聚乙烯胺與陽離子淀粉的穩(wěn)定和水性組合物及其在造紙中的用途制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種穩(wěn)定的水性組合物，其包含聚乙烯胺和液體陽離子淀粉，比例為基于活性物基準(zhǔn)的90-55份聚乙烯胺比基于活性物基準(zhǔn)的10-45份液體陽離子淀粉。所述組合物可在造紙中用做強(qiáng)度劑或助濾劑。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及聚乙烯胺和液體陽離子淀粉的組合物，所述組合物用作紙板和其它紙張產(chǎn)品用的干強(qiáng)度產(chǎn)品。此外，本專利技術(shù)涉及使用所述組合物的改進(jìn)的紙板制造方法。
技術(shù)介紹
部分或完全水解的聚乙烯胺水溶液在改進(jìn)紙張的干強(qiáng)度、助留性和助濾性、污染物控制和與其它添加劑，即淀粉、施膠劑和消泡劑的應(yīng)用效率上具有很大的功效。這些有利效果在再生盒紙板級(jí)別中最明顯，但通常在所有的紙張和紙板級(jí)別中都可被發(fā)現(xiàn)。聚乙烯胺對(duì)于這些目的是十分有效的，并且正享有廣泛的商用用途。但是，生產(chǎn)聚乙烯胺化學(xué)品是非常昂貴的。希望一種更環(huán)保的產(chǎn)品，其可以保留聚乙烯胺均聚物的相同功能，但可以較低·的成本、在較低的環(huán)境影響下進(jìn)行制造。聚乙烯胺通常通過N-乙烯基甲酰胺單體的溶液自由基聚合，然后進(jìn)行堿水解而制得。該產(chǎn)物通常為水性形式，活性聚合物固體為約10-20干重％。聚乙烯胺在溶液中是高度陽離子性的，這是由于它的高密度的伯胺或脒官能團(tuán)。通常，將聚乙烯胺產(chǎn)物在濕端用作造紙的單一組分。美國專利US 4，940，514公開了將酶消解的淀粉和聚乙烯胺、聚-DADMAC或聚-乙烯基咪唑啉用作紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。其權(quán)利要求需要淀粉被酶法還原，并處于特定的溶液粘度中。還具體說明了陽離子聚合物與淀粉的比例是1-20份聚合物對(duì)100份淀粉。美國專利申請(qǐng)20040112559公開了低粘度淀粉與合成性聚合物如聚丙烯酰胺和聚乙烯胺的共混物。所用淀粉是全酶法降解的，并具有低密度。那些共混物中不存在協(xié)同效果。美國專利申請(qǐng)20050109476公開了通過將淀粉與聚乙烯胺共擠出而提高淀粉在紙張中吸附性。該混合物必須通過擠出機(jī)。美國專利US 6，616，807教導(dǎo)了使聚乙烯胺與淀粉反應(yīng)。該反應(yīng)需要在高于其膠凝化溫度下將聚乙烯胺加入淀粉中。其還主張將聚乙烯胺作為淀粉助留劑。在該后述情況中，采用單獨(dú)的向造紙?jiān)系奶砑印Ｃ绹鴮＠鸘S 7，074，845公開了溶脹、未破裂的淀粉顆粒、陰離子性膠乳和任選存在的陰離子性或陽離子共添加劑的共混物，所述添加劑包括聚乙烯胺或聚-DADMAC。從其實(shí)施例中似乎將羥甲基纖維素(CMC)優(yōu)選作為共添加劑。在該情況中，淀粉沒有被徹底蒸煮，并且還必須存在陰離子性膠乳以實(shí)施該專利技術(shù)。美國專利US 6，746，542教導(dǎo)了使聚乙烯胺與淀粉反應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)了紙張強(qiáng)度，但造成不可接受的生產(chǎn)率下降。該改進(jìn)是向淀粉中添加兩組分的聚乙烯胺或其它低分子量的“陽離子化劑”和“助濾劑”，其再次是在高于膠凝化溫度下。該助濾劑選自分子量大于一百萬的幾種陽離子性或非離子聚合物。在美國專利US 6，746，542中引用了多篇現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)。它們教導(dǎo)了向淀粉中添加合成聚合物組分并進(jìn)行反應(yīng)。所有文獻(xiàn)都需要通過“加熱”、“消解”或“在堿性條件下反應(yīng)”的添加，以使淀粉膠凝化。