使用醛官能化的聚合物提高造纸机性能以及增强施胶的方法技术

公开了并且要求保护用于实现改进的施胶以及其他益处的新颖的施胶混合物。本发明专利技术是包含具有稳定量的一种或多种醛官能化的聚合物和施胶量的施胶组合物的施胶混合物的组合物。本发明专利技术还是通过把有效量的所公开的施胶混合物加入造纸机中来改进纸和纸板生产并且增强施胶的方法以及生产具有纤维素纤维的介质的方法，其中方法包括在造纸工艺中的任何点把所公开的施胶混合物加入介质中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及新颖的用于改进纸和纸板生产的组合物和方法。更具体地，本专利技术涉及用于使用醛官能化的聚合物作为用于施胶乳液的乳液稳定剂的组合物和方法。本专利技术特别地涉及这样的聚合物在施胶乳液组合物中作为传统聚合物的替代物的应用。背景基于聚丙烯酰胺(以及相似的聚合物，如本文描述的)的醛官能化的聚合物为纸和纸板制造提供多种益处，包括临时的湿强度、干强度、湿纸幅强度、扬克烘缸粘合性以及增强的压榨脱水。这样的聚合物在纸和纸板工业中最普遍地作为添加剂使用以提供临时的湿强度和干强度(参见例如Coscia等人的美国专利第3，556，932号，“Water-Soluble, Ionic, Glyoxalated, Vinylamide, Wet-Strength Resing and Paper·Made Therewith，，；Farley, C. E. , “Glyoxalated Polyacrylamide Resin，，，第 45-61 页，Wet-Strength Resins and Their Application, TAPPI Press,亚特兰大，佐治亚州，1994)。在这些类型的聚合物中的更近的革新在例如美国专利第7，641，766号，“Method of UsingAldehyde-Functionalized Polymers to Enhance Paper Machine Dewatering，，中公开。醛官能化的聚合物添加到造纸工艺中已经以许多不同的方式进行以获得期望的强度效果。与所有的湿部添加剂相似，这样的聚合物通常在纸张形成过程之前被直接地供入造纸机系统的稀浆料或稠浆料，但是其他的途径，例如在压榨段之前把添加剂喷雾至湿纸张上，也已经被实践。施胶乳液利用聚合物作为乳液稳定剂。与如本文描述的多种醛官能化不同，这些聚合乳液稳定剂通常是阳离子型乙烯基加成聚合物(参见例如美国专利第4，657，946号)，并且实质上不含仅通过一个化学键附接于聚合物或共聚物的铵基团的二烯丙基二烷基卤化铵的聚合物和共聚物也已经被使用(例如美国专利第6，491，790号)。然而，这样的聚合物不提供如上文讨论的醛官能化的聚合物的益处。因此，在造纸工业中一直存在对开发改进纸和纸板的施胶并且还向造纸工艺提供其他的增强以减少对多种化学品的需要的施胶制剂的工业需要。概述本专利技术据此向造纸工艺提供新颖的施胶混合物以实现改进的施胶以及如本文描述的其他益处。在优选的方面，所公开的专利技术是包含具有稳定量的一种或多种醛官能化的聚合物和施胶量的施胶组合物的施胶混合物的组合物。在多种实施方案中，所述聚合物具有至少约50，OOOg/摩尔的重均分子量并且以基于所述组合物的总重量的约2wt%至约33wt%的量稳定地存在。在另一个方面，本专利技术是通过把有效量的所公开的施胶混合物加入造纸机中来改进纸和纸板生产并且增强施胶的方法。所述组合物可以在造纸工艺中的任何位置或任何点被加入。在本方法中，所述组合物可以被加入用于常规的湿部添加剂的湿部位置中和/或白水系统中。在本方法中，施胶混合物还可以在造纸工艺中被加入稀浆料、至流浆箱的稀浆料上衆线(thin stock approach line)或稠衆料中。在另一个方面，本专利技术是生产具有纤维素纤维的介质的方法，其中所述方法包括在造纸工艺中的任何点把所公开的施胶混合物加入介质中，介质可选择地具有矿物填料。本专利技术的一个优点是提供增强固定施胶剂量的施胶乳液的施胶效果的用于施胶的组合物和方法。