含水组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种包含阴离子有机聚合物粒子和胶体阴离子二氧化硅基粒子的含水组合物。所述阴离子有机聚合物粒子可通过一种或多种烯属不饱和单体与一种或多种多官能支化剂和／或多官能交联剂一起聚合而得到。所述阴离子有机聚合物粒子和胶体阴离子二氧化硅基粒子在含水组合物中的存在量是至少０．０１重量％，基于含水组合物的总重。本发明专利技术进一步涉及一种用于制备该含水组合物的方法，该含水组合物的用途和一种用于生产纸的方法，其中含水组合物被加入到纤维素悬浮液中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包含阴离子有机聚合物粒子和胶体阴离子二氧化硅基粒子的含水组合物，一种用于制备该组合物的方法，该组合物的用途和一种用于生产纸的方法。
技术介绍
在造纸领域中，将称作原料的包含纤维素纤维和非必要的填料和添加剂的含水悬浮液加料到网前箱中，该网前箱将原料排出至成型丝网上。水通过成型丝网从原料中排出，使得在丝网上形成湿纸幅，此纸幅进一步在压机工段中脱水，并在造纸机的干燥工段中干燥。通常将排水和保留助剂加入原料中以帮助排水和增加细粒子在纤维素纤维上的吸附，使得它们与纤维一起保留在丝网上。U.S.专利号4,750,974和4,643,801公开了一种用于造纸工艺的coarcervate粘结剂。首先将阳离子马铃薯淀粉加入该工艺，随后加入包含阴离子聚合物和二氧化硅的阴离子混合物。该混合物包含20∶1-1∶10的阴离子聚合物/二氧化硅。U.S.专利号6,083,997公开了通过将聚电解质加入硅酸盐溶液并随后将它们与硅酸组合而制成的阴离子纳米复合材料。该纳米复合材料具有在造纸工艺中改进的保留和排水性能。U.S.专利号5,167,766公开了一种造纸工艺，其中离子有机聚合物微珠与合成有机聚合物或多糖一起用作保留和排水助剂。有利的是，能够提供具有改进的性能的排水和保留助剂。还有利的是，能够提供具有良好的储存稳定性的保留和排水助剂。进一步有利的是，能够提供具有改进的排水和/或保留性能的造纸工艺。专利技术概述按照本专利技术，提供了一种包含阴离子有机聚合物粒子和胶体阴离子二氧化硅基粒子的含水组合物。所述阴离子有机聚合物粒子可通过一种或多种烯属不饱和单体与一种或多种多官能支化剂和/或多官能交联剂一起聚合而得到。阴离子有机聚合物粒子和胶体阴离子二氧化硅基粒子在含水组合物中的存在量是至少0.01重量％，基于含水组合物的总重。另外，根据本专利技术，还提供了一种用于制备含水组合物的方法。进一步提供了一种由包含纤维素纤维和视需要还有填料的含水悬浮液生产纸的方法。该方法包括向纤维悬浮液中加入阳离子聚合物和该含水组合物。根据本专利技术，还提供了该含水组合物作为絮凝剂，保留和排水助剂的用途。进一步提供了一种可通过由包含纤维素纤维的含水悬浮液生产纸的方法而得到的纸。专利技术详述根据本专利技术，已经意外地发现，在造纸中的改进的排水和/或保留效果可通过与阴离子有机聚合物粒子结合使用胶体阴离子二氧化硅基粒子而获得。本文所用的术语“排水和保留助剂”是指一种或多种组分，它们在加入到含水纤维素悬浮液中时得到比不加入任何所述一种或多种组分时更好的排水和/或保留效果。根据本专利技术的含水组合物包含阴离子有机聚合物粒子和胶体阴离子二氧化硅基粒子。阴离子有机聚合物粒子可通过聚合一种或多种阴离子单体和视需要还有一种或多种能够形成均聚物或共聚物的非离子单体而得到。形成阴离子有机聚合物粒子的单体可由一种或多种阴离子单体如选自下面的阴离子烯属不饱和单体形成(甲基)丙烯酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐，(甲基)丙烯酸磺基乙基酯，乙烯基磺酸，磺基烷基(甲基)丙烯酸，磺化苯乙烯，不饱和二元羧酸，马来酸或其它二元酸，磺基烷基(甲基)丙烯酰胺，所述酸的盐如碱金属盐或铵盐和其混合物。阴离子有机聚合物粒子可通过将一种或多种上述阴离子单体与一种或多种如下例举的非离子单体共聚合而形成(甲基)丙烯酰胺，N-烷基丙烯酰胺如N-甲基丙烯酰胺，N，N-二烷基丙烯酰胺如N，N-二甲基丙烯酰胺，乙酸乙烯基酯，(甲基)丙烯酸烷基酯如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯，丙烯腈，N-乙烯基甲基乙酰胺，N-乙烯基甲基甲酰胺，乙酸乙烯基酯或N-乙烯基吡咯烷酮，任何前述单体的混合物等。