用于生产聚丙烯酰胺组合物的方法技术

本发明专利技术提供用于生产可用于强化纸的醛交联聚丙烯酰胺组合物的方法。该方法包括以下步骤：a)在水中混合醛交联剂和聚丙烯酰胺以形成醛交联聚丙烯酰胺预聚物的水溶液；b)向所述预聚物水溶液中添加酸以将溶液的pH值调节为1至5；c)贮存所述预聚物溶液并将其输送至将应用最终乙二醛化聚丙烯酰胺组合物的位置；和d)向稳定化预聚物溶液添加碱以将溶液pH值调节为5.5至12；和e)使醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液中含有的醛交联剂和聚丙烯酰胺进一步反应并形成可用于强化纸的醛交联聚丙烯酰胺组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产聚丙烯酰胺组合物的方法
本专利技术涉及造纸领域。本专利技术提供一种用于制造在造纸工艺中增加纸强度的组合物的方法。更具体地，本专利技术提供一种组合物的制造方法，该组合物能够增加纸张和/或纸板的临时湿强度和干强度。
技术介绍
在造纸工艺期间，通常添加各种化学品来增强纸张的物理性能。特别地，有多种为改善纸张干强度和/或湿强度而设计的湿部添加剂。这些添加剂通常具有给定的离子电荷，为它们的分子提供保持在纤维素纤维上的足够的亲和力。离子型聚丙烯酰胺作为这种强度树脂为人熟知。离子型聚丙烯酰胺为包含离子单体和含丙烯酰胺的单体的共聚物。聚丙烯酰胺骨架引入少量的阴离子或阳离子单体例如二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)，使得该聚合物自保持在纤维上。这些离子型聚丙烯酰胺系添加剂通常通过利用交联剂例如乙二醛来改性，以更有效地改善湿强度。GPAM为能够在脱水时与纤维素共价结合的反应性聚合物。例如，乙二醛化聚丙烯酰胺(GPAM)通常应用于各种纸种，以增强干强度和临时湿强度。例如，GPAM增加在使用中与水接触的许多日常面巾纸的初始湿强度。GPAM还用于增加许多板级纸制品的压缩强度和尺寸稳定性。乙二醛和多元醛化合物已用作交联剂。然而，乙二醛极易溶于水且无法与其他化学品或组合物有效地互相作用，尤其是以少量分散在大量水中的不均匀材料，例如，造纸工艺湿部中存在的胶状淀粉分子或纤维素纤维。因此，还未发现乙二醛或其他低分子量交联剂直接添加至造纸工艺湿部来为造纸工艺的最终产物提供好处。因此，必须在添加至造纸工艺湿部之前生产包含交联剂的即用型组合物。GPAM的合成在美国专利3,556,932中首次报道。该产品通过乙二醛与阳离子聚丙烯酰胺在略碱性水溶液中反应而制备并在酸化条件下稳定化。交联剂在这种组合物中的使用并不简单，因为产生关于这些组合物的稳定性和贮存寿命的问题。乙二醛与聚丙烯酰胺溶液的简单混合快速产生凝胶。在贮存下，乙二醛与聚丙烯酰胺之间的反应继续，导致产物黏度随时间而增加，有时导致产物胶凝。因此，GPAM产品通常在低于15％的浓度下生产以延长适用期。由于稳定性差，不管pH大小，即使在室温下，目前的乙二醛化聚丙烯酰胺的分子量也继续增加，直到聚合物胶凝。大部分情况下，需要显著稀释至低达8.0％的活性固体浓度。除此之外，pH值调整到3.0-4.0是必需的，以及在比室温低的温度下贮存以确保实际的适用期长度。这增加了成本，特别是在夏季或其他炎热气候条件下，但最显著的成本增加来自组合物的显著稀释，其影响运输和贮存成本。已讨论过各种聚合物稳定剂，但这种试剂增加产物的成本，还增加组合物的复杂度。优选将最小量的不同化学品投放至造纸工艺中，因为任何添加的化学品在复杂的造纸工艺中可能引起问题。美国专利4,954,538描述包括可交联的、含乙二醛化(甲基)丙烯酰胺的聚合材料的微粒的组合物。应用反相微乳液聚合技术制备该组合物，并且该产物据说可用作纸张生产中的湿强度和干强度剂。表明其作为10％固体溶液提供的商业乙二醛化丙烯酰胺聚合物在室温下大约8天内胶凝。美国专利4,605,702涉及使用500至6000道尔顿的低分子量的基础聚合物制备GPAM。美国专利4,605,702中示例的乙二醛化聚丙烯酰胺产品具有浓度大约20重量％的阳离子单体，但表明以高得多的剂量使用以与美国专利中示例的产物比较湿强度性能。在过去十年中，已开展很多研究工作以减少与GPAM产品关联的运输和处理成本。美国专利8,197,640公开一种现场GPAM生产的方法。将高浓度的乙二醛和聚丙烯酰胺的溶液分别送到造纸厂。然后在造纸厂，在应用于造纸机前不久制备稀释的GPAM产品。本领域继续寻找用于生产具有良好稳定性并且同时降低运输成本的乙二醛化聚丙烯酰胺强化剂的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供缓解上述问题的方法。本专利技术提供一种能够用于缓解由强度改善组合物的过早交联引起的适用期和胶凝问题的方法。特别地，本专利技术涉及降低与这种造纸添加剂关联的运输成本的方法。本专利技术的目的通过以独立权利要求中所述的内容为特征的方法实现。本专利技术的优选实施方式在从属权利要求中公开。因此，本专利技术的第一方面提供用于生产可用于强化纸的醛交联聚丙烯酰胺组合物的方法。本专利技术为纸张添加剂的传统场外生产和现场生产的结合。用于醛交联聚丙烯酰胺组合物的典型现有技术生产方法一直是场外方法，该场外方法意指交联聚丙烯酰胺组合物不在造纸厂生产，而是在化学品供应商的生产厂生产。交联聚丙烯酰胺组合物制备成使得它们在运输和贮存期间稳定，因此需要显著稀释至低达8.0％的活性固体浓度。为了避免添加剂的极稀溶液的高运输成本，最近已公开一些现场生产方法。在这种方法中，已在造纸厂由起始材料生产交联聚丙烯酰胺组合物。然而，因为造纸厂通常具有用于现场化学品生产的有限空间和人员，所以简化的现场生产方法总是受到造纸者的青睐。本专利技术为此提供了一种解决方案。本专利技术提供一种用于醛交联聚丙烯酰胺组合物的新型现场生产方法。根据该方法，分两阶段制备醛交联聚丙烯酰胺组合物。在第一阶段中，将醛交联剂与聚丙烯酰胺基础聚合物混合以生产浓缩的固含量为至少20％的预聚物产物。该预聚物可以是简单的掺和物并在酸性条件下稳定化。