聚乙烯胺与阳离子淀粉的稳定和水性组合物及其在造纸中的用途制造技术

本发明专利技术公开了一种稳定的水性组合物，其包含聚乙烯胺和液体阳离子淀粉，比例为基于活性物基准的90-55份聚乙烯胺比基于活性物基准的10-45份液体阳离子淀粉。所述组合物可在造纸中用做强度剂或助滤剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚乙烯胺和液体阳离子淀粉的组合物，所述组合物用作纸板和其它纸张产品用的干强度产品。此外，本专利技术涉及使用所述组合物的改进的纸板制造方法。
技术介绍
部分或完全水解的聚乙烯胺水溶液在改进纸张的干强度、助留性和助滤性、污染物控制和与其它添加剂，即淀粉、施胶剂和消泡剂的应用效率上具有很大的功效。这些有利效果在再生盒纸板级别中最明显，但通常在所有的纸张和纸板级别中都可被发现。聚乙烯胺对于这些目的是十分有效的，并且正享有广泛的商用用途。但是，生产聚乙烯胺化学品是非常昂贵的。希望一种更环保的产品，其可以保留聚乙烯胺均聚物的相同功能，但可以较低·的成本、在较低的环境影响下进行制造。聚乙烯胺通常通过N-乙烯基甲酰胺单体的溶液自由基聚合，然后进行碱水解而制得。该产物通常为水性形式，活性聚合物固体为约10-20干重％。聚乙烯胺在溶液中是高度阳离子性的，这是由于它的高密度的伯胺或脒官能团。通常，将聚乙烯胺产物在湿端用作造纸的单一组分。美国专利US 4，940，514公开了将酶消解的淀粉和聚乙烯胺、聚-DADMAC或聚-乙烯基咪唑啉用作纸张增强剂。其权利要求需要淀粉被酶法还原，并处于特定的溶液粘度中。还具体说明了阳离子聚合物与淀粉的比例是1-20份聚合物对100份淀粉。美国专利申请20040112559公开了低粘度淀粉与合成性聚合物如聚丙烯酰胺和聚乙烯胺的共混物。所用淀粉是全酶法降解的，并具有低密度。那些共混物中不存在协同效果。美国专利申请20050109476公开了通过将淀粉与聚乙烯胺共挤出而提高淀粉在纸张中吸附性。该混合物必须通过挤出机。美国专利US 6，616，807教导了使聚乙烯胺与淀粉反应。该反应需要在高于其胶凝化温度下将聚乙烯胺加入淀粉中。其还主张将聚乙烯胺作为淀粉助留剂。在该后述情况中，采用单独的向造纸原料的添加。美国专利US 7，074，845公开了溶胀、未破裂的淀粉颗粒、阴离子性胶乳和任选存在的阴离子性或阳离子共添加剂的共混物，所述添加剂包括聚乙烯胺或聚-DADMAC。从其实施例中似乎将羟甲基纤维素(CMC)优选作为共添加剂。在该情况中，淀粉没有被彻底蒸煮，并且还必须存在阴离子性胶乳以实施该专利技术。美国专利US 6，746，542教导了使聚乙烯胺与淀粉反应的现有技术改进了纸张强度，但造成不可接受的生产率下降。该改进是向淀粉中添加两组分的聚乙烯胺或其它低分子量的“阳离子化剂”和“助滤剂”，其再次是在高于胶凝化温度下。该助滤剂选自分子量大于一百万的几种阳离子性或非离子聚合物。在美国专利US 6，746，542中引用了多篇现有技术的文献。它们教导了向淀粉中添加合成聚合物组分并进行反应。所有文献都需要通过“加热”、“消解”或“在碱性条件下反应”的添加，以使淀粉胶凝化。没有一篇文献教导了高固体和高粘度的淀粉溶液和聚乙烯胺的简单、稳定的可在常温和中性PH下形成的水性共混物。美国专利US 7，090，745教导了通过聚乙烯胺与还原性糖的反应制备水凝胶。7，090，745的保护范围包括聚糖，例如淀粉和纤维素，尽管所有的实施例都使用单体糖。该水凝胶可用作纸张增强剂。所述水凝胶通过在室温下将聚乙烯胺和还原性糖共混，然后将该共混物加热并混合一段时间而产生。该水凝胶是水不溶性材料，并且在水中不可分散。美国专利申请20050022956教导了改进的表面施胶剂组合物，其包含施胶剂(通常是淀粉)、含聚乙烯胺的阳离子聚合物和阴离子聚合物，例如SMA。必须存在该阴离子聚合物以实施所述专利技术。对发展较低成本的、对环境更友好的、用于造纸应用的、基于聚乙烯胺的干强度产品仍然存在需求。作为用于衬板纸和其它纸张产品的再生干强度树脂和助滤剂，该产品必 须在活性物重量基准上等同或优于聚乙烯胺。本专利技术人已出人意料地发现，在相同的活性物重量基准上，相对于单独的聚乙烯胺，一定的聚乙烯胺对淀粉的比例下的聚乙烯胺与液体阳离子淀粉的组合物显示出在造纸应用中的协同效果，并表现出改进的干强度和助滤性。它减少约20%的使用成本。所述共混物是稳定的，并且不会遇到储存中的淀粉回生(retrogradation)。
技术实现思路
