二醛改性的丙烯酰胺类聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于造纸的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其通过二醛与丙烯酰胺类基础聚合物的反应得到，其中所述丙烯酰胺类基础聚合物由丙烯酰胺类单体、阳离子单体和/或阴离子单体和交联剂共聚形成。本发明专利技术还提供了一种制备该二醛改性的丙烯酰胺类聚合物的方法。根据本发明专利技术的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物在具有提高的稳定性的同时还保持了优异的增强性能。

Two aldehyde modified acrylamide polymer and preparation method thereof

A dialdehyde modified acrylamide polymer is prepared by the reaction of dialdehyde with acrylamide base polymer, wherein the acrylamide base polymer is formed by copolymerization of acrylamide monomer, cationic monomer and/or anionic monomer and crosslinking agent. The invention also provides a method for preparing the two aldehyde modified acrylamide polymer. The dialdehyde modified acrylamide polymer according to the present invention has improved stability while maintaining excellent reinforcing performance.

【技术实现步骤摘要】
二醛改性的丙烯酰胺类聚合物及其制备方法本申请是申请日为2013年10月31日、申请号为201310530004.6、专利技术名称“二醛改性的丙烯酰胺类聚合物及其制备方法”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种在造纸工艺中使用的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物及其制备方法。
技术介绍
造纸化学助剂在造纸工业的可持续发展中起到重要的作用，受到了广泛的关注。乙二醛化聚丙烯酰胺共聚物(glyoxylatedpolyacrylamides,GPAMs)作为有效的纸张增强剂和脱水剂，应用于各种纸张的生产中(参见，例如US3556932A，US4605702A等)。但目前市场上可获得的乙二醛化聚丙烯酰胺共聚物产品的稳定性较差，保质期较短，造成使用上的不便。当前已经提出一些方法和策略对目前的乙二醛化聚丙烯酰胺共聚物的稳定性进行改进，但是都没有获得令人满意的效果。例如，在US2008/0308242A1中，通过将乙二醛化的聚丙烯酰胺共聚物中阳离子性单体的含量增加到至少为25mol％来提高产品的稳定性，但是抄纸的环压强度测试的结果表明，这样获得的聚合物产品并没有足够的强度，也就是说，产品的增强效果受到了限制。因此，需要提供一种这样改进的GPAM产品，其在具有市售产品的功能性的同时，还具有提高的稳定性。该问题通过本专利技术的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物得以解决，该聚合物同时具有优异的稳定性和优异的增强性能。专利技术概述本专利技术人在研究过程中，出人意料地发现如下的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物能够在具有优异的增强性能的同时还具有提高的稳定性：用于造纸的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其通过二醛与丙烯酰胺类基础聚合物的反应得到，其中所述丙烯酰胺类基础聚合物由丙烯酰胺类单体、阳离子单体和/或阴离子单体、以及交联剂共聚形成，其中所述阳离子单体和阴离子单体的总量为所述基础聚合物的大于9mol％至最高达50mol％，例如10mol％至小于25mol％，以及其中所述交联剂具有至少两个不饱和双键的单体，例如具有至少两个乙烯基的单体。本专利技术还提供上述二醛改性的丙烯酰胺类聚合物的制备方法、用途以及相应的纸产品。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。图1为比较实施例中得到的各GPAM产品的表格。专利技术详述为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。根据本专利技术的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物是通过二醛与丙烯酰胺类基础聚合物的反应得到的，其中所述丙烯酰胺类基础聚合物由丙烯酰胺类单体、阳离子单体和/或阴离子单体、以及交联剂共聚形成，其中所述阳离子单体和阴离子单体的总量为所述基础聚合物的大于9mol％至最高达50mol％，例如10mol％至小于25mol％，以及其中所述交联剂具有至少两个不饱和双键的单体，例如至少两个乙烯基。