对纸浆具有高亲和力的聚合物稳定剂制造技术

具有硝基氧，羟胺或羟铵盐基团Ｂ侧基的经选择聚合物稳定剂是水溶性的或水可分散性的并对纸浆或纸具有高亲和力。这些稳定剂防止纸浆或纸亮度的损失和增强纸浆或纸的抗泛黄能力，尤其对于含有木质素的纸浆或纸。这些化合物在造纸过程的不同位置添加，尤其在液体处理部位，使得对纸浆或纸具有高亲和力的水溶性或水可分散性材料的需要成为不可缺少的。这些性能常常因为存在了选自ＵＶ吸收剂、阻聚剂、硝酮、荧光增白剂和金属螯合剂的一种或多种助添加剂而得到进一步增强。羟胺或它们的盐，苯并三唑或二苯甲酮ＵＶ吸收剂和金属螯合剂的结合物是特别有效的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有硝基氧、羟胺或羟铵盐基团的新型聚合物稳定剂，这些基团用于仍然含有木质素的纸浆或纸防止亮度的损失和增强其抗泛黄的能力。这些性能常常因为存在选自UV吸收剂、阻聚剂、硝酮、萤光增白剂和金属螯合剂的一种或多种助添加剂而得到进一步增强。羟胺或它们的盐，苯并三唑或二苯甲酮UV吸收剂和金属螯合剂的结合物是特别有效的。
技术介绍
高产率和超高产率木质纸浆经历快速光诱导的变色，尤其当它们暴露于户内荧光和日光中的近紫外线辐射(波长300-400毫微米)时。这一特性将它们的用途限于短寿命、低价值的纸类产品。高产率和超高产率木质纸浆能够漂白到高水平的白度。如果这些白度能够被稳定化防止变色，则这些漂白的高产率纸浆能够代替大量的更昂贵全漂白、低产率化学纸浆。这一变色归因于高产率纸浆的总计约20-45％(质量)的高木质素含量。苯氧基基团是该反应机理中的关键中间体。已经提出几种光诱发的反应来说明这种基团在木质素中的形成，如从酚基团中抽取氢原子，苯甲酰甲基芳基醚基团的芳基醚键的分裂，或由饱和的芳基-甘油β-芳基醚结构形成的羰游离基的破坏。该苯氧基团被其它以氧为中心的基团(烷氧基，过氧，羟基和过羟基)所氧化而形成黄色生色团，如C.Heitner在“木质纤维素材料的光化学(Photochemistry ofLignocellulosic materials)”，C.Heitner，J.C.Sciano编；ACSSym.Ser.531，1-25(1993)中所教导的。I.E.Arakin等人，Khymiya drevesiny(Chemistry of Wood)，1982，No.2，114和A.D.Sergeev等人，同前，1984，No.5，20公开了亚胺氧基的使用，如TEMPO(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶)可用于使用一段氧-苏打(碱)过程的木材去木质素作用，但没有提及或建议由TEMPO提供的防止从该处理木材制得的纸张或纸浆的光诱导变色的任何活性。EP 717,143和WO 97/36041描述了改变、减少或漂白木质素和含木质素材料的多组分体系，它包括氧化催化剂，和N-羟基介体化合物如N-羟基邻苯二甲酰亚胺或二烷基羟胺。这些参考文献致力于木材的去木质素作用。没有提及或建议由N-羟基化合物提供的防止由此类处理木材制得的纸张或纸浆的光诱导变色的任何活性。V.I.Khodyrev等人，Vysokomol soyed，A29，No.3，616(1987)中揭示，氧的光诱发氧化作用会引起纤维素纺织材料如亚麻或棉花的老化，和纤维素的光稳定性能够通过光稳定剂如UV吸收剂，苯并苯酚类和1-氧基-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶来改进。该UV吸收剂没有提供保护作用，实际上是有害的。作者指出，稳定的硝酰基基团会与纤维素中的烷基相互作用，使其获得有益的稳定作用活性。该作者没有提出这一稳定作用活性能够在从其制得的木质纸浆和/或纸中成功地利用。M-K.Syler等人，J.Assn.Paper Pulp Tech，29，135(1990)中揭示，经选择的金属盐如硫酸镁和低级链烷酸抑制了在漂白纸浆中的回色。P.Fornier de Violet等人，Cellulose Chem.Tech.，24，225(1990)揭示了UV吸收剂和氢给体剂如硫醇类、抗坏血酸等的使用有助于防止过氧化氢漂白的木质纸浆的光诱发变色，但是，链断裂剂如位阻酚和位阻胺(具有>N-H或>N-CH2-结构部分)对于防止光诱发变色没有作用或甚至有不利影响。R.Agnemo等人，6th International Symposium on Wood andPulping Chemistry，Appita，1991，证实了游离羟基加上木质素会导致在纸浆和纸中不希望有的光致泛黄。S.Omori等人，J.Assn.Paper Pulp Tech，48，1388(1993)描述了抗氧化剂和UV吸收剂对光致回色的作用和总结出抗氧化剂和UV吸收剂的联合使用可以防止回色和在该活性中具有协同效应。M.Paulsson等人，8th International Symposium Wood andPulping CHemistry，赫尔辛基，1995，说明了未漂白的纸或过氧化氢漂白的TMP纸浆的有效光稳定化可以通过乙酰化来获得。