疏水性聚合物及其在制备纤维素纤维组合物中的用途制造技术

本发明专利技术公开了一种改进留着性和滤水性的方法，包括将与水相容的疏水性共聚物加到造纸浆料中。还公开了一种包括与水相容的疏水性共聚物的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及疏水性聚合物和共聚物在制备纤维素纤维组合物中 的用途。本专利技术还涉及纤维素纤维组合物，如纸和纸板，其包含与水 相容的疏水性聚合物或共聚物。
技术介绍
纤维素纤维纸页(sheet)、特别是纸张和纸板的制备包括以下步 骤l)制备纤维素纤维的的含水浆料，该浆料还可含有无机矿物补充 剂(extender)或颜料；2)将该浆料沉积在移动的造纸网或织物上；以及 3)通过滤水而由浆料的固体成分形成纸页。上述过程之后，将板压缩并干燥以进一步除去水。在成板步骤之 前经常向浆料中加入有机和无机化学物质以使造纸方法成本更低、更 迅捷和/或得到具有特定性能的最终纸制品。造纸业不断地努力改进纸质、提高生产率以及降低生产成本。在 纤维浆料到达造纸网或织物之前经常向其中加入化学物质以改善方 法的滤水/脱水以及固体留着性；这些化学物质被称作助留剂和/或助 滤剂。关于滤水性/脱水性的改善，纤维浆料在造纸网或织物上的滤水 或脱水通常是造纸机达到更快速度的限速步骤。滤水的改善还导致在压制和干燥部分得到更干的纸页，这能够降低蒸汽的消耗。此外，滤 水或脱水是造纸方法中决定许多最终纸页性能的阶段。至于固体留着性，造纸助留剂用于在滤水以及形成纸幅的湍流方 法过程中提高细小配料固体在幅中的留着率。如果细小固体的留着率 不足，它们将流失于工厂废水中或在循环的白水回路中累积至高水 平，潜在地造成沉淀堆积。此外，留着率不足由于损失了意欲被吸附 于纤维上的添加剂，从而增加了造纸商的成本，添加剂可以提供纸的 不透明性、强度或施胶性能。过去使用具有阳离子电荷或阴离子电荷的高分子量(MW)的水溶 性聚合物作为助留剂和助滤剂。最近的研究表明与高MW的水溶 性聚合物结合使用的无机微粒比常规使用的高MW水溶性聚合物具有更加优异的留着和滤水功效。美国专利No. 4,294,885和4,388,150 教导了使用淀粉聚合物和胶体二氧化硅。美国专利No. 4,753,710教 导了用高MW阳离子絮凝剂絮凝纸浆配料，向絮凝的配料施加剪切， 以及然后向配料中加入膨润土。美国专利No. 5,274,055以及5,167，766公幵了使用化学交联的有机微粒或微聚合物作为造纸工艺中的助留 助滤剂。共聚物还用于控制造纸系统中的污染物沉积或有机沉积物。术语 有机沉积物用于描述在造纸系统中对纸品生产有害的粘性、水不溶性 物质。在制浆和造纸工艺中源于树木的这种物质被称作沥青或木沥 青；术语胶粘物用于描述源自胶粘剂的污染物，其作为循环纤维的污 染物被引入造纸工艺中。 一种消除这些物质的策略是使有机沉积物凝 聚成为较大的、非粘性颗粒，这种颗粒可从造纸原料中除去或可包含 在纸页中而不在造纸系统中形成沉积物或在纸页中形成缺陷。能够与 有机沉积物相互作用并降低其负面影响的化学物质包括表面活性剂 和聚合物。该聚合物可以为离子型的或非离子型的，包括用作絮凝剂、 凝结剂以及分散剂的物质。所使用的聚合物或共聚物的功效随着构成它们的单体类型、单体 在聚合物基体中的排列、合成分子的分子量和制备方法而变化。本专利技术出人意料地发现，疏水性聚合物或共聚物提供意想不到的 留着和滤水活性，可以在包括造纸应用的应用中用作污染物控制助 剂。尽管所采用的合成方法为本领域技术人员所公知的，但现有技术 没有暗示独特的物理性质将导致观察到的出人意料的活性。
技术实现思路