沒有一篇文獻(xiàn)教導(dǎo)了高固體和高粘度的淀粉溶液和聚乙烯胺的簡單、穩(wěn)定的可在常溫和中性PH下形成的水性共混物。美國專利US 7，090，745教導(dǎo)了通過聚乙烯胺與還原性糖的反應(yīng)制備水凝膠。7，090，745的保護(hù)范圍包括聚糖，例如淀粉和纖維素，盡管所有的實(shí)施例都使用單體糖。該水凝膠可用作紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。所述水凝膠通過在室溫下將聚乙烯胺和還原性糖共混，然后將該共混物加熱并混合一段時(shí)間而產(chǎn)生。該水凝膠是水不溶性材料，并且在水中不可分散。美國專利申請(qǐng)20050022956教導(dǎo)了改進(jìn)的表面施膠劑組合物，其包含施膠劑(通常是淀粉)、含聚乙烯胺的陽離子聚合物和陰離子聚合物，例如SMA。必須存在該陰離子聚合物以實(shí)施所述專利技術(shù)。對(duì)發(fā)展較低成本的、對(duì)環(huán)境更友好的、用于造紙應(yīng)用的、基于聚乙烯胺的干強(qiáng)度產(chǎn)品仍然存在需求。作為用于襯板紙和其它紙張產(chǎn)品的再生干強(qiáng)度樹脂和助濾劑，該產(chǎn)品必 須在活性物重量基準(zhǔn)上等同或優(yōu)于聚乙烯胺。本專利技術(shù)人已出人意料地發(fā)現(xiàn)，在相同的活性物重量基準(zhǔn)上，相對(duì)于單獨(dú)的聚乙烯胺，一定的聚乙烯胺對(duì)淀粉的比例下的聚乙烯胺與液體陽離子淀粉的組合物顯示出在造紙應(yīng)用中的協(xié)同效果，并表現(xiàn)出改進(jìn)的干強(qiáng)度和助濾性。它減少約20%的使用成本。所述共混物是穩(wěn)定的，并且不會(huì)遇到儲(chǔ)存中的淀粉回生(retrogradation)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種組合物，其包含聚乙烯胺與高固體和高粘度的液體陽離子淀粉的水性共混物。所述組合物可用作干強(qiáng)度添加劑，可產(chǎn)生顯示出顯著改善的干強(qiáng)度性能的紙板產(chǎn)品。所述共混物還可用以提供改善的用于再生纖維紙漿的助濾性和提高的機(jī)器生產(chǎn)率。使用該新的共混物進(jìn)行處理可減少了材料的總體成本。此外，濕強(qiáng)度的發(fā)展相比僅使用聚乙烯胺時(shí)更少。具有低的濕強(qiáng)度的產(chǎn)品可以更容易地再紙漿化(re-pulped)。基于活性聚合物基準(zhǔn)，本專利技術(shù)的液體陽離子淀粉和聚乙烯胺的共混組合物包含比例為10-45重量％的液體陽離子淀粉和55-90重量％的聚乙烯胺產(chǎn)物。優(yōu)選的共混物包含比例為基于活性淀粉基準(zhǔn)約15-40重量％的液體陽離子淀粉，和基于活性聚合物基準(zhǔn)60-85重量％的聚乙烯胺。最優(yōu)選的共混物包含比例為基于活性淀粉基準(zhǔn)20-30重量％的液體陽離子淀粉，和基于活性聚合物基準(zhǔn)70-80重量％的聚乙烯胺。所述共混的組合物表現(xiàn)出在造紙上的協(xié)同效果，并提供改進(jìn)的性質(zhì)。優(yōu)選的聚乙烯胺均聚物是Hercobond 6363 (HerculesIncorporated, Wilmington, DE, USA),其是一種源自聚乙烯基甲酰胺的完全水解的產(chǎn)品,和Hercobond 6350 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE, USA), 一種源自聚乙稀基甲酰胺的50%水解的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品目前在造紙工業(yè)中常用于紙張的干強(qiáng)度和濕強(qiáng)度的改進(jìn)、助留性和助濾性、通過固著的有害物質(zhì)的沉積控制、用于OBA促進(jìn)的涂布著色添加劑和用于水助留的流變改進(jìn)劑。