用于生活纸应用的可再制浆的暂时湿强度聚合物的合成制造技术

接枝的聚乙烯醇聚合物具有亲水性和疏水性之间的平衡。该接枝的聚乙烯醇聚合物具有如下化学功能：其容许吸附到纸浆纤维上、在干燥时形成聚合物膜、在润湿时斥水、聚合物膜由于被水长时间润湿而溶胀和破碎。所述聚合物当引入到纸产品中时可提供具有改善的湿强度、暂时的斥水性和/或在含水溶液中可分散的纸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生活纸应用的可再制浆的暂时湿强度聚合物的合成专利技术背景本申请依35U.S.C.§119(e)要求2018年11月2日提交的在先的美国临时专利申请No.62/754,598的权益，该美国临时专利申请以其整体并入本文中作为参考。本专利技术涉及接枝的聚乙烯醇聚合物、包含接枝的聚乙烯醇聚合物的组合物、和它们的造纸用途、及其产品。造纸通常包括形成含水纸浆组合物，然后将纸浆压片(sheeting)和干燥以形成期望的纸产品。若纸产品要在湿应用中例如作为纸巾或生活用纸(卫生纸，tissuepaper)使用，则常常期望良好的湿强度。然而，若湿强度过强，所述纸当浸在水中时可能不分散，导致下水道逐渐堵塞。无法在水中分散还使得难以回收纸。例如，经常回收办公用纸。在回收时，必须将纸再制浆，这通常要将纸分散在含水溶液中。然而，为了与打印机一起使用，办公用纸需要斥水能力。否则，通过打印机置于纸上的墨会渗出，使打印的文件或图像的品质下降。已经使用各种添加剂来改善纸的湿强度和斥水性。通常，这些添加剂为经由共价键附接(附着)到纸纤维的聚合物。尽管这样的聚合物可改善湿强度或斥水性，但它们在纸回收时引起问题。在再制浆时，添加剂内提供与纸纤维的共价附接的部分留下亲水的发粘的聚合物残留物，其在造纸机的多个部件中再附聚。称为胶粘杂质(浆中胶粘物，stickies)的这些附聚物可堵塞造纸机的多个元件。因此，对于如下添加剂存在需要：其产生易于水分散的纸，同时还改善纸的湿强度，提供具有暂时的斥水性的纸和/或提供具有吸水延迟性质的纸。
技术实现思路
本专利技术的一个特征为提供具有细调的在亲水性和疏水性之间的平衡的新颖的非反应性接枝的聚乙烯醇聚合物。本专利技术的另一特征为提供水可分散的且容易吸附到纤维素基体上但具有暂时的斥水性质和/或吸水延迟性质的树脂。本专利技术的进一步特征为提供当用聚合物和/或包含聚合物的树脂处理时将暂时吸收少得多的水的吸墨纸(吸液纸，blotterpaper)和/或生活用纸。本专利技术的另外的特征为提供生活用纸，其中将经处理的生活用纸长时间浸在水中不妨碍水将纤维-纤维缠结分解开，从而容许生活用纸完全分散在水中。本专利技术的另一特征为提供赋予生活用纸干抗张强度和/或湿抗张强度但容许良好的在下水道中的水分散性的聚合物。本专利技术的另外的特征为提供如下聚合物：其不妨碍纸的再制浆和/或回收，因为其可在从初始分散起的几分钟内缓慢地增塑并且然后被水洗掉或再分散。本专利技术的另一特征为提供如下的新颖的接枝的聚乙烯醇聚合物：其为具有相对低的水解度的聚乙烯醇和乙烯类阳离子单体的反应产物。本专利技术的另外的特征和优势将部分地在下面的说明书中阐述，并且部分地将从说明书中明晰或可通过本专利技术实践而习得。本专利技术的目的和其它优势将通过在说明书和所附权利要求中特别指出的元素和组合而认识到和达成。前述特征的一个或多个已经按照本专利技术通过提供本专利技术的接枝的聚乙烯醇聚合物而实现。所述接枝的聚乙烯醇聚合物具有或包括聚乙烯醇主链和接枝到聚乙烯醇主链的多个侧链。来自多个侧链的所述侧链的一个或多个包括：i)选自脂族单羧酸、脂族二羧酸和/或反应性季铵盐的一个或多个单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。本专利技术进一步涉及聚合物组合物，其包括接枝的聚乙烯醇聚合物和接枝的聚乙烯醇聚合物分散于其中的含水介质。本专利技术进一步涉及水基(aqueous-based)乳液聚合物，其包括接枝的聚乙烯醇聚合物。本专利技术进一步涉及纤维素纸浆产品，其包括纤维素纸浆和接枝的聚乙烯醇聚合物。本专利技术进一步涉及纸产品，其包括纸材料和接枝的聚乙烯醇聚合物。