用低分子量含磷聚丙烯酸交联的纤维素纤维和方法技术

本发明专利技术涉及用低分子量含磷的聚丙烯酸交联的纤维素纤维和方法。本发明专利技术涉及一种交联的纤维素纤维，所述纤维素纤维已经与低分子量聚丙烯酸交联剂交联，其在聚合物链中掺有磷；以及用于使纤维交联的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及已与聚丙烯酸交联的木浆粕纤维素纤维的领域。技术背景纤维素纤维是吸收性产品例如尿布的基本组成部分。这些纤维形成了液体吸收结 构，该结构是吸收性产品中的关键功能元件。一种形式的纤维素纤维——纤维素绒毛浆，是 用于这种应用的优选纤维，因为形成了高空隙体积或高松厚度(bulk)的液体吸收纤维结 构。但是，这种结构在润湿时倾向于塌陷。纤维结构松厚度的塌陷或减小，减少了能够持 留在被润湿结构中的液体的体积，并抑制了液体芯吸到纤维素纤维结构的未被润湿的部分 中。结果，干的高松厚度纤维结构的潜在容量永远不能实现，决定整个纤维结构的液体保留 容量的是纤维结构的湿松厚度(wet bulk)。此外，含有纤维素纤维的吸收性产品最初获取和分配液体的能力，一般取决于产 品的干松厚度和毛细结构。但是，产品在随后的攻击时获取液体的能力将取决于产品的湿 松厚度。纤维素纤维尽管是吸收性的，但在润湿时倾向于塌陷，并将吸收的液体保留在液体 攻击点附近。吸收性产品中润湿的纤维素纤维不能进一步获取液体并将其分配到远离液体 攻击的位点，可能归因于获取速度的减低，这部分地是由于与液体吸收相关的纤维松厚度 的丧失所致。吸收性产品由纤维素绒毛浆制成，这是一种具有极高空隙体积的纤维素纤维 形式，在获取液体后失去松厚度和进一步芯吸和获取液体的能力，引起局部饱和。一般来说，纤维内交联的纤维素纤维以及由纤维内交联的纤维素纤维形成的纤维 结构，与未交联的纤维相比具有增加的湿松厚度。松厚度增加是由于交联而赋予纤维以挺 度、扭曲和卷曲的结果。因此，有利情况下，将交联的纤维掺入吸收性产品，以增加所述产品 的湿松厚度和液体获取速度，同时也减少润湿。多元羧酸已被用于交联纤维素纤维。参见例如美国专利No. 5，137，537、美国专利 No. 5，183，707和美国专利No. 5，190，563。这些参考文献描述了含有与C2-C9多元羧酸交 联的、个体化(individualized)的纤维素纤维的吸收性结构。由这些个体化的、交联的纤 维制成的吸收性结构，相对于含有未交联纤维的结构，表现出增加的干和湿回弹性，并具有 对润湿的改进的响应性。此外，优选的多元羧酸交联剂柠檬酸可以以相对低的价格被大量 获得，使其在商业上与甲醛和甲醛加成产物相比具有竞争力。尽管多元羧酸交联剂提供了一些优点，但与低分子量(单体)多元羧酸例如柠檬 酸交联的纤维素纤维倾向于随时间失去其交联并回复成未交联的纤维。例如，与柠檬酸交 联的纤维在储存时显示出相当大的交联损失。这种交联的逆转一般来说使得纤维交联的目 的(即增加纤维的松厚度和容量)无效。因此，与这些多元羧酸交联的纤维的有用储存期 限相对短，使得纤维在其应用方面或多或少受到限制。但是用聚合物多元羧酸交联的纤维， 在由这些纤维制备而成的纤维料片的整个寿命期中，表现出基本保持不变的密度。参见例 如美国专利No. 6，620，865。这种对老化或密度逆转的抗性，涉及使用聚合物多元羧酸交联 剂而形成的大量稳定的纤维内交联。相比之下，用柠檬酸交联的纤维素纤维随时间显示出密度的相当大的增加，并伴随有松厚度和吸收容量的丧失。一般来说，密度的增加表明纤维 中交联水平的降低(即逆转)。除了密度增加之外，所述纤维料片中交联的丧失导致不太松 厚的料片，并因此减少了吸收容量和液体获取能力。逆转方面的差别的原因在于柠檬酸分子有两个羧基参与交联反应，而聚丙烯酸分 子有许多羧基参与交联反应。不幸的是，柠檬酸或单体α-羟基多元羧酸交联剂也可以导致白色纤维素纤维在 实现交联反应所需的高温下变色(即变黄)。漂白是用于增加浆粕的浆粕亮度的常用方法。用于改进绒毛浆外观的工业惯例 是将浆粕漂白到越来越高的亮度(浆粕与纸工业技术联合会(Technical Association of the Pulp & Paper Industry) (“TAPPI”)或国际标准化组织(International Organization for Standardization) ( “ISO”))。传统的漂白剂包括元素氯、二氧化氯和次氯酸盐。但 是，漂白是昂贵的、环境恶劣的，且通常是制造的瓶颈的来源。消费者对更亮、更白的浆粕的 普遍偏好，驱使制造商奉行甚至更具攻击性的漂白策略。尽管经高度漂白的浆粕比它们经 漂白较少的同类物“更白”，但这些浆粕的颜色仍然是黄白色的。黄白色的产品是不受欢迎 的。无数的研究表明，消费者明显偏爱蓝白色超过黄白色。前者被感觉为更白，即“新鲜”、 “新”和“干净”，而后者被判断为“旧”、“褪色”和“脏”。除了纤维变色之外，令人不快的气味也可能与使用α-羟基羧酸例如柠檬酸有 关。最近发现，可以通过将纤维与碱溶液(例如氢氧化钠水溶液)和氧化漂白剂(例如 过氧化氢)相接触，来除去与用柠檬酸交联的纤维素纤维相关的特征性气味并改进亮度。 参见美国专利No. 5，562，740。在该方法中，碱溶液优选将最终纤维的ρΗ从约4. 5升高到 5. 5-6. 5的范围内。它与氧化漂白剂相组合，消除了用柠檬酸交联的纤维的“熏烧过的”特 征性气味。氧化漂白剂也帮助增加最终产品的亮度。因此，对于具有有利松厚度和改进的亮度和白度的、经交联的纤维素纤维，存在着 需求。本专利技术试图满足这些需求并提供其他相关优点。
技术实现思路
本专利技术的聚丙烯酸交联剂，是通过在聚合过程中引入次磷酸钠而在聚合物链中掺 有磷(作为次膦酸根)的聚丙烯酸，它具有500到3000范围内的分子量和低于200cP的布 氏粘度。在该定义范围内的两种聚丙烯酸交联剂是Rohm & Haas产品=Aquaset 1676 (QRXP 1676)和QRXP 1708。在一个实施方案中(型号1676)，聚丙烯酸交联剂具有2300到2700 范围内的分子量和低于200cP的布氏粘度。在另一个实施方案中(型号1708)，聚丙烯酸交 联剂具有1000到1400范围内的分子量和低于IOOcP的布氏粘度。作为现有技术的实例， Acumer 9932(型号9932)的粘度是320cP，且分子量为4000。用聚丙烯酸交联的纤维素纤维可以通过将聚丙烯酸以足以实现纤维内交联的量 施加于纤维素纤维来制备。施加于纤维素纤维的量以纤维的总重量计可以为约1到约10 重量％。在一个实施方案中，交联剂的量以干纤维的总重量计为约4到约6重量％。尽管不是必需的，但本专利技术的用聚丙烯酸交联的纤维素纤维可以使用交联催化剂 进行制备。适合的催化剂可以包括酸性盐，例如氯化铵、硫酸铵、氯化铝、氯化镁、硝酸镁，更 优选为含磷的酸例如磷酸、多磷酸、亚磷酸和次磷酸的碱金属盐。在一个实施方案中，交联催化剂是次磷酸钠。使用的催化剂的量可以在以干纤维的总重量计约0. 1到约5重量％的 范围内变化。可用于制造本专利技术的经漂白的且用聚丙烯酸交联的纤维素纤维的纤维素纤维，主 要源自于木浆粕。用于本专利技术的适合的木浆粕可以从众所周知的化学方法获得，例如硫酸 盐法和亚硫酸盐法，可以进行或不进行随后的漂白。浆粕纤维也可以通过热机械法、化学热 机械法或其组合进行加工。优选的浆粕纤维通过化学方法来生产。可以使用磨木浆纤维、回 收或二次木浆纤维、以及经漂白或未漂白的木浆粕纤维。优选的起始原料从长纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种个体化的、经交联的纤维素纤维，所述纤维具有以干纤维重量计约１．０重量％到约１０．０重量％的聚丙烯酸交联剂，所述交联剂以纤维内交联酯键的形式与所述纤维反应，其中所述聚合物聚丙烯酸交联剂在链内含有次膦酸根基团形式的磷，所述交联剂具有约５００到约３，０００的分子量。