可选地，醛交联剂和聚丙烯酰胺基础聚合物能够在碱性条件下反应至预定黏度范围，然后通过酸稳定化。在第二阶段中，将预聚物用水稀释并且通过将溶液调节至碱性pH条件从而再活化醛交联反应。一旦达到预定的最终黏度范围，在有或没有进一步用水稀释下，产物能够直接应用于造纸机。更详细地，本专利技术提供一种用于生产可用于强化纸的醛交联聚丙烯酰胺组合物的方法，其中，该方法包括以下步骤：a.在水中混合醛交联剂和聚丙烯酰胺基础聚合物以形成醛交联聚丙烯酰胺预聚物的水溶液，b.向所述预聚物水溶液中添加酸，以将溶液的pH值调节为1至5，于是形成稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液，随后该稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液具有20％至50％的固含量，c.贮存所述稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液并将其输送至将应用最终醛交联聚丙烯酰胺组合物的位置，d.向稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液中添加碱，以将溶液的pH值调节为5.5至12，e.使醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液中含有的醛交联剂和聚丙烯酰胺进一步反应并形成可用于强化纸的醛交联聚丙烯酰胺组合物。在上述公开的方法中，步骤a)和b)形成该方法的第一阶段，并且步骤d)和e)形成该方法的第二阶段。在这两阶段之间，预聚物被贮存并运输(输送)至将应用其的造纸厂。贮存可以通过使用集装箱进行，因此，运输和贮存还可以理解成没有任何单独贮存步骤的单个过程。为本专利技术的目的，“醛交联剂”是指含有一个或多个醛基(-CHO)的化合物，其中，在该醛基能够与本文中描述的包括氨基或酰氨基的聚合物的氨基或酰氨基反应。示例的醛可以包括甲醛、多聚甲醛、戊二醛、乙二醛等。优选乙二醛。为本专利技术的目的，“聚丙烯酰胺”是指包含离子单体和含丙烯酰胺的单体的共聚物。合适的含丙烯酰胺的单体的例子包括丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。离子单体能够是阴离子或阳离子单体。合适的阴离子单体的例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸盐(AMPS)、苯乙烯磺酸盐及其混合物及其相应的水溶性或可分散的碱金属和铵盐。合适的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产可用于强化纸的醛交联聚丙烯酰胺组合物的方法，其中所述方法包括以下步骤：a.在水中混合醛交联剂和聚丙烯酰胺以形成醛交联聚丙烯酰胺预聚物的水溶液，b.向所述预聚物水溶液中添加酸以将溶液的pH值调节为1至5，于是形成稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液，随后所述稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液具有20％至50％的固含量，c.贮存所述稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液并将其输送至将应用最终醛交联聚丙烯酰胺组合物的位置，d.向所述稳定化的预聚物溶液中添加碱以将溶液的pH值调节为5.5至12，e.使所述醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液中含有的醛交联剂和聚丙烯酰胺进一步反应并形成可用于强化纸的醛交联聚丙烯酰胺组合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.03 FI 201555231.一种用于生产可用于强化纸的醛交联聚丙烯酰胺组合物的方法，其中所述方法包括以下步骤：a.在水中混合醛交联剂和聚丙烯酰胺以形成醛交联聚丙烯酰胺预聚物的水溶液，b.向所述预聚物水溶液中添加酸以将溶液的pH值调节为1至5，于是形成稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液，随后所述稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液具有20％至50％的固含量，c.贮存所述稳定化的醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液并将其输送至将应用最终醛交联聚丙烯酰胺组合物的位置，d.向所述稳定化的预聚物溶液中添加碱以将溶液的pH值调节为5.5至12，e.使所述醛交联聚丙烯酰胺预聚物溶液中含有的醛交联剂和聚丙烯酰胺进一步反应并形成可用于强化纸的醛交联聚丙烯酰胺组合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述醛交联剂为甲醛、多聚甲醛、戊二醛或乙二醛。3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过添加水进一步稀释形成的醛交联聚丙烯酰胺组合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在有或没有进一步用水稀释下，在造纸厂将形成的醛交联聚丙烯酰胺组合物作为强度增强剂直接添加至纤维浆料中。5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过向所述组合物中添加酸并将pH值调节为1至5而使形成的醛交联聚丙烯酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·罗斯克兰斯，C·陆，
申请(专利权)人：凯米拉公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI