspension S selon l’invention.

La suspension aqueuse S obtenue grâce à l’invention peut également être utilisée pour la préparation d’une composition de revêtements, notamment d’un vernis ou d’une peinture. Ainsi, l’invention fournit une méthode de préparation d’une composition de revêtement comprenant :

* la préparation d’une suspension aqueuse S de particules minérales préparée par broyage dans l’eau d’au moins une matière minérale M en présence d’une dispersion aqueuse comprenant : a) au moins un polymère P a-sulfoné préparé dans l’eau et en l’absence de composé phosphoré, par une réaction de polymérisation d’au moins un monomère A choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide acrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons, en présence d’au moins un composé initiateur et d’au moins un composé soufré T comprenant du soufre au degré d’oxydation IV, et totalement ou partiellement neutralisé au moyen d’une combinaison d’au moins un ion monovalent et d’au moins un ion divalent, b) au moins un composé B choisi parmi un acide sulfo-carboxylique, un sel d’acide sulfo-carboxylique et leurs combinaisons, présent en une quantité molaire inférieure à 25 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV, * le mélange de la suspension S avec au moins un composé liant, éventuellement avec au moins un composé modificateur de rhéologie et éventuellement avec au moins un pigment organique ou minéral.

La composition de revêtement selon l’invention comprend :

* une suspension aqueuse S de particules minérales préparée par broyage dans l’eau d’au moins une matière minérale M en présence d’une dispersion aqueuse comprenant : a) au moins un polymère P a-sulfoné préparé dans l’eau et en l’absence de composé phosphoré, par une réaction de polymérisation d’au moins un monomère A choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d’acide acrylique, un sel d’acide méthacrylique et leurs combinaisons, en présence d’au moins un composé initiateur et d’au moins un composé soufré T comprenant du soufre au degré d’oxydation IV, et totalement ou partiellement neutralisé au moyen d’une combinaison d’au moins un ion monovalent et d’au moins un ion divalent, b) au moins un composé B choisi parmi un acide sulfo-carboxylique, un sel d’acide sulfo-carboxylique et leurs combinaisons, présent en une quantité molaire inférieure à 25 % par rapport à la quantité molaire de soufre IV,

*au moins un composé liant, éventuellement au moins un composé modificateur de rhéologie et éventuellement au moins un pigment organique ou minéral.

L’invention fournit également une méthode de préparation d’un revêtement comprenant l’application sur un substrat d’une composition de revêtement selon l’invention.

Selon l’invention, les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la suspension S selon l’invention définissent des méthodes pour sa préparation, des méthodes qui l’utilisent ainsi que des agents de dispersion ou de broyage qui sont également particuliers, avantageux ou préférés.

Les exemples qui suivent permettent d’illustrer les différents aspects de l’invention.

EXEMPLES

Préparation et caractérisation de polymères P selon l’invention

Préparation du polymère PI selon l’invention

Dans un réacteur en verre de 1 litre équipé d’une agitation, d’un thermomètre et d’un système de refroidissement, on prépare à température ambiante une charge comprenant 0,006 g de sulfate de fer heptahydraté et 380 g d’eau. Pendant la montée en température, on prépare 3 charges à introduire en parallèle pendant 3 heures. On introduit dans un premier bêcher 623,5 g d’acide acrylique, dans un deuxième bêcher 5,086 g de persulfate de sodium et 46,6 g d’eau et dans un troisième bêcher 122,86 g d’une solution aqueuse de bisulfite de sodium à 40 % massique. Après 3 heures d’ajout à 73°C, on obtient une dispersion limpide de polymère PI. Ce polymère est alors totalement neutralisé par ajout de soude (pH = 8,3). La concentration en matière sèche est de 40,2 %. Le polymère PI a une Mw de 4 430 g/mol et un Ip de 2,2.

Préparation du polymère P2 selon l’invention

Dans un réacteur en verre de 1 litre équipé d’une agitation, d’un thermomètre et d’un système de refroidissement, on prépare à température ambiante une charge comprenant 0,006 g de sulfate de fer heptahydraté et 380 g d’eau. Pendant la montée en température, on prépare 3 charges à introduire en parallèle pendant 3 heures. On introduit dans un premier bêcher 623,5 g d’acide acrylique, dans un deuxième bêcher 4,0688 g de persulfate de sodium et 46,6 g d’eau et dans un troisième bêcher 98,288 g d’une solution aqueuse de bisulfite de sodium à 40 % massique. Après 3 heures d’ajout à 73°C, on obtient une dispersion limpide de polymère P2. Ce polymère est alors totalement neutralisé par ajout de soude (pH = 8,2). La concentration en matière sèche est de 41,0 %. Le polymère P2 a une Mw de 5 890 g/mol et un Ip de 2,3.

Préparation du polymère P3 selon l’invention

Dans un réacteur en verre de 1 litre équipé d’une agitation, d’un thermomètre et d’un système de refroidissement, on prépare à température ambiante une charge comprenant 0,006 g de sulfate de fer heptahydraté et 380 g d’eau. Pendant la montée en température, on prépare 3 charges à introduire en parallèle pendant 3 heures. On introduit dans un premier bêcher 623,5 g d’acide acrylique, dans un deuxième bêcher 4,577 g de persulfate de sodium et 46,6 g d’eau et dans un troisième bêcher 110,57 g d’une solution aqueuse de bisulfite de sodium à 40 % massique. Après 3 heures d’ajout à 73°C, on obtient une dispersion limpide de polymère P3. Ce polymère est alors totalement neutralisé par ajout de soude (pH = 8,5). La concentration en matière sèche est de 47,6 %. Le polymère P3 a une Mw de 4 805 g/mol et un Ip de 2,2.