本专利技术进一步涉及产品，其包括至少一个包含接枝的聚乙烯醇聚合物的纸层。所述产品为纸片材(papersheeting)、纸板、生活用纸和/或壁板。本专利技术进一步涉及纤维材料，其包括棉纤维和接枝的聚乙烯醇聚合物。本专利技术进一步涉及造纸工艺，其包括在含水悬浮体中在纤维素造纸纤维上吸收一定量的接枝的聚乙烯醇聚合物或用一定量的接枝的聚乙烯醇聚合物以其它方式处理的步骤。所述工艺可进一步包括将含水悬浮体形成为幅材和干燥该幅材的步骤。在该工艺中，与使用没有所述接枝的聚乙烯醇聚合物的含水悬浮体制成的纸相比，所述接枝的聚乙烯醇聚合物的量有效地增大纸湿强度和/或纸干强度和/或水分散性。本专利技术进一步涉及制造接枝的聚乙烯醇聚合物的工艺，所述工艺包括如下步骤：提供聚乙烯醇聚合物的含水溶液，和向所述含水溶液加入至少一种自由基形成引发剂和形成侧链的多个单体(称为“侧链单体”)。在该工艺中，所述多个侧链单体包括：(a)脂族单羧酸和/或脂族二羧酸和/或反应性季铵盐或其任意组合；(b)任选的脂族酰胺；和(c)任选的丙烯酸支化烷基酯。本专利技术进一步涉及将纸再制浆的工艺，所述工艺包括将纸产品与含碱金属离子的苛性碱水溶液接触的步骤。在该接触时，根据本专利技术的接枝的聚乙烯醇聚合物中的羧酸官能团转化为碱金属羧酸盐官能团。在该工艺中，纸产品包括纸材料和本专利技术的接枝的聚乙烯醇聚合物。本专利技术进一步涉及聚合物混合物，其包括：包含第一聚乙烯醇主链和接枝到第一聚乙烯醇主链的多个第一侧链的第一接枝的聚乙烯醇聚合物。来自多个第一侧链的侧链包括：i)选自脂族单羧酸和/或脂族二羧酸的一个或多个单元；和任选地ii)脂族酰胺、或丙烯酸支化烷基酯、或其任意组合。聚合物混合物还包括第二接枝的聚乙烯醇聚合物，其包含第二聚乙烯醇主链和接枝到第二聚乙烯醇主链的多个第二侧链。来自多个第二侧链的侧链包括：i)一个或多个反应性季铵盐单元；和任选地ii)脂族酰胺、或丙烯酸支化烷基酯、或其任意组合。应理解，前述的概述和以下详述两者均仅为示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求的本专利技术的进一步解释。附图说明图1显示本专利技术的接枝的聚乙烯醇聚合物的一个实施方式的傅里叶变换红外光谱分析。图2显示本专利技术的接枝的聚乙烯醇的一个实施方式的通过动态光散射进行的粒度分析。图3显示本专利技术的接枝的聚乙烯醇聚合物的一个实施方式的通过凝胶渗透色谱法的分子量分布。图4为显示用本专利技术的接枝的聚乙烯醇树脂的一些制备实施例处理的手铸(handcasted)纸张(papersheet)的湿和干强度的柱状图。图5为显示用本专利技术的接枝的聚乙烯醇树脂的一些制备实施例处理的手铸纸张的纸分散性测试的柱状图。图6为显示用本专利技术的接枝的聚乙烯醇聚合物的实施例处理的手铸纸张和与用乙醛酸化(glyoxylated)聚丙烯酰胺处理的纸相比的湿强度衰减比较的柱状图。图7为显示用本专利技术的一些实施例处理的手制纸张(片材，sheet)的相对湿和干强度以及水分散性的比较的柱状图。具体实施方式本专利技术涉及如下的接枝的聚乙烯醇聚合物：其是水可分散的和容易吸附到纤维素基体上但具有暂时的斥水性质和/或吸水延迟性质。引入该接枝的聚乙烯醇聚合物的纸产品可具有暂时的湿强度并且是可再制浆的，从而实现回收和/或在下水道中分散。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.接枝的聚乙烯醇聚合物，其包括聚乙烯醇主链和接枝到聚乙烯醇主链的多个侧链，/n其中来自多个侧链的所述侧链的一个或多个包括：i)选自脂族单羧酸、脂族二羧酸和反应性季铵盐的一个或多个单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181102 US 62/754,5981.接枝的聚乙烯醇聚合物，其包括聚乙烯醇主链和接枝到聚乙烯醇主链的多个侧链，
其中来自多个侧链的所述侧链的一个或多个包括：i)选自脂族单羧酸、脂族二羧酸和反应性季铵盐的一个或多个单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。


