聚合物组合物、其用途和表面施胶剂制造技术

本发明专利技术涉及通过在包含降解淀粉的水性聚合介质中聚合至少以下单体而获得的水溶性聚合物组合物：丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺，和>2mol％的至少一种不饱和的单‑或二羧酸或其盐。聚合物组合物在pH 7下具有阴离子净电荷，并且具有>5重量％的干固体含量。本发明专利技术还涉及聚合物组合物用于纸、纸板或类似物的表面施胶的用途，以及包含该聚合物组合物的表面施胶组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚合物组合物、其用途和表面施胶剂本专利技术涉及根据所附独立权利要求的前序部分所述的聚合物组合物、其用途和表面施胶组合物。当生产较低等级的纸张或纸板时，成本效率是一个重要方面。用于获得成本效率的典型措施是，例如，减少所生产的纸或纸板的基重，增加原料中的填料含量，以及使用廉价的纤维原料。然而，许多这些措施可能对所得纸或纸板产品的性能，尤其是纸或纸板产品的强度性能产生负面影响。压缩强度和爆裂强度是纸和纸板的重要强度性能，特别是对用于包装的纸板等级。通常测量压缩强度并以短距压缩测试(SCT)强度给出，其可用于预测最终产品例如纸板箱的抗压缩性。爆裂强度表示纸或纸板的耐破裂性，并且定义为当横过样品的侧面均匀施加压力时，使样品爆裂所需的静水压力。当原料中无机矿物填料和/或再生纤维的量增加时，压缩强度和爆裂强度都受到负面影响。通过表面施胶可改善纸或纸板的各种性能。例如，表面施胶可用于增加纸/纸板表面的疏水性或改善纸/纸板的强度性能。在常规的表面施胶中，将施胶溶液施加在所形成的至少部分干燥的纤维网的表面上。通常，表面施胶溶液主要包含淀粉，但它们也可包含合成聚合物。表面施胶溶液中合成聚合物的量受到施胶溶液的粘度增加的限制。如果表面施胶溶液的粘度变得太高，则不能将其通过现有的施胶涂布器施加到纸或纸板的表面。合成聚合物通常也很昂贵，这使得在低等级纸/纸板产品中使用它们是不经济的。因此，一直需要且在寻找适用于表面施胶且可用于增加纸或纸板的强度性能的组合物。特别是，一直需要新的有成本效率的表面施胶替代物，以改善纸或纸板的强度性能。本专利技术的目的是使现有技术中存在的缺点最小化或甚至消除。本专利技术的一个目的是提供一种水溶性聚合物组合物，当在表面上施用时，其有效地增加纸、纸板或类似物的干强度性能。本专利技术的另一个目的是提供一种表面施胶组合物，当在表面上施用时，该组合物易于施用并为纸、纸板或类似物提供干强度性能。这些目的通过具有在以下独立权利要求的特征部分中呈现的特征的本专利技术来实现。在从属权利要求中给出了本专利技术的一些优选实施方案。除非另有明确说明，从属权利要求中记载的特征可彼此自由组合。根据本专利技术的典型的水溶性聚合物组合物通过在包含降解淀粉的水性聚合介质中聚合至少以下单体而获得：-丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺，和->2mol％的至少一种不饱和的单-或二羧酸或其盐，该聚合物组合物在pH7下具有阴离子净电荷，并且具有>5重量％的干固体含量。根据本专利技术的聚合物组合物的典型用途是用于纸、纸板或类似物的表面施胶。根据本专利技术的典型的施用于纸、纸板或类似物的表面上的表面施胶组合物包括-0.5至10重量％，优选0.5至5重量％，更优选0.7至3重量％的根据本专利技术的聚合物组合物，和-淀粉，该表面施胶组合物的固体含量为0.5至25重量％。在适用的情况下，即使不总是单独提及，本文中提到的实施方案涉及本专利技术的所有方面，即聚合物组合物、其用途以及表面施胶组合物。现在，令人惊讶地发现，通过在含有降解淀粉的介质中使丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺与不饱和的单-或二羧酸聚合，可以获得一种聚合物组合物，其在用于纸、纸板或类似物的表面施胶时具有若干优点。通过本专利技术获得的聚合物组合物在pH7下显示阴离子净电荷，并且当将其施加在纸、纸板或类似物的表面上时，其有效地提高干强度性能，例如SCT强度和爆裂强度。不希望受理论束缚，据推测，所述单体在淀粉存在下的聚合产生了三维互穿聚合物网络，其中所形成的丙烯酰胺共聚物与淀粉交织在一起，但不一定是与其共价结合。聚合物组合物的三维结构以及带电基团改善了与存在于纸或纸板网表面上的其他组分(例如纤维和/或填料)的相互作用。聚合物组合物的改善的相互作用使得可通过使用较少量的表面施胶组合物来获得相同的强度性能改善，或者使得可通过使用与之前相同量的表面施胶组合物来增加强度性能。根据本专利技术的聚合物组合物是水溶性的。用于聚合物组合物聚合的单体也是水溶性的。在本申请的上下文中，术语“水溶性”应理解为聚合物组合物与水完全混溶。当与过量的水混合时，聚合物组合物优选完全溶解，并且所得的聚合物溶液优选基本上不含离散的聚合物颗粒或小球。过量的水意味着所得的聚合物溶液不是饱和溶液。为了测定水溶性，可以使用以下方法：将0.5重量％的干的聚合物组合物与1500ml去离子水混合，用磁力搅拌器混合60分钟。将NaCl加入到样品溶液中，以获得5重量％的盐浓度，并再混合5分钟。使用孔径为500微米的不锈钢筛来测量不溶性颗粒。将筛子充满1500ml水性样品并排干。用1000ml冷水洗涤筛子。总排水时间不超过5分钟。目视计数残留在筛子上的凝胶和/或颗粒。在一个优选的实施方案中，水溶性聚合物组合物是指存在至多500个不溶性颗粒/1500ml，更优选至多50个不溶性颗粒/1500ml。在该申请中，溶液形式的聚合物组合物或溶解的聚合物组合物的粘度值通过使用配备有小样品适配器的BrookfieldDV1粘度计在25℃下测量。