一般而言，根据本专利技术的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物可以通过以下两个步骤制备：(a)由丙烯酰胺类单体、阳离子单体和/或阴离子单体和交联剂共聚形成丙烯酰胺类基础聚合物；(b)使所得丙烯酰胺类基础聚合物与二醛反应，由此得到本专利技术的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物。下面详细介绍各个步骤以及使用的原料和相关的反应。根据本专利技术，在步骤(a)中，丙烯酰胺类单体、阳离子单体和/或阴离子单体、以及交联剂发生共聚反应形成了丙烯酰胺类基础聚合物。丙烯酰胺类单体丙烯酰胺类单体是构成二醛改性的丙烯酰胺类聚合物的基本组成部分。在本文中使用的术语“丙烯酰胺类单体”，一般指的是下式的单体：其中，R1为H或C1-C4烷基，R2为H、C1-C4烷基、芳基或芳烷基。在本文中使用的术语“烷基”指的是从直链或支链的饱和烃中去掉单个氢原子而得到的一价基团。代表的烷基包括甲基、乙基、正丙基、异丙基和鲸蜡基等。C1-C4烷基指的是碳原子数为1至4的烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基等。在本文中使用的术语“亚烷基”指的是从直链或支链的饱和烃中去掉两个氢原子而得到的二价基团。代表性的亚烷基包括亚甲基、亚乙基和亚丙基等。在本文中使用的术语“芳基”指的是具有大约6至大约10个碳原子的芳香族单环或多环系统。芳基可以任选地被一个或多个C1-C20烷基、烷氧基或卤代烷基所取代。代表性的芳基包括苯基或萘基，或者取代苯基或取代萘基。其中，取代苯基或取代萘基中的取代基可以为烷基。在本文中使用的术语“烷氧基”理解为“烷基-O-”基团，其中“烷基”的定义如上文所述。在本文中使用的术语“卤素”或“卤代”包括氟、氯、溴和碘。在本文中使用的术语“芳烷基”指的是芳基-亚烷基基团，其中芳基和亚烷基如本文所定义。代表性的芳烷基包括苄基、苯乙基、苯丙基和1-萘甲基等，例如为苄基。在本专利技术中使用的丙烯酰胺类单体的实例包括但不限于：丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-取代丙烯酰胺、N,N-二取代丙烯酰胺等。在N-取代丙烯酰胺和N,N-二取代丙烯酰胺中，取代基可以为烷基，其中烷基的定义如前文所述。它们的具体实例包括但不限于N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺等。在该丙烯酰胺类基础聚合物中，可以存在超过一种(例如两种、三种或更多种)的丙烯酰胺类单体。例如，作为共聚反应中的丙烯酰胺类单体可以同时使用丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。在一些实施方案中，作为丙烯酰胺类单体使用的是丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。在一些具体的实施方案中，作为丙烯酰胺类单体使用的是丙烯酰胺。应当理解的是，当丙烯酰胺类基础聚合物是通过丙烯酰胺类单体、阳离子单体和交联剂共聚形成时，该丙烯酰胺类基础聚合物为阳离子性的；当丙烯酰胺类基础聚合物是通过丙烯酰胺类单体、阴离子单体和交联剂共聚形成时，该丙烯酰胺类基础聚合物为阴离子性的；以及当丙烯酰胺类基础聚合物是通过丙烯酰胺类单体、阳离子单体、阴离子单体和交联剂共聚形成时，该丙烯酰胺类基础聚合物为两性的。阳离子单体根据本专利技术共聚形成阳离子性或两性的丙烯酰胺类基础聚合物的情况中会使用到阳离子单体。在本专利技术中，阳离子单体可以为包含氨基和/或季铵盐基团的不饱和单体。在本文中使用的术语“氨基”指的是分子式为-NHY2的基团，其中Y2选自H、烷基、芳基和芳烷基。其中“烷基”、“芳基”和“芳烷基”的定义与上文中给出的定义相同。适合于本专利技术的阳离子单体的实例包括但不限于：二烯丙基-N,N-二取代氯化铵单体(其中取代基例如为甲基，乙基或丙基)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMAEM·MCQ)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMAEA·MCQ)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁基三甲基氯化铵、2-乙烯基吡啶、甲基丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯、丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯和乙二醇丙烯酸酯，或其中两种或更多种的组合。也就是说，在丙烯酰胺类基础聚合物中，如果存在阳离子单体的话，可以根据需要存在超过一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于造纸的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其通过二醛与丙烯酰胺类基础聚合物的反应得到，其中所述丙烯酰胺类基础聚合物由丙烯酰胺类单体、阳离子单体和/或阴离子单体、以及交联剂共聚形成，其中所述阳离子单体和阴离子单体的总量为所述基础聚合物的大于9mol％至最高达50mol％，所述交联剂选自三烯丙基胺、二烯丙基胺、亚甲基二丙烯酰胺、亚甲基二(甲基)丙烯酸或其酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸或其酯、或乙二醇二(甲基)丙烯酸或其酯，所述二醛改性的丙烯酰胺类聚合物具有不大于30cps的粘度，以及所述丙烯酰胺类基础聚合物的重均分子量为6,000～20,000g/mol。

