高固体含量的乙二醛化的聚丙烯酰胺制造技术

本发明专利技术说明了存储稳定的乙二醛化的聚丙烯酰胺聚合物以及用其配制的高固体含量的水性组合物。这些乙二醛化的聚丙烯酰胺组合物可用作造纸添加剂，向纸提供良好的干强度和暂时性湿强度，并且提高了造纸的脱水速率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及存储稳定的乙二醛化(glyoxalated)的聚丙烯酰胺及其高固体含量水性组合物(aqueous composition)，以及其用于造纸的用途。
技术介绍
乙二醛化的丙烯酰胺(G-PAM)用于许多纸中以对纸提供干强度和暂时性湿强度(temporary wet strength)。例如，乙二醛化的聚丙烯酰胺增加许多在使用中与水接触的生活用纸的起始湿强度(initial wet strength)。乙二醛化的聚丙烯酰胺也用于提高许多纸板(board)等级的纸产品的耐压强度和尺寸稳定性。 乙二醛化的聚丙烯酰胺通常通过使乙二醛与阳离子聚丙烯酰胺在弱碱性的水溶液中反应并在酸性条件下稳定而制备。市售的乙二醛化的聚丙烯酰胺产品含有大量的未反应的酰胺基团，这些基团在存储期间会与乙二醛反应，从而导致基础(base)聚合物聚丙烯酰胺分子的连续交联并縮短了产品的保存期限。在实际使用时，聚丙烯酰胺也含有相对较少量的阳离子单体，并且通常低于聚丙烯酰胺的约5摩尔％，这限制了此组分的阳离子电荷的影响。 如果不诱使乙二醛化的聚丙烯酰胺的显著和快速的交联，则通常不能将乙二醛化的聚丙烯酰胺干燥形成固体颗粒形式。因此乙二醛化的聚丙烯酰胺通常在大量水性载液(fluid carrier)中存储和运输。以此方式运输的配制的乙二醛化的聚丙烯酰胺的体积非常大，这需要用大体积的容器或罐式车来运输。在大量水性液体中存储时，乙二醛在先前的制剂中仍倾向于继续与基础聚丙烯酰胺分子交联，最终导致了溶液胶凝化以及性能的丧失。为使乙二醛化的聚丙烯酰胺具有充分的存储稳定性，市售的乙二醛化的聚丙烯酰胺产品通常在约7. 5%的稀释浓度下制备，保存期约为24天。已有报道称10%的乙二醛化的聚丙烯酰胺溶液在251:下8天内会成胶凝状，7.5%的乙二醛化的聚丙烯酰胺溶液在25°CT 24天内会成胶凝状，例如Farley, C.在Wet-StrengthResins and TheirApplications (T即pi Press, 1994)第三章中所披露的。另外当将存储温度从25。C提高至3(TC时，这些存储期限会降低50^。在过去的几十年中，研究者花费了大量的精力来降低乙二醛化的聚丙烯酰胺的生产和运输成本。然而，已报道的现有方法要么明显增加了成本，要么纸的干/湿强度性能差。 美国专利No. 3， 556， 932涉及可通过乙二醛与阳离子聚丙烯酰胺在弱碱性条件下反应而制备的乙二醛化的聚丙烯酰胺。阳离子聚丙烯酰胺(基础聚合物(base polymer))的分子量为7000 25000道尔顿。阳离子电荷通过共聚丙烯酰胺与阳离子单体获得，所述阳离子单体通常是二甲基二烯丙基氯化铵。在美国专利No. 3， 556， 932中例举的阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵的用量约为丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化铵共聚物的2摩尔％。 美国专利No. 4， 605， 702涉及乙二醛化的聚丙烯酰胺的制备，其使用了分子量范围为500道尔顿至6000道尔顿的低分子量的基础聚合物。在美国专利No. 4， 605， 702中例举的乙二醛化的聚丙烯酰胺产品的阳离子单体浓度约为20重量％，但是为了与在美国专利No. 3， 556， 932所例举的产品的湿强度性质相当，其以高得多的剂量使用。 美国专利No. 4， 954， 538涉及以反相微乳液聚合技术制备乙二醛化的聚丙烯酰胺微粒，该技术使用表面活性剂以使聚合物分子彼此分离。美国专利No. 4， 954， 538表明市售的乙二醛化的丙烯酰胺聚合物(以10%固体含量的溶液提供)在室温下约8天内成胶凝状。 