Préparation du polymère P4 selon l’invention

Dans un réacteur en verre de 1 litre équipé d’une agitation, d’un thermomètre et d’un système de refroidissement, on prépare à température ambiante une charge comprenant 0,006 g de sulfate de fer heptahydraté et 380 g d’eau. Pendant la montée en température, on prépare 3 charges à introduire en parallèle pendant 3 heures. On introduit dans un premier bêcher 623,5 g d’acide acrylique, dans un deuxième bêcher 5,341 g de persulfate de sodium et 46,6 g d’eau et dans un troisième bêcher 129,005 g d’une solution aqueuse de bisulfite de sodium à 40 % massique. Après 3 heures d’ajout à 73°C, on obtient une dispersion limpide de polymère P4. Ce polymère est alors totalement neutralisé par ajout de soude (pH = 8,3). La concentration en matière sèche est de 48,1 %. Le polymère P4 a une Mw de 4 285 g/mol et un Ip de 2,2.

Le composé B et la quantité de composé B (% molaire par rapport à la quantité molaire de soufre IV du composé T mise en œuvre) compris dans chaque dispersion de polymère sont déterminés par dosage des ions sulfate et par analyse RMN 'H et RMN ¹³ C des groupements sulfonés du polymère P et du composé B.

Les taux d’ion sulfate dans les dispersions de polymère sont déterminés par chromatographie ionique. Une prise d’essai de la dispersion de polymère d’environ 80 mg est introduite dans un flacon de 15 mL. Il est ajouté de la phase mobile, jusqu’à une masse totale de 15 g. La composition de la phase mobile est la suivante : carbonate de sodium : 0,009 mol/L. La chaine de chromatographie ionique pour dosage des anions est composée d’un système de chromatographie ionique de type Dionex Aquion avec dégazeur intégré, dont le débit est réglé à 1 mL/min, contenant un suppresseur chimique, une précolonne AG9-HC, une précolonne piège à métaux CG3, une précolonne NG1 et une colonne AG9-HC. La détection est assurée au moyen d’un détecteur conductimétrique. Le dispositif de chromatographie ionique est étalonné avec une série d’étalons de solutions de sulfate de sodium. La gamme d’étalonnage est comprise entre 0,5 et 100 ppm. La courbe d’étalonnage est de type linéaire. Une dilution automatique des échantillons par l’appareil permet d’être dans la gamme d’étalonnage. L'acquisition et le traitement du chromatogramme sont effectués par l'utilisation du logiciel Chromeleon 7.2.10.

Les analyses RMN ³ H et RMN ¹³ C sont réalisées au moyen d’un spectromètre Bruker AV III HD 500 équipé d’une sonde BBI 5 mm. Les échantillons de polymère ont été mis en solution dans de l’eau deutérée et examinés en RMN 'H et en RMN ¹³ C via les expériences 2D : corrélations 'H / ¹³ C à simple distance et à longue distance.

Les dispersions de polymère PI à P4 selon l’invention comprennent de l’acide 3-sulfopropionique comme composé B. Les résultats sont présentés dans le tableau 1.

Tableau 1

Préparation et caractérisation de suspensions aqueuses S selon l’invention

A l’aide d’une pompe péristaltique, une suspension minérale (carbonate de calcium

BL 200 - Omya) est préparée en présence d’un polymère P selon l’invention au moyen d’un broyeur (Dyno Mill de type KDL pilote 1,4 L) contenant 2 750 g de billes en céramiques (ER 120 S de 0,6 mm à 1,0 mm de diamètre - Saint Gobain).

Les conditions de broyage sont ajustées afin d’obtenir une suspension de particules de matière minérale de granulométrie souhaitée. La concentration de la suspension broyée est de 76 % +/- 1 %. La quantité de polymère introduite dans le système est de 0.65 % en poids (polymère sec / carbonate de calcium sec) afin d’atteindre la granulométrie souhaitée (90 % +/- 2 % des particules < 2 pm). Cette suspension est ensuite caractérisée par une mesure granulométrique, par une mesure de viscosité Brookfield (10 tour/min et 100 tour/min) et par un test de stabilité. Le test de stabilité consiste à mesurer la viscosité Brookfield de la suspension broyée après un temps de repos de 24 heures à une température de 60°C +/- 2°C, avant agitation (à 100 tour/min) et après agitation (à 10 tour/min et 100 tour/min). Les caractéristiques granulométriques sont déterminées au moyen d’un appareil SediGraph III5120 (Micromeritics, USA). On mesure la répartition granulométrique des suspensions de particules de matière minérale en déterminant la fraction massique en pourcentage d’une population de particules dont le diamètre sphérique équivalent est inférieur à 1 pm ou bien inférieur à 2 pm (esd < 1 pm ou bien esd < 2 pm, exprimés en %). Ces mesures sont réalisées pour une suspension aqueuse de particules de matière minérale diluée à une concentration d’environ 33 g de matière sèche par litre de solution et comprenant une dispersion aqueuse de polymère P à une concentration de 1,6 g de polymère sec. Chaque échantillon est dispersé et soniqué avant la mesure.

Les viscosités Brookfield à 10 tour/min et à 100 tour/min (mPa.s) des suspensions aqueuses de particules de matière minérale sont mesurées à 25°C +/- 2°C après broyage (VB0) et après 24 heures de repos (à 60°C +/- 2°C) (VB24) puis après 24 heures et après agitation (VB24a), au moyen d’un viscosimètre Brookfield DVIII équipé d’un module 2 à 5 adapté. Les polymères employés et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2.

Tableau 2 L’utilisation d’un polymère P selon l’invention comprenant une quantité contrôlée de composé B permet de contrôler efficacement la taille des particules de la suspension ainsi que sa viscosité et sa stabilité.