本专利技术涉及与水相容的疏水性聚合物和共聚物以及含有所述疏 水性聚合物和共聚物的纤维素纤维组合物，特别是纤维素纸页，如纸 张或纸板。本专利技术还涉及制造所述疏水性聚合物和共聚物以及所述纤 维素纤维组合物的方法。另一方面，本专利技术提供一种制造纤维素纤维组合物的方法，包括 向纤维素纸浆中加入含有疏水性基团的与水相容的聚合物或共聚物。本专利技术还涉及纤维素纤维组合物，其包括纤维素浆的水性浆料， 含有所述与水相容的聚合物和共聚物。本文中，术语共聚物应被理解 成指由两种或多种不同的单体单元构成的聚合物组合物。此外，还公开了包括与水相容的疏水性聚合物和共聚物、和纤维 素纤维、和任选存在的硅质材料的组合物。根据本专利技术，意外地发现某些与水相容的疏水性聚合物和共聚物 表现出独特的物理特性并作为助留剂和助滤剂提供意外的活性。具体实施方式本专利技术在造纸工艺中通过向造纸桨料中加入与水相容的疏水性 聚合物或共聚物提供了增强的留着性和/或滤水性。本专利技术还提供包括与水相容的疏水性聚合物或共聚物以及纤维 素纤维的组合物。本专利技术还提供包括疏水性聚合物或共聚物、硅质材料和纤维素纤 维的组合物。本专利技术还提供与水相容的聚合物和共聚物的用途，这些聚合物和 共聚物经非共价键而相互作用或缔合形成两种或多种聚合物链的聚 集体。分子缔合的驱动力可以是静电性的或疏水性的。优选的是通过 疏水性力驱动分子缔合。在纸和纸板的制造中使用多成分体系提供了通过使用对工艺和/ 或产品具有不同影响的材料而增强性能的机会。聚合物被描述为与水相容的。在本专利技术中，"与水相容的"指聚合 物可以是水溶性的或水可溶胀的或水可分散的。术语水溶性用于指聚合物在溶剂中溶解，没有可见的固体材料残 留在溶剂中。当混合自由能为负值时，聚合物在溶剂中溶解。水溶性 材料的例子包括但不限于渗出物或胶质、提取物、天然材料、改性的 天然材料或合成材料。渗出物或胶质的一个例子是黄芪胶。提取物的 一个例子是果胶。天然材料的一个例子是瓜尔胶。改性的天然材料的 一个例子是衍生的纤维素，如甲基纤维素。合成材料的一个例子是聚 (丙烯酸)。合成聚合物可以包含一种或多种单体，选择单体以对最终 聚合物提供特定性能。水可溶胀的聚合物是可以吸收水性溶剂并在一定限度溶胀的那 些。水溶胀能力受多种因素影响，包括但不限于交联和静电相互作用。 因此，聚合物与溶剂之间的相互作用受到限制。尽管可以得到可见的 均匀溶液，但其不是均匀的分子分散体。水可溶胀的聚合物的一个例 子是交联的聚合物。交联的聚合物可以是与水相容的和水可分散的。 相比而言，支链的聚合物可以是可溶解的。水可分散的材料是在水中不溶解、但不发生相分离的那些。通常， 这些材料具有改性的表面，允许它们保持作为在水中悬浮的分散的颗 粒材料，或可以通过加入其他材料而变得可分散。例子包括乳胶粒子、水包油乳液和分散的粘土或颜料。疏水性物质通常定义作易于在多种非极性溶剂中溶解、但在水中 不能完全溶解的物质。疏水性材料能够抵抗与水的缔合，并在水性环 境中倾向于簇合在一起。相比而言，亲水性材料在水中可溶解、但在 大多数非极性溶剂中仅微溶。亲水性材料与水水合，形成亲水性材料 的水溶液。两性化合物是同时具有疏水性和亲水性链段的化合物。因此，其 同时包括极性水溶性基团(亲水性链段)和非极性水不溶性基团(疏水 性链段)。例如，表面活性剂是两性化合物。材料的两性使其可以移 至界面，可以是液/气、液/液或液/固界面。本专利技术的疏水性聚合物是两性的，因为它们具有更疏水性的区域 和更亲水性的区域。疏水性和亲水性的相对程度将决定材料的溶解 度。实际中，总体上更疏水性的材料将是相对更水不溶性和油溶性的。 相反，更亲水性材料将是相对更水溶性和油不溶性的。本专利技术使用的聚合物通常是共聚物。术语共聚物应被理解成指含 有两种或多种不同单体的聚合分子。它们可以是多于一种单体的共聚 物，或是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进造纸工艺中的留着性和滤水性的方法，其中所述改进包括向造纸浆料中加入与水相容的疏水性聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：EAS多尔蒂，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]