美国专利No. 5， 723， 022涉及包含如下组分的混合物的组合物(A)离子的水溶性的乙烯酰胺聚合物，其含有足够的待热固化的乙烯酰胺和-CHOHCHO取代基，乙二醛取代基与乙二醛反应性取代基的比高于约0. 02 : 1. 0， (B)分子量约为500 约6000的乙二醛化的、阳离子水溶性乙烯酰胺聚合物，其具有足够的待热固化的乙二醛反应性取代基和乙二醛取代基，乙二醛取代基与乙烯酰胺取代基的比高于约o. i : i.o。在美国专利No. 5， 723， 022中例举的化合物(A)含有约5重量％或约2摩尔％的二烯丙基二甲基氯化铵。 美国专利7， 034， 087和7， 119， 148涉及存储稳定的乙二醛化的聚丙烯酰胺的制备方法，其中乙二醛分成两部分加入基础聚合物中，并且使用了醛基清除剂(scavenger foraldehyde groups)。 美国专利No. 4， 603， 176涉及包含乙二醛封端的聚丙烯酰胺的暂时性湿强度树脂聚合物，所述乙二醛封端的聚丙烯酰胺包含具有规定摩尔百分比的极性非亲核性单元和疏水性阳离子单元，所述极性非亲核性单元不会使树脂聚合物变成水溶性，所述疏水性阳离子单元赋予了树脂聚合物以正电荷。据报道这些树脂当掺入纸制品中时，提供良好的干拉伸强度和起始湿拉伸强度(dry and initial wet tensile strength)，以及快速的湿拉伸强度衰减(wet tensiledecay)。 用于制备乙二醛化的聚丙烯酰胺产品的现有方法倾向于明显增加成本或具有较差的湿/干强度性能。市售的乙二醛化的聚丙烯酰胺继续以7.5重量％的或更低的稀释浓度制造和运输。期望增加这些产品的保存期限，而不必求助于进一步稀释载液中的聚合物含量和/或使用冷却方法以保持产品在存储期间的冷却从而延缓胶凝化现象的出现。在工业中一直都需要能达到预期性能要求的、节约成本的、存储稳定的、高固体含量(highsolid)的聚丙烯酰胺聚合物产品。 专利技术概述 本专利技术的一个特征在于提供了存储稳定的高固体含量的乙二醛化的聚丙烯酰胺组合物。 本专利技术另一特征在于提供了存储稳定的高固体含量的乙二醛化的聚丙烯酰胺聚合物，该聚合物向含有它们的纸制品提供了良好的干强度和暂时性湿强度。 本专利技术另一特征在于提供了存储稳定的高固体含量的乙二醛化的聚丙烯酰胺聚合物，其增加了造纸的脱水率。 本专利技术另一特征在于提供了节约成本的制备方法，该方法用于制备存储稳定的高固体含量的乙二醛化的聚丙烯酰胺组合物。 本专利技术的其他的特征和优点一部分将在下文说明，一部分相对于本文说明而言是 显而易见的，或可从本专利技术实践中推导。本专利技术主题和其他优点将通过在说明书和权利要 求书中具体指出的要素及组合认知和获得。 为达成这些和其他优点，并根据如在本文中体现和详细说明的本专利技术目的，本发 明部分涉及含有至少约25重量％阳离子单体的乙二醛化的聚丙烯酰胺聚合物，及其高固 体含量的水性组合物，所述组合物在高聚合物浓度下(例如在约10重量％或更高浓度的乙 二醛化的聚合物下)是存储稳定的。这些乙二醛化的聚丙烯酰胺组合物可用作例如造纸添 加剂，这可以给纸提供良好的干强度和暂时性湿强度，和/或提高造纸脱水率。 在其他各种实施方案中，提供了这样的乙二醛化的聚丙烯酰胺聚合物其包含约 75% 约10重量％的丙烯酰胺单体，以及可与所述丙烯酰胺单体共聚的约25% 约90重 量％的阳离子单体，并且所述乙二醛化的聚丙烯酰胺聚合物具有足够的待热固化的乙二醛 反应性酰胺取代基和-CHOHCHO取代基。在其他另外各实施方案中，乙二醛化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙二醛化的聚丙烯酰胺聚合物，其从包含至少约２５重量％的阳离子单体的阳离子聚丙烯酰胺基础聚合物与乙二醛之间的反应获得。

【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：路晨，詹姆斯A沃德，
申请(专利权)人：巴科曼实验室国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]