烯属不饱和非离子单体可如上所述共聚生成阴离子共聚物，优选丙烯酰胺与阴离子单体共聚。粒子可由单独或与非离子单体共聚的阴离子单体的支化和/或交联阴离子聚合物形成。粒子的聚合反应可通过使用多官能支化剂和/或多官能交联剂，视需要在链转移剂存在的情况下进行。用于形成粒子的这些单体的聚合反应从U.S.专利号5,961,840，5,919,882，5,171,808和5,167,766中得知。有用的多官能交联剂或支化剂包含具有至少两个烯属不饱和键或至少一个烯属不饱和键和至少一个反应性基团或至少两个反应性基团的化合物。具有至少两个烯属不饱和键的合适试剂的例子包括N，N-亚甲基-双(甲基)丙烯酰胺，聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯，N-乙烯基丙烯酰胺，二乙烯基苯，三烯丙基铵盐，N-甲基烯丙基丙烯酰胺等。具有至少一个烯属不饱和键和至少一个反应性基团的合适试剂的例子包括(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯，丙烯醛，羟甲基丙烯酰胺等。具有至少两个反应性基团的合适的支化剂或交联剂的例子包括二醛如乙二醛，表氯醇，二环氧化合物等。合适地，将分子量调节剂或链转移剂用于聚合反应中以控制聚合物的结构。可用于生产粒子的合适的链转移剂包括醇，硫醇，硫代酸，亚磷酸盐和亚硫酸盐，如异丙醇和次磷酸钠，但可采用许多不同的链转移剂。合适地，聚合反应工艺包括下列步骤i)通过将包含在水相中的单体加入到包含合适的表面活性剂或表面活性剂混合物的烃液体中而制备单体乳液；ii)形成小的含水液滴分散在油相中的反转单体乳液；和iii)通过自由基聚合反应聚合乳液液滴中的单体。水相包含阴离子单体和/或非离子单体以及支化剂和/或交联剂。优选阴离子有机聚合物粒子具有的未溶胀平均粒子直径尺寸低于约750纳米，优选低于500nm，更优选约25-约300nm。多官能支化剂或交联剂应该优选以足够量使用，以引起聚合物产物充分支化和/或在聚合物产物中有足够的交联。多官能支化剂和/或交联剂的合适的含量可以是至少4摩尔ppm，基于存在于聚合物中的单体单元，优选的含量是约4-6000摩尔ppm，更优选约20-4000，和最优选约50-2000摩尔ppm。阴离子有机聚合物粒子可包含约0-约99重量份非离子单体和约100-约1重量份阴离子单体，基于阴离子和非离子单体的总重，优选约10-约90重量份的非离子单体和约90-约10重量份阴离子单体，更优选约20-约80重量份非离子单体和约80-约20重量份阴离子单体。阴离子有机聚合物粒子具有的电荷为至少2meq/g；，合适地至少在2-18meq/g范围内，优选在3-15meq/g范围内，和更优选在5-12meq/g范围内。根据本专利技术的含水组合物还包含胶体阴离子二氧化硅基粒子，即胶态二氧化硅如不同类型的聚硅酸，经改性并包含可存在于水相和/或二氧化硅粒子中的其它成分或化合物如胺、铝和/或硼的二氧化硅粒子，和其混合物。在本领域中，聚硅酸还称作聚合硅酸，聚硅酸微凝胶，聚硅酸盐和聚硅酸盐微凝胶，其都包括在本文所用的术语聚硅酸内。这种含铝的化合物通常称作胶体铝改性二氧化硅，包括聚硅铝酸盐和聚硅铝酸盐微凝胶，其包括在本文所用的术语胶体铝改性二氧化硅内。优选的二氧化硅基粒子可用铝加以表面改性至2-25％取代硅原子的程度。合适的胶体二氧化硅基粒子公开于U.S.专利号5,643,414，5,603,805和5,447,604，和国际专利申请WO 00/66491，WO 00/66492和WO 01/46072。也可使用合适的二氧化硅基粒子的混合物。优选的是，阴离子二氧化硅基粒子的粒子尺寸在胶体范围内。阴离子二氧化硅基粒子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含阴离子有机聚合物粒子和胶体阴离子二氧化硅基粒子的含水组合物，所述阴离子有机聚合物粒子可通过一种或多种烯属不饱和单体与一种或多种多官能支化剂和／或多官能交联剂一起聚合而得到，所述阴离子有机聚合物粒子和胶体阴离子二氧化硅基粒子的存在量是基于含水组合物的总重为至少０．０１重量％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D卡尔，M西格曼，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]