【技术特征摘要】
1.用于造纸的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其通过二醛与丙烯酰胺类基础聚合物的反应得到，其中所述丙烯酰胺类基础聚合物由丙烯酰胺类单体、阳离子单体和/或阴离子单体、以及交联剂共聚形成，其中所述阳离子单体和阴离子单体的总量为所述基础聚合物的大于9mol％至最高达50mol％，所述交联剂选自三烯丙基胺、二烯丙基胺、亚甲基二丙烯酰胺、亚甲基二(甲基)丙烯酸或其酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸或其酯、或乙二醇二(甲基)丙烯酸或其酯，所述二醛改性的丙烯酰胺类聚合物具有不大于30cps的粘度，以及所述丙烯酰胺类基础聚合物的重均分子量为6,000～20,000g/mol。2.根据权利要求1所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述阳离子单体和阴离子单体的总量为所述基础聚合物的10mol％至小于25mol％。3.根据权利要求1所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述交联剂的量为所述基础聚合物的0.00001mol％～0.1mol％。4.根据权利要求1所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述交联剂的量为所述基础聚合物的0.0001mol％～0.01mol％。5.根据权利要求1所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述交联剂的量为所述基础聚合物的0.0001～0.001mol％。6.根据权利要求1所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述丙烯酰胺类基础聚合物为阳离子性或两性的。7.根据权利要求6所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述阳离子单体的量为所述基础聚合物的至少5mol％。8.根据权利要求6所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述阳离子单体的量为所述基础聚合物的至少8mol％。9.根据权利要求6所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述阳离子单体的量为所述基础聚合物的至少10mol％。10.根据权利要求1-9中任一项所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述阳离子单体选自二烯丙基-N,N-二取代氯化铵单体、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁基三甲基氯化铵、2-乙烯基吡啶、甲基丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯、丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯，或者其中两种或更多种的组合。11.根据权利要求1-9中任一项所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述阳离子单体为二烯丙基二甲基氯化铵。12.根据权利要求1-9中任一项所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、马来酸酐以及这些酸的盐，或者其中两种或更多种的组合。13.根据权利要求1-9中任一项所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。14.根据权利要求1-9中任一项所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，所述二醛选自乙二醛、丙二醛、丁二醛和戊二醛，或其任意组合。15.根据权利要求1-9中任一项所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，二醛与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.2～0.8。16.根据权利要求1-9中任一项所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物，其中，二醛与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.3～0.5。17.根据权利要求1-9中任一项所述的二醛改性的丙烯酰胺类聚合物具有14-16cps的粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张猛，朱博，赵玉林，申建坤，徐娜，
申请(专利权)人：艺康美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US