2.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的所述侧链的至少75数量％包括：i)选自脂族单羧酸、脂族二羧酸和反应性季铵盐的一个或多个单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。


3.根据权利要求2所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链的不多于25数量％包括脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合，并且不具有脂族单羧酸单元、脂族二羧酸单元和反应性季铵盐单元。


4.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的所述侧链的一个或多个包括脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。


5.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链包括：i)反应性季铵盐单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。


6.根据权利要求5所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链的至少75数量％包括：i)反应性季铵盐单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。


7.根据权利要求6所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链的不多于25数量％包括脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合，并且不具有脂族单羧酸单元、脂族二羧酸单元和反应性季铵盐单元。


8.根据权利要求5所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链的至少75数量％包括：i)反应性季铵盐单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合，并且不具有任何的脂族单羧酸单元和脂族二羧酸单元。


9.根据权利要求8所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链的不多于25数量％包括脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合，并且不具有脂族单羧酸单元、脂族二羧酸单元和反应性季铵盐单元。


10.根据权利要求5所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的所述侧链的一个或多个包括脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。


11.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链包括：i)选自脂族单羧酸和脂族二羧酸的一个或多个单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。


12.根据权利要求11所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链的至少75数量％包括：i)选自脂族单羧酸和脂族二羧酸的一个或多个单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合。


13.根据权利要求12所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链的不多于25数量％包括脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合，并且不具有脂族单羧酸单元、脂族二羧酸单元和反应性季铵盐单元。


14.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链的至少75数量％包括：i)选自脂族单羧酸和脂族二羧酸的一个或多个单元；和任选地ii)脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合，并且不具有任何的反应性季铵盐单元。


15.根据权利要求14所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的侧链的不多于25数量％包括脂族酰胺单元、或丙烯酸支化烷基酯单元、或其任意组合，并且不具有脂族单羧酸单元、脂族二羧酸单元和反应性季铵盐单元。


16.根据权利要求15所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的所述侧链的一个或多个包括脂族酰胺、或丙烯酸支化烷基酯、或其任意组合。


17.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中聚乙烯醇主链在未反应的形式下具有约5K到20000K道尔顿的单峰分子量分布。


18.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中聚乙烯醇主链在未反应的形式下具有约74摩尔％到约99摩尔％的水解度。


19.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中聚乙烯醇主链在未反应的形式下具有约74摩尔％到约90摩尔％的水解度。


20.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的所述侧链的一个或多个通过聚乙烯醇主链的乙酸酯部分而接枝到聚乙烯醇主链。


21.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其中来自多个侧链的所述侧链的一个或多个通过聚乙烯醇主链的羟基部分而接枝到聚乙烯醇主链。


22.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，
其中所述反应性季铵盐存在并且包括氯化二烯丙基二甲基铵、氯化3-丙烯酰氨基丙基三甲基铵或其组合的至少一种；
其中所述脂族酰胺存在并且包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、二丙基丙烯酰胺和N-叔丁基丙烯酰胺的至少一种；和
其中所述丙烯酸支化烷基酯存在并且包括丙烯酸2-乙基庚酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-乙基戊酯和丙烯酸2-乙基丁酯的至少一种。


23.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其为或包括结构(I)：
[CH2-CH(OH)]a-[CH2-CH(R])]b(I)
其中(a)单元的总重量百分比为74％到84％，基于接枝的聚乙烯醇聚合物的总重量，
其中(b)单元的总重量百分比为16％到26％，基于接枝的聚乙烯醇聚合物的总重量，
其中各R为乙酸酯或来自所述多个侧链的侧链。


24.根据权利要求1所述的接枝的聚乙烯醇聚合物，其包括：
以总固体重量计，重量百分比为约40％到约50％的聚乙烯醇主链；
以总固体重量计，重量百分比为约6％到约10％的反应性季铵盐侧链；
以总固体重量计，重量百分比为约6％到约9...

【专利技术属性】
技术研发人员：A穆斯塔法，D格洛弗，
申请(专利权)人：巴科曼实验室国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US