本专利技术提供一种组合物，其包含聚乙烯胺与高固体和高粘度的液体阳离子淀粉的水性共混物。所述组合物可用作干强度添加剂，可产生显示出显著改善的干强度性能的纸板产品。所述共混物还可用以提供改善的用于再生纤维纸浆的助滤性和提高的机器生产率。使用该新的共混物进行处理可减少了材料的总体成本。此外，湿强度的发展相比仅使用聚乙烯胺时更少。具有低的湿强度的产品可以更容易地再纸浆化(re-pulped)。基于活性聚合物基准，本专利技术的液体阳离子淀粉和聚乙烯胺的共混组合物包含比例为10-45重量％的液体阳离子淀粉和55-90重量％的聚乙烯胺产物。优选的共混物包含比例为基于活性淀粉基准约15-40重量％的液体阳离子淀粉，和基于活性聚合物基准60-85重量％的聚乙烯胺。最优选的共混物包含比例为基于活性淀粉基准20-30重量％的液体阳离子淀粉，和基于活性聚合物基准70-80重量％的聚乙烯胺。所述共混的组合物表现出在造纸上的协同效果，并提供改进的性质。优选的聚乙烯胺均聚物是Hercobond 6363 (HerculesIncorporated, Wilmington, DE, USA),其是一种源自聚乙烯基甲酰胺的完全水解的产品,和Hercobond 6350 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE, USA), 一种源自聚乙稀基甲酰胺的50%水解的产品。这些产品目前在造纸工业中常用于纸张的干强度和湿强度的改进、助留性和助滤性、通过固着的有害物质的沉积控制、用于OBA促进的涂布着色添加剂和用于水助留的流变改进剂。在本专利技术的一个实施方案中，所使用的聚乙烯胺的水性聚合物溶液包含5-30重量％、优选10-15重量％的活性聚合物。液体阳离子淀粉被用于本专利技术中。本专利技术中使用的阳离子淀粉不是酶法水解的。这些液体阳离子淀粉常作为造纸添加剂而用于各种应用中，包括纸张强度改进、纤维替代、降低定重、和通过提供更好的助滤性和干燥性而减少精制。阳离子淀粉的实例是NationalStarch (National Starch, Bridgewater, NJ, USA)的Redibond 5000 系列液体阳离子淀粉、AE Staley (Tate&Lyle PLC, London, UK)的Stalok 280、Roquette (Roquette, LestremCedex,法国)的Vector SC2Ol57,和DynaSol 300系列阳离子淀粉产品(InternationalAdditive Concepts Inc. , Charlotte, NC, USA)。在本专利技术的一个方面，液体淀粉产物的阳离子部分通常通过来自3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的化学改性，并且液体阳离子淀粉产物的氮含量可在O. 1%-2.0%变化。所述阳离子淀粉可进一步通过用化学交联剂例如表氯醇处理而抑制(inhibit)。优选地是，所述液体淀粉具有高达30%的高固含量，并且在碱性和酸性pH下储存稳定。优选地是，所述液体淀粉的固含量为10-40%，更优选15-3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.07 US 61/321,6391.一种稳定的水性组合物，其包含聚乙烯胺和液体阳离子淀粉，比例为基于活性物基准的90-55份的聚乙烯胺比基于活性物基准的10-45份的液体阳离子淀粉，其中液体阳离子淀粉和聚乙烯胺的活性物组合份数为所述组合物总固体的至少40重量％。2.权利要求I的组合物，其中所述聚乙烯胺包含选自以下的乙烯胺聚合物乙烯胺均聚物、完全或部分水解自聚乙烯基甲酰胺的、乙烯胺二元共聚物、乙烯胺三元共聚物和在聚合后化学改性的含乙烯胺的聚合物。3.权利要求2的组合物，其中所述聚乙烯胺包含完全或部分水解的聚乙烯基甲酰胺。4.权利要求2的组合物，其中所述聚乙烯胺包含乙烯胺均聚物。5.权利要求I的组合物，其中所述液体淀粉是衍生自糯玉米的阳离子液体淀粉。6.权利要求I的组合物，其中所述液体淀粉是从糯玉米淀粉制备的阳离子液体淀粉，所述糯玉米淀粉已使用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行阳离子改性。7.权利要求5的组合物，其中所述阳离子液体淀粉具有约O.01-2. 5%的氮含量。8.权利要求5的组合物，其中所述液体淀粉的固含量为15-35%。9.权利要求5的组合物，其中所述液体淀粉的固含量为20-30%。10.权利要求5的组合物，其中所述液体淀粉的粘度是2000-20000cp。11.权利要求I的组合物，其中所述聚乙烯胺包含选自以下的乙烯胺聚合物乙烯胺均聚物、完全或部分水解的聚乙烯基甲酰胺，并且所述液体淀粉是衍生自糯玉米的液体阳离子淀粉。...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·J·苏特曼，C·P·迪尔克斯，古渠鸣，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：
国别省市：