已经建议了各种不同的途径来抑制机械纸浆的泛黄。这些包括游离基清除剂和抗氧化剂；UV屏蔽剂；在生色团形成之后消除它们；通过烷基化或乙酰化对木质素的化学改性；阻聚剂；和组合使用的两种类型的助添加剂。Z-H.Wu等人，HolzforsChung，48，(1994)，400讨论了游离基清除剂如苯基-N-叔丁基硝酮在减少机械制浆过程中生色团的形成方面的用途并得到更具光稳定性的纸浆。C.Heitner，“Chemistry of Brightness Reversion and ItControl，CHapter 5”，在Pulp Bleaching-Principles and Practice中，C.W.Dence，D.W.Reeve编，TAPPI，Atlanta，1996，183-211页，概述了在含有木质素的纸浆，如热机械(TMP)和化学热机械(CTMP)纸浆的热和光诱发变黄方面的现状，显示了这些不希望有的效果的严重程度，一般性讨论了用于解决这一问题的当时已有技术的方法。这些包括漂白，使用亚磷酸酯，UV吸收剂，聚亚烷基二醇和自由基清除剂如抗坏血酸，硫醇类，硫醚，二烯烃和脂族醛和螯合剂如乙二胺四乙酸(EDTA)。该著作者作出结论，虽然取得了较大的进展，但是要发现含有木质素的纸浆和/或纸的亮度损失和不希望有的泛黄问题的成功的和实际的解决方法仍然需要付出努力。同时待审的专利申请书序列号09/119,567；09/234,253；60/116,687和60/116,688描述了潜在的解决方案，其中将所选择的位阻胺硝基氧化物，位阻胺羟胺，N，N-二烷基羟胺或它们的盐与所选择的UV吸收剂和金属螯合剂联合使用，可以在机械或化学纸浆或纸(尤其是仍然含有大量木质素的机械纸浆或纸)中防止亮度的损失和增强抗泛黄的能力。本专利技术提供了含有硝基氧、羟胺或羟铵盐基团的新型聚合物材料，它单独或与UV吸收剂、金属螯合剂和/或萤光增白剂相结合用于在仍然含有木质素的纸浆或纸中防止亮度的损失和增强抗泛黄的能力。专利技术详述本专利技术公开了具有硝基氧、羟胺或羟胺盐基团侧链的新型聚合物材料，它是水相容的，水溶性或水可分散性的并对所制得的纸浆和纸具有高的亲和力。这些稳定剂，当单独或与UV吸收剂、金属螯合剂、萤光增白剂、含硫抑制剂、含磷化合物、硝酮、苯并呋喃-2-酮和/或稳定聚合物相结合应用于仍然含有木质素的纸浆中时，获得了高效的光和热稳定性。该稳定剂包括具有侧基A的聚合物P。基团A利用桥接基团B连接于聚合物P上 聚合物P选自以下聚合物或低聚物1)分子量为500到2,000,000的聚亚乙基亚胺。 2)低聚亚乙基胺类 其中n是0到10，优选1到3。3)包括具有以下通式的结构单元的无规二烯丙基氨基共聚物 其中n是0到8000，优选2到8000，尤其2到100；和m是1到8000，优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含具有侧基Ａ的聚合物Ｐ的稳定剂，该侧基利用桥接基团Ｂ连接于聚合物Ｐ上 ＊＊＊ 其中ｓ是１到５０，０００，和 聚合物Ｐ选自聚合物或低聚物１）到１０） １）以下通式的聚亚乙基亚胺 ＊＊＊ 其中ｍ＋ｎ是１０到５０，０００； ２）具有下式的低聚亚乙基胺 ＊＊＊ 其中ｎ是０到１０； ３）含有１－８０００个以下通式的无规二烯丙基氨基共聚低聚物或共聚物 ＊＊＊ 和含有０－８０００个以下通式的单元的无规二烯丙基氨基共聚低聚物或共聚物 ＊＊＊ ４）具有下式的聚丙烯酰胺： ＊＊＊ 其中ｎ是１０－５０００和Ｘ是ＮＨ↓［２］，ＮＨＣＨ↓［２］Ｎ（ＣＨ↓［３］）↓［２］，ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｎ（ＣＨ↓［３］）↓［２］或ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｎ↑［＋］（ＣＨ↓［３］）↓［３］； ５）从以下聚合形成的无规共聚低聚物或共聚物 ＊＊＊ 其中Ｉ是０到８０００，ｍ是１到８０００和ｎ是０到８０００； ６）具有以下通式的二醇 ＊＊＊ 其中ｎ是５到８０００； ７） ＊＊＊ 其中ｎ是５到８０００； ８） ＊＊＊ 其中ｎ是１到１０和ｍ是１到５００和Ｒ是氢或具有１－４个碳原子的烷基； ９）以下的无规共聚物 ＊＊＊ 其中ｎ是５到４０００和ｍ是５到４０００； １０）具有下式的由二甲胺和表氯醇形成的共聚物 ＊＊＊ 其中ｎ是１到１００； 基团Ａ具有以下通式Ⅰ或ⅠＡ ＊＊＊ 其中 Ｇ是氢，氨基，羟基或氰基； Ｅ是氧基，羟基，烷氧基，被羟基、氧代或羧基取代或被氧或羧基插入的烷氧基，环烷氧基，链烯氧基，环烯基氧基，芳烷基，芳烷氧基，酰基，Ｒ（Ｃ＝Ｏ）Ｏ－，ＲＯ（Ｃ＝Ｏ）Ｏ－，ＲＮ（Ｃ＝Ｏ）Ｏ－或氢，其中Ｒ是脂肪族或芳族结构部分。 以及桥接基团Ｂ是选自直接键，羰基，或以下通式３到１７中的一个 ＊＊＊。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：GT昆克勒，D德沃雷，TF汤普森，
申请(专利权)人：西巴特殊化学品控股有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]