【技术特征摘要】
US 2009-9-29 12/569,7151.一种个体化的、经交联的纤维素纤维，所述纤维具有以干纤维重量计约1. 0重量％ 到约10.0重量％的聚丙烯酸交联剂，所述交联剂以纤维内交联酯键的形式与所述纤维反 应，其中所述聚合物聚丙烯酸交联剂在链内含有次膦酸根基团形式的磷，所述交联剂具有 约500到约3，000的分子量。2.权利要求1的纤维，其中交联剂的分子量在2300到2700的范围内且布氏粘度小于 200cPo3.权利要求1的纤维，其中交联剂的分子量在1000到1400的范围内且布氏粘度小于 IOOcPo4.权利要求1的纤维，其中存在约0.1到约5重量％的量的催化剂，所述催化剂选自 酸性盐，例如氯化铵、硫酸铵、氯化铝、氯化镁、硝酸镁，更优选选自含磷的酸例如磷酸、多磷 酸、亚磷酸和次磷酸的碱金属盐。5.权利要求4的纤维，其中催化剂是次磷酸钠。6.权利要求1的纤维，其中经交联的纤维用制剂额外地漂白，所述制剂含有从0.1到高 达5#/ADMT的过氧化氢和从0. 1到高达5#/ADMT的氢氧化钠。7.权利要求1的纤维，其中经交联的纤维仅用从0.1到高达5#/ADMT的过氧化氢额外 地漂白。8.一种用于形成个体化的、经纤维内化学交联的纤维素纤维的方法，所述方法包含下 列步骤向纤维素纤维垫施加聚丙烯酸交联剂，其中聚丙烯酸交联剂在聚合物链中含有次膦酸 根基团形式的磷且具有从约500...

【专利技术属性】
技术研发人员：安吉尔斯托亚诺夫，查尔斯E米勒，
申请(专利权)人：韦尔豪泽NR公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]