在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案中，所使用的聚乙烯胺的水性聚合物溶液包含5-30重量％、優(yōu)選10-15重量％的活性聚合物。液體陽離子淀粉被用于本專利技術(shù)中。本專利技術(shù)中使用的陽離子淀粉不是酶法水解的。這些液體陽離子淀粉常作為造紙?zhí)砑觿┒糜诟鞣N應(yīng)用中，包括紙張強(qiáng)度改進(jìn)、纖維替代、降低定重、和通過提供更好的助濾性和干燥性而減少精制。陽離子淀粉的實(shí)例是NationalStarch (National Starch, Bridgewater, NJ, USA)的Redibond 5000 系列液體陽離子淀粉、AE Staley (Tate&Lyle PLC, London, UK)的Stalok 280、Roquette (Roquette, LestremCedex,法國)的Vector SC2Ol57,和DynaSol 300系列陽離子淀粉產(chǎn)品(InternationalAdditive Concepts Inc. , Charlotte, NC, USA)。在本專利技術(shù)的一個(gè)方面，液體淀粉產(chǎn)物的陽離子部分通常通過來自3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的化學(xué)改性，并且液體陽離子淀粉產(chǎn)物的氮含量可在O. 1%-2.0%變化。所述陽離子淀粉可進(jìn)一步通過用化學(xué)交聯(lián)劑例如表氯醇處理而抑制(inhibit)。優(yōu)選地是，所述液體淀粉具有高達(dá)30%的高固含量，并且在堿性和酸性pH下儲(chǔ)存穩(wěn)定。優(yōu)選地是，所述液體淀粉的固含量為10-40%，更優(yōu)選15-3本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.04.07 US 61/321,6391.一種穩(wěn)定的水性組合物，其包含聚乙烯胺和液體陽離子淀粉，比例為基于活性物基準(zhǔn)的90-55份的聚乙烯胺比基于活性物基準(zhǔn)的10-45份的液體陽離子淀粉，其中液體陽離子淀粉和聚乙烯胺的活性物組合份數(shù)為所述組合物總固體的至少40重量％。2.權(quán)利要求I的組合物，其中所述聚乙烯胺包含選自以下的乙烯胺聚合物乙烯胺均聚物、完全或部分水解自聚乙烯基甲酰胺的、乙烯胺二元共聚物、乙烯胺三元共聚物和在聚合后化學(xué)改性的含乙烯胺的聚合物。3.權(quán)利要求2的組合物，其中所述聚乙烯胺包含完全或部分水解的聚乙烯基甲酰胺。4.權(quán)利要求2的組合物，其中所述聚乙烯胺包含乙烯胺均聚物。5.權(quán)利要求I的組合物，其中所述液體淀粉是衍生自糯玉米的陽離子液體淀粉。6.權(quán)利要求I的組合物，其中所述液體淀粉是從糯玉米淀粉制備的陽離子液體淀粉，所述糯玉米淀粉已使用3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨進(jìn)行陽離子改性。7.權(quán)利要求5的組合物，其中所述陽離子液體淀粉具有約O.01-2. 5%的氮含量。8.權(quán)利要求5的組合物，其中所述液體淀粉的固含量為15-35%。9.權(quán)利要求5的組合物，其中所述液體淀粉的固含量為20-30%。10.權(quán)利要求5的組合物，其中所述液體淀粉的粘度是2000-20000cp。11.權(quán)利要求I的組合物，其中所述聚乙烯胺包含選自以下的乙烯胺聚合物乙烯胺均聚物、完全或部分水解的聚乙烯基甲酰胺，并且所述液體淀粉是衍生自糯玉米的液體陽離子淀粉。...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：F·J·蘇特曼，C·P·迪爾克斯，古渠鳴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：赫爾克里士公司，
類型：
國別省市：