本专利技术的另一个优点是提供减少用于实现给定的施胶响应的施胶量的用于施胶的组合物和方法。本专利技术的一个另外的优点是提供改进去水以提高造纸机速度用于进行更大生产的组合物和方法。本专利技术的又一个优点是提供在固定生产率下减少所需要的干燥能量的量(即蒸汽需求)的组合物和方法。 上文已经非常宽泛地概括了本专利技术的特征和技术优点，以使本专利技术的以下的详细描述可以被更好地理解。本专利技术的另外的特征和优点将在下文描述，形成本专利技术的权利要求的主题。本领域的技术人员应理解所公开的概念和具体的实施方案可以被容易地利用为用于修改或设计用于实施本专利技术的相同目的的其他实施方案的基础。本领域的技术人员还应当理解这样的等同实施方案不偏离本专利技术的如在所附的权利要求中提出的精神和范围。附图简述图I是本专利技术的实施方案对纸卷水分和蒸汽压力的影响随时间变化的图示。图2示出了由现有的含有表面活性剂的聚合物乳化剂和由本专利技术的聚合物制备的ASA乳液的Malvern Mastersizer分布(具有给定直径的乳液颗粒的vol% )。图3示出了使用乙醛酸化的聚合物乳液，如通过Hercules施胶测试(“HST”)方法测量的对实验室制备的手抄纸的施胶效果出人意料地更好。详细描述已经出人意料地发现，当一种或多种醛官能化的聚合物被用作施胶混合物的稳定剂时，实现了造纸机脱水的显著增强以及由此纸生产的增长。根据各实施方案，“施胶混合物”意指施胶乳液或施胶分散体，并且“乳液”和“分散体”在本文中有时被可互换地使用以指代施胶混合物。具体的施胶混合物是乳液还是分散体对于本领域的技术人员来说将是明显的。当等当量的一种或多种醛官能化的聚合物被直接地加入纸设备中时，尚未发现发生这样的纸生产的增长。此外，当与等量的由淀粉或中低分子量的阳离子丙烯酰胺聚合物组成的聚合物稳定剂(即造纸工业中目前使用的施胶乳液稳定剂)相比时，使用所公开的醛官能化的聚合物作为施胶乳液的稳定剂实现了浆内施胶的显著增长。中低分子量的阳离子丙烯酰胺聚合物通常是丙烯酰胺与常用的阳离子单体的共聚物(例如DADMAC、DMAEA*MCQ 和 DMAEM*MCQ，参见例如美国专利第 4，657，946 号，“Paper Sizing Method andEmulsion”)，但是其他阳离子型聚合物的使用也已经被实践并且是通常熟知的。在本专利技术的实施方案中，用于包括在组合物和方法中的醛官能化的聚合物是通过使包含一个或多个醛反应性部分的前驱体或预形成的聚合物与一种或多种醛反应来制备的醛官能化的聚合物。这样的聚合物可以具有多种构型，包括线性的、支链的、星形的、嵌段的、接枝的、树形的、类似的和任何其他合适的构型。优选的聚合物包括具有氨基或酰氨基基团作为醛反应性部分的那些聚合物。这些前驱体或预形成的聚合物可以来源于任何合适的源和使用任何合适的方法合成的。例如，醛反应性聚合物可以通过乳液聚合、分散聚合或溶液聚合被形成，并且可以含有与该聚合物的非离子、阳离子、阴离子和两性离子的单体物质。此外，这些单体物质可以以任何量并且以任何组合存在于聚合物中。以下的定义意图进行澄清而不意图作为限制。“丙烯酰胺单体”意指式H(=@L_gNHR2的单体，其中R1是H或C1-C4烷基并且R2是HX1-C4烷基、芳基或芳基烷基。优选的丙烯酰胺单体是丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。丙烯酰胺是更优选的。“醛”意指含有一个或多个醛(-CH0)基团或能够形成反应性醛基团的基团的化合物，其中醛基团能够与如本文描述的聚合物的醛反应性基团(例如氨基或酰氨基)反应。代表性的醛包括甲醛、多聚甲醛、戊二醛、乙二醛、类似的以及任何其他合适的单官能的或多官能的醛。乙二醛是优选的。“醛官能化”意指前驱体聚合物和醛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·格林，迈克尔·R·圣约翰，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：
国别省市：