转子(spindle)SC4-18用于粘度为1000mPas或更低的溶液，转子SC4-31用于粘度大于1000mPas的溶液。在测定中使用最大旋转速度以在每次测定中获得最大扭矩值。根据本专利技术的一个实施方案，在pH7下以干物质计，聚合物组合物的阴离子净电荷为-0.5至-2.5meq/g，优选-0.7至-2.0meq/g，更优选-0.9至-1.6meq/g。这意味着当聚合物组合物为水溶液形式并且溶液的pH调节至pH7.0时，聚合物组合物具有阴离子净电荷。净电荷计算为存在于聚合物组合物中的阳离子和阴离子基团的电荷之和。在干的聚合物组合物的情况下，首先将聚合物组合物溶解在水中并将pH调节至规定的水平。通过使用MütekPCD-03测试仪，滴定仪PCD-T3来测量电荷密度。已经发现，聚合物组合物的限定电荷密度提供了最终纸或纸板产品的干强度的总体改善，特别是在SCT强度和爆裂强度方面。所选择的电荷密度还提高了最终产品的抗弯刚度以及所获得的施胶效果。已经观察到，如果电荷密度太低或太高，则不能以所期望的方式改善性能。所获得的溶液形式的聚合物组合物的pH值通常可以为3.0-8.0，优选3.5-6.0。在干的聚合物的情况下，通过将聚合物组合物以1重量％的固体浓度溶解在水中来测定pH。优化聚合物组合物的pH范围，以避免淀粉在低pH值下降解并保证聚合物组合物必需的阴离子性质。如果需要，可通过加入强碱如NaOH将聚合物组合物的pH调节至所需水平。可以在聚合期间或之后进行调节。聚合物组合物可通过溶液聚合或凝胶聚合获得。通过溶液聚合或凝胶聚合获得的溶解的聚合物组合物的粘度与其平均分子量相应。为了在表面施胶的纸或纸板产品中获得所需的强度效果，聚合物组合物优选具有在一定限度内的分子量，其可以通过溶解的聚合物组合物的粘度进行限定。根据一个优选的实施方案，当在25℃，pH4下以10重量％的固体浓度溶解于水并如上所述通过使用BrookfieldDV1粘度计测量时，通过溶液聚合制备的聚合物组合物具有50-1500mPas，优选60-400mPas，更优选80-250mPas的粘度。根据另一个优选的实施方案，当在室温，pH6.06下以0.5重量％的固体浓度溶解于水并添加5重量％的NaCl，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水溶性聚合物组合物，其通过在包含降解淀粉的水性聚合介质中聚合至少以下单体而获得：‑丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺，和‑>2mol％的至少一种不饱和的单‑或二羧酸或其盐，所述聚合物组合物在pH 7下具有阴离子净电荷，并且具有>5重量％的干固体含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.01 FI 201651621.一种水溶性聚合物组合物，其通过在包含降解淀粉的水性聚合介质中聚合至少以下单体而获得：-丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺，和->2mol％的至少一种不饱和的单-或二羧酸或其盐，所述聚合物组合物在pH7下具有阴离子净电荷，并且具有>5重量％的干固体含量。2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其特征在于，所述聚合物组合物在pH7下的阴离子净电荷为-0.5至-2.5meq/g，优选-0.7至-2.0meq/g，更优选-0.9至-1.6meq/g。3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物，其特征在于，所述降解淀粉是经降解的阳离子淀粉或经降解的非离子淀粉。4.根据权利要求3所述的聚合物组合物，其特征在于，所述降解淀粉是经降解的阳离子淀粉，其具有0.015至0.2，优选0.02至0.1，更优选0.03至0.08的取代度DS。5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的聚合物组合物，其特征在于，在60℃下在10重量％的固体浓度下用BrookfieldDV1粘度计测量，所述降解淀粉溶液具有3至100mPas，优选4至70mPas，更优选4至50mPas的粘度。6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的聚合物组合物，其特征在于，基于总单体含量计，所述至少一种单-或二羧酸或其盐的量为3至30mol％，优选6至19mol％，更优选8至16mol％。7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的聚合物组合物，其特征在于，所述聚合物组合物通过使(甲基)丙烯酰胺与选自丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、乌头酸、中康酸、柠康酸、巴豆酸、异巴豆酸、欧白芷酸、惕各酸及其任何盐的至少一种不饱和的单-或二羧酸或其盐聚合而获得。8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的聚合物组合物，其特征在于，所述水性聚合介质包含一种或多种引发剂，并且基于单体的量，所用引发剂的总量优选至多0.9重量％，优选至多0.85重量％，更优选至多0.8重量％。9.根据前述权利要求1至8...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂·希耶塔涅米，A·卡